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        甲乙類廠房泄壓比取值探討

        2012-12-08 05:50:52孫新王鐵紅中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院吉林132002
        化工設(shè)計(jì) 2012年2期
        關(guān)鍵詞:乙類長徑立方體

        孫新王鐵紅 中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院 吉林 132002

        甲乙類廠房泄壓比取值探討

        孫新*王鐵紅 中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院 吉林 132002

        針對(duì)有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類廠房泄壓比的取值,參照美國消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《防爆泄壓標(biāo)準(zhǔn)》NFPA 68-2007對(duì)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2006中泄壓比取值進(jìn)行補(bǔ)充。

        甲乙類廠房爆炸介質(zhì)泄壓比

        有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類廠房的防爆設(shè)計(jì)主要采用泄壓設(shè)施進(jìn)行有效泄爆。泄壓比是影響泄壓面積的主要因素,《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2006第3.6.3條規(guī)定“廠房容積為1000m3時(shí)的泄壓比C,按表3.6.3選取。”表3.6.3中列出了部分爆炸介質(zhì)的C值。對(duì)于粉塵類爆炸介質(zhì)的泄壓比可以按爆炸指數(shù)從表中查到,對(duì)于氣態(tài)或液態(tài)的爆炸介質(zhì)該表只列出了氫氣、乙烯、乙炔、汽油、甲烷等幾種典型的爆炸介質(zhì),這給石油化工裝置中甲、乙類廠房的防爆設(shè)計(jì)帶來困難。石油化工中甲、乙類廠房防爆設(shè)計(jì)涉及的爆炸介質(zhì)較多,如何恰當(dāng)?shù)倪x取泄壓比是甲、乙類廠房設(shè)計(jì)的一個(gè)至關(guān)重要的問題。本文根據(jù)規(guī)范中泄壓比的定義,參照NFPA 68-2007的規(guī)定對(duì)泄壓比的取值進(jìn)行討論和補(bǔ)充。

        1 泄壓比的計(jì)算方法

        根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2006第3.6.3條,有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類廠房的泄壓面積按式(1)計(jì)算:

        式中,A為泄壓面積,m2;C為當(dāng)廠房容積為1000m3時(shí)的泄壓比,m2/m3;V為廠房的容積,m3。

        泄壓比C是一個(gè)與爆炸介質(zhì)的特性有關(guān)的參數(shù),當(dāng)廠房容積為1000m3時(shí)按式(1)計(jì)算的泄壓面積即等于C值。NFPA 68-2007中7.2.2規(guī)定,對(duì)于低強(qiáng)度封閉物的泄壓面積按式(2)確定,這里的低強(qiáng)度封閉物是指它所能夠承受的最大泄爆壓力不超過0.1bar,一般的建筑物都處在這個(gè)范圍內(nèi)。

        式中,A為泄壓面積,m2;As為廠房的內(nèi)表面面積,m2;C'為泄壓參數(shù);Pred為最大泄爆壓力,bar。

        這里泄壓參數(shù)C'與爆炸介質(zhì)的基本燃燒速度Su有關(guān),根據(jù)NFPA68-2007中7.2.2.1的規(guī)定,對(duì)于Su≤60cm/s的介質(zhì),泄壓參數(shù)C'可按式(3)計(jì)算:

        1.1 正方體空間泄壓比的確定

        對(duì)于一個(gè)邊長為L的正立方體空間,L為V1/3,則其內(nèi)表面面積As為6V2/3,這樣式(2)可以轉(zhuǎn)化為:

        當(dāng)V=1000m3時(shí),立方體泄壓比Cc=A/V=6 C'/10P1/2red,如果取建筑物的最大泄爆壓力Pred為 0.1bar,則

        根據(jù)NFPA 68-2007附錄D中提供的可燃?xì)怏w基本燃燒速度,得到立方體泄壓比,見表1。

        1.2 廠房泄壓比的確定

        對(duì)于甲、乙類廠房而言,立方體空間只是一個(gè)特例,大多數(shù)廠房都屬于長方體。如果將長方體按體積相等原則等效為立方體的話,則長方體的內(nèi)表面積與立方體的內(nèi)表面積的比值為:

        式中,μ為長方體內(nèi)表面積系數(shù);Cc為立方體泄壓比。

        表1 可燃?xì)怏w的基本燃燒速度和立方體泄壓比值

        這樣,通過μ和Cc,可以確定廠房的泄壓比C值,廠房為立方體時(shí),μ為1.0,C為Cc;當(dāng)廠房的長徑比大于3時(shí),需要將廠房劃分為長徑比小于等于3的多個(gè)計(jì)算單元,分別計(jì)算泄壓比和泄壓面積。

        2 實(shí)例

        某化工裝置廠房,長36m,寬9m,高6m,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),其生產(chǎn)類別為甲類,廠房?jī)?nèi)爆炸危險(xiǎn)性介質(zhì)為苯,計(jì)算廠房的泄壓面積。

        2.1 確定廠房計(jì)算單元

        水力直徑:

        式中,A為截面積,P為該截面的周長。

        廠房的長徑比:

        根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第3.6.3條將廠房劃分為長徑比小于等于3的計(jì)算單元,則,

        廠房按長度為21.6m和14.4m兩個(gè)計(jì)算單元計(jì)算。

        2.2 廠房的內(nèi)表面積系數(shù)

        (1)計(jì)算單元的體積:

        (3)系數(shù):

        2.3 求泄壓比

        查表1,苯的泄壓比Cc為0.104。

        2.4 計(jì)算泄壓面積

        (1)根據(jù)式(1),計(jì)算每個(gè)單元的泄壓面積:

        (2)總的泄壓面積:

        3 結(jié)語

        在泄壓面積的計(jì)算中,泄壓比是個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。通過討論得出,泄壓比主要與爆炸介質(zhì)的燃燒速度和廠房的形狀有關(guān),本文補(bǔ)充了一部分燃燒速度不大于60cm/s的可燃性氣體的泄壓比,對(duì)于燃燒速度大于60cm/s的可燃?xì)怏w,其泄壓比建議根據(jù)其燃燒速度參照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》乙烯、乙炔和氫氣等介質(zhì)的泄壓比值確定;對(duì)于霧狀的可燃性介質(zhì)的泄壓比建議按丙烷確定。

        1 GB 50016-2006,建筑設(shè)計(jì)防火設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2006.

        2 NFPA68 Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting[S].2007,Edition.

        For values of relief area to volume of Type A&B industrial buildings with explosion hazard,by reference to the National Fire Protection Association Standard“Explosion Relief Standards”NFPA68-2007,make supplement to the relief ratio specified in“Fire Protection Design Code for Architectural Design”GB50016-2006.

        Study of Relief Ratio Values of Type A&B Industrial Buildings

        Sun Xin,et al
        (PetroChina Northeast Refining&Chemicals Engineering Co.,Ltd.Jilin Design Institute,Jilin 132002)

        type A&B industrial buildingsexplosion medium relief ratio.

        *孫新:高級(jí)工程師。1987年畢業(yè)于大連工學(xué)院工民建專業(yè)?,F(xiàn)從事土建設(shè)計(jì)技術(shù)管理工作。聯(lián)系電話:(0432)63958492,E-mial:jly-sx0270@petvo china.com.cn.

        2012-02-17)

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