Nhóm khí là một cách phân loại hỗn hợp khí và hơi dễ cháy theo mức độ dễ bị đánh lửa, ký hiệu IIA, IIB, IIC; còn cấp nhiệt độ T1 đến T6 phân loại theo nhiệt độ bề mặt tối đa mà thiết bị được phép đạt. Hai thông số này nằm trên nhãn mọi thiết bị Ex, và bạn chỉ chọn đúng khi biết hóa chất của nhà máy mình thuộc nhóm nào, cấp nào.
Bài này đi từ tiêu chí chia nhóm đến bảng tra theo từng hóa chất, giải thích vì sao các bảng ghi số lệch nhau, rồi cách tính nhiệt độ bề mặt cho bụi. Phần định nghĩa chung về cấp nhiệt độ (T-rating) có ở bài 6 sự thật về đèn LED khu vực nguy hiểm chống cháy nổ.
Nhóm khí IIC là gì và khác IIA, IIB thế nào?
Nhóm khí IIC là nhóm khó kiểm soát nhất vì chỉ một tia lửa có năng lượng rất nhỏ cũng đủ gây cháy. Khí đại diện là hydro và acetylen. Khí đại diện của IIB là ethylen, của IIA là propan.
Xếp theo mức nghiêm ngặt: IIC > IIB > IIA. Thiết bị IIC dùng được cho cả khí IIA và IIB, thiết bị IIB dùng được cho IIA, chiều ngược lại thì không. Riêng nhóm I dành cho mỏ hầm lò (khí mỏ metan), còn khí metan ở nhà máy công nghiệp xếp IIA.
Nhóm khí được chia theo tiêu chí nào?
Nhóm khí chia theo hai thông số đo thực nghiệm: khe an toàn thực nghiệm lớn nhất (MESG) và tỷ số dòng đánh lửa tối thiểu (MIC ratio). Khe càng hẹp và dòng đánh lửa càng nhỏ thì khí càng nguy hiểm, nên xếp nhóm cao hơn.
- IIA: MESG lớn hơn khoảng 0,9 mm, MIC ratio lớn hơn khoảng 0,8.
- IIB: MESG khoảng 0,5 đến 0,9 mm, MIC ratio khoảng 0,45 đến 0,8. Ethylen có MESG 0,65 mm.
- IIC: MESG khoảng 0,5 mm trở xuống, MIC ratio dưới khoảng 0,45.
Dữ liệu này nằm trong ISO/IEC 80079-20-1:2017, bản thay thế cho IEC 60079-20-1:2010 (đã hủy bỏ). MESG liên quan trực tiếp đến khe hở mặt bích của vỏ không xuyên nổ Ex d: nhóm càng cao, khe cho phép càng hẹp. MIC ratio là cơ sở của mạch an toàn tia lửa Ex i (IEC 60079-11).
Cấp nhiệt độ T1-T6 được suy ra từ nhiệt độ tự bốc cháy như thế nào?
Cấp T là mức nhiệt độ bề mặt tối đa của thiết bị, mức này phải thấp hơn nhiệt độ tự bốc cháy (AIT) của khí. Từ AIT của hóa chất, bạn suy ra cấp T tối thiểu cần dùng.
| Cấp T | Nhiệt độ bề mặt tối đa (°C) | Dải AIT của khí phù hợp (°C) |
|---|---|---|
| T1 | 450 | trên 450 |
| T2 | 300 | trên 300 đến 450 |
| T3 | 200 | trên 200 đến 300 |
| T4 | 135 | trên 135 đến 200 |
| T5 | 100 | trên 100 đến 135 |
| T6 | 85 | trên 85 đến 100 |
Thiết bị có số T lớn hơn (nhiệt độ bề mặt thấp hơn) dùng được cho khí chỉ cần số T nhỏ hơn: T6 dùng được cho mọi khí, T4 dùng được cho khí cần T1 đến T4. Cấp T xác định ở nhiệt độ môi trường chuẩn -20 đến +40 °C; nếu khác thì nhãn ghi riêng dải Ta.
Bảng tra nhóm khí và cấp nhiệt độ của hóa chất thường gặp
Bảng dưới gom các hóa chất hay gặp ở nhà máy Việt Nam: nhóm khí, AIT và cấp T. Dùng để định hướng ban đầu; khi lập hồ sơ phân vùng, bạn vẫn đối chiếu phiếu an toàn hóa chất (SDS) của đúng hóa chất đang dùng.
| Hóa chất | Nhóm | AIT (°C) | Cấp T |
|---|---|---|---|
| Metan, khí thiên nhiên | IIA | 600 | T1 |
| Propan | IIA | 450 hoặc 470 | T2 hoặc T1, chọn từ T2 |
| n-Butan | IIA | 372 | T2 |
| Xăng | IIA | 280 | T3 |
| Dầu hỏa | IIA | 210 | T3 |
| Hydro | IIC | 560 | T1 |
| Acetylen (hàn cắt) | IIC | 305 | T2 |
| Carbon disulfide (CS2) | ngoài mọi nhóm (cần biện pháp riêng) | 90 | T6 |
| Ethylen | IIB | 440 | T2 |
| Diethyl ether | – | 175 | T4 |
| Ethanol | IIB | 400 | T2 |
| Hydro sulfua (H2S) | – | 260 | T3 |
| Methanol | IIA | 440 | T2 |
| Toluen (dung môi sơn) | IIA | 530 | T1 |
| Xylen | IIA | 470 | T1 |
| Benzen | IIA | 498 | T1 |
| Acetone | IIA | 539 | T1 |
| Amoniac (kho lạnh) | IIA | 630 | T1 |
| Cyclohexan | IIA | 244 | T3 |
| n-Hexan | IIA | 225 | T3 |
Hai dòng cần đọc kỹ. CS2 có AIT chỉ 90 °C nên là T6, không phải T5; nó cần biện pháp bảo vệ cao hơn yêu cầu của mọi nhóm khí, vì vậy bạn đừng mặc định thiết bị IIC T6 dùng được cho CS2 mà phải kiểm tra điều kiện riêng ghi trong chứng nhận. Ethanol là T2 (không phải T4), H2S là T3 (không phải T5).
Vì sao cùng một khí mà các bảng ghi nhiệt độ bốc cháy khác nhau?
AIT thay đổi theo phương pháp đo, kích thước bình thử và nồng độ hỗn hợp, nên mỗi tài liệu ghi một con số khác nhau. Phần lớn chỉ chênh ít và không làm đổi cấp T, nhưng có chất nằm ngay ranh giới giữa hai cấp.
Ví dụ propan: một số bảng ghi 450 °C (T2), bảng khác ghi 470 °C (T1). Hydro dao động 500 đến 560 °C, ethylen 425 đến 490 °C, acetone 465 đến 539 °C. Trong thực tế, bạn lấy giá trị thấp hơn và chọn thiết bị từ T2 trở lên cho propan; thiết bị T2 an toàn với cả hai con số.
Một lỗi hay gặp khác: khí có AIT đúng 135 °C không dùng được thiết bị T4. T4 cho phép bề mặt tới 135 °C, bằng AIT, trong khi nhiệt độ bề mặt phải thấp hơn AIT. Khí đó cần ít nhất T5.
Khu vực có nhiều khí, hoặc LPG, thì chọn nhóm và cấp T nào?
Khi có nhiều khí cùng tồn tại, bạn lấy nhóm nghiêm ngặt nhất và AIT thấp nhất trong hỗn hợp. Hồ sơ phân vùng của dự án là căn cứ cuối cùng, không phải bảng chung.
Với LPG gồm propan và butan, cả hai thuộc IIA; AIT thấp nhất là của butan, khoảng 365 đến 372 °C, nên chọn từ T2. Đây là suy luận theo quy tắc AIT thấp nhất, không có nguồn trực tiếp cho riêng LPG (nên kiểm tra lại theo thành phần thực tế). Với dầu diesel, nguồn lệch nhau nhiều nên bài này không đưa vào bảng (nên đối chiếu phiếu an toàn hóa chất của nhà cung cấp).
Nhóm bụi IIIA, IIIB, IIIC và nhiệt độ bề mặt cho bụi được tính ra sao?
Bụi chia IIIA (sợi bay dễ cháy như sợi bông), IIIB (bụi không dẫn điện như bột mì, bột gỗ) và IIIC (bụi dẫn điện như nhôm). Thiết bị IIIC dùng được cho mọi nhóm bụi. Bụi không chia T1-T6; nhãn ghi nhiệt độ bề mặt bằng °C, ví dụ T80°C.
Theo IEC 60079-14, nhiệt độ bề mặt tối đa cho phép là giá trị nhỏ hơn của hai mức: 2/3 nhiệt độ bắt cháy của đám mây bụi, và nhiệt độ bắt cháy lớp bụi 5 mm trừ 75 K. Nếu lớp bụi dày hơn 5 mm, nhiệt độ bề mặt cho phép phải giảm thêm theo tiêu chuẩn.
| Bụi | Nhóm | Lớp 5 mm (°C) | Đám mây (°C) |
|---|---|---|---|
| Nhôm | IIIC | 450 | 560 |
| Bột gỗ | IIIB | 305 | 470 |
| Than | IIIB | 380 | 560 |
| Tinh bột ngô | IIIB | 490 | 430 |
Ví dụ bột gỗ: 2/3 × 470 = 313 °C; 305 – 75 = 230 °C. Tmax là 230 °C, nên đèn ghi T80°C đạt với biên rất rộng. Với bột mì và đường, nguồn công bố lệch nhiều giữa các mẫu, nên bạn đo hoặc tra đúng loại bụi của mình. Xưởng gỗ là ví dụ điển hình, xem thêm chiếu sáng xưởng gỗ.
Đọc IIC T6 trên đèn chống cháy nổ POTECH
Theo chứng nhận ATEX và IECEx, dòng đèn chống cháy nổ OHBF của POTECH ghi Ex db IIC T6 Gb cho khí và Ex tb IIIC T80°C Db cho bụi. IIC phủ cả IIB và IIA, T6 phủ T1 đến T5, nên một dòng đèn dùng được cho mọi hóa chất trong bảng trên, trừ trường hợp CS2 cần điều kiện riêng.
Để kiểm tra chứng chỉ, xem cách kiểm tra chứng nhận ATEX của đèn LED chống cháy nổ; để chọn đúng loại theo khu vực, đọc cách chọn đèn LED chống cháy nổ phù hợp.
Tổng kết
Tra theo hai bước: xác định nhóm khí (dựa trên khe hở an toàn và năng lượng đánh lửa), rồi chọn cấp T theo AIT thấp nhất của hóa chất. Khi các bảng lệch nhau, chọn cấp nghiêm hơn. Muốn xem toàn bộ dòng đèn, vào danh mục đèn LED chống cháy nổ, hoặc liên hệ POTECH để được tư vấn theo hồ sơ phân vùng của nhà máy bạn.
