危险场所的区域与等级/分区详解

一、引言

随着工业化进程不断推进，易燃易爆气体、蒸气、粉尘、纤维等危险物质在生产、加工、运输、储存过程中普遍存在。

爆炸事故一旦发生，不仅造成设备毁损，停产停工，还会导致严重人员伤亡。

因此，为了系统识别危险环境，并根据危险程度采取相应的防护措施，“危险场所的区域与等级/分区”概念应运而生，成为工业安全管理的重要基础。

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二、起源与历史演变

1. 初期背景

19世纪初，煤矿瓦斯爆炸事故频繁发生，促使英国发明了矿井安全灯（Davy Lamp）等早期防爆设备。

但彼时对危险环境的认识尚无系统化分类，仅是简单区分”有瓦斯”与”无瓦斯”。

2. 工业革命推动需求

随着石油化工、电气设备大量应用，传统经验式管理无法应对日益复杂的危险环境。

欧美国家相继发生多起大型爆炸事故，迫切需要科学的方法对危险区域进行定量划分，以指导防护设计和设备选型。

3. 标准化初步形成

• 欧洲体系（英国、德国主导）：发展出基于爆炸性环境存在频率的”Zone制”。
• 美国体系（NFPA主导）：发展出基于危险物质类型和存在条件的”Class/Division制”。
• 国际化趋势：20世纪下半叶，国际电工委员会（IEC）统一制订了全球通用的防爆标准（IEC 60079系列）。

重大节点：

• 1975年，欧洲首次引入ATEX防爆认证体系。
• 1996年，IEC发布新版危险区域分类标准，推动全球标准融合。

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三、基本定义与原理

危险场所分区的核心逻辑是：

根据爆炸性危险物质（气体、粉尘）出现的频率、持续时间、空间分布特性，对区域进行分类，以便采取针对性的防护和设备配置措施。

核心因素：

• 释放源特性：危险物质释放频率与量。
• 通风条件：是否能够快速稀释到安全浓度以下。
• 工艺状态：是否存在异常、检修、泄漏等情况。
• 环境特性：密闭空间/开放空间，气流方向等。

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四、危险区域分类体系

1. 基于气体、蒸气的分区（IEC标准）

区域（Zone）	定义	特点
Zone 0	爆炸性气体环境持续或长时间存在的区域	极高危险
Zone 1	在正常运行时可能偶尔出现爆炸性气体环境的区域	高危险
Zone 2	正常运行时不大可能出现爆炸性气体环境，且若出现也仅存在短时间	中等危险

2. 基于粉尘的分区

区域（Zone）	定义	特点
Zone 20	爆炸性粉尘云持续或长时间存在	极高危险
Zone 21	正常运行中偶尔存在爆炸性粉尘云	高危险
Zone 22	异常情况下偶尔存在爆炸性粉尘云	中等危险

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五、美国体系（Class/Division制）

美国（如NEC、NFPA标准）采用不同的分类方法：

1. 按物质类别（Class）

• Class I：气体或蒸气
• Class II：可燃性粉尘
• Class III：可燃纤维或飞絮

2. 按出现频率（Division）

• Division 1：在正常运行中经常存在危险环境
• Division 2：危险环境只在异常情况下偶尔存在

比如：

• Class I, Division 1 = 常有爆炸性气体存在的区域
• Class II, Division 2 = 异常情况下有粉尘爆炸危险的区域

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六、危险区域划分依据细节

主要考量要素包括：

要素	说明
危险物质特性	易燃性、爆炸极限范围、最小点火能量
释放源强度	常规释放、二级释放、应急泄漏等
持续时间	占总运行时间的比例（>1000小时/年，>10小时/年，>0.1小时/年）
通风状况	良好、一般、差
空间布局	室内/室外、密闭/半开放/全开放

示例说明：

• 如果设备正常运行每年有超过1000小时处于可燃气体环境 → 认定为Zone 0；
• 如果设备仅在故障检修偶尔泄漏（每年不到1小时） → 属于Zone 2。

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七、实际应用案例分析

1. 加油站

• 油罐内部：Zone 0（油气长期存在）
• 加油机附近1米范围：Zone 1（正常可能泄漏）
• 加油区稍远处：Zone 2（异常时泄漏）

2. 化工厂储罐区

• 呼吸阀附近：Zone 1
• 地面蒸发区：Zone 2
• 远离储罐区域：非危险区

3. 面粉厂

• 粉碎车间内部：Zone 20（持续粉尘）
• 车间周围设备表面：Zone 21或Zone 22
• 办公室区域：非危险区域

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八、防爆设备选择与应用对应

不同区域对应不同的防爆设备标准：

区域	推荐防爆型式
Zone 0	本安型（Ex ia）
Zone 1	隔爆型（Ex d）、增安型（Ex e）、本安型（Ex ib）
Zone 2	简化型防爆（Ex n）、保护型（Ex p）等

防爆设备不仅要满足区域要求，还要根据温度组别和气体组别进行进一步匹配。

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九、发展趋势与新技术

1. 智能化危险区管理：部署在线传感器实时监测爆炸性环境变化，动态调整风险分级。
2. 风险评估取代静态分区：结合故障概率、能量释放量、人员暴露频率综合量化风险。
3. 国际标准融合：ISO、IEC标准影响力持续扩大，不同国家逐步接受统一标准。
4. 绿色防爆技术兴起：无火花设计、气密封保护、压制性抑爆措施等新型手段应用增加。

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十、结语

危险场所的区域与等级/分区制度，起源于工业革命后的事故教训，经过一个多世纪的发展，已成为全球工业安全的重要支柱。

科学、合理的区域划分是保障人员生命财产安全、提升生产系统可靠性、降低事故损失的关键。

随着工业智能化、标准国际化进程加快，未来危险场所分区管理将更加动态化、精准化、数据化，为实现”本质安全化”（Inherent Safety）目标提供坚实支撑。