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

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(guó)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(lái)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(wèn)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(guò)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(zhǎng)為L(zhǎng)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(jiàn)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(zhǎng)方體。如果將長(zhǎng)方體按體積相等原則等效為立方體的話，則長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)徑比大于3時(shí)，需要將廠房劃分為長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)。

廠房的長(zhǎng)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(zhǎng)徑比小于等于3的計(jì)算單元，則，

廠房按長(zhǎng)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(yǔ)

在泄壓面積的計(jì)算中，泄壓比是個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)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(guó)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)