爆燃卸压设计指导书

1、第一章 定义1.1 一般定义.1.1.1 燃烧速度 burning velocity. 火焰相对于其前方未燃气体的传播速率。1.1.1.1 基本燃烧速度 Fundamental Burning Velocity. 在给定未燃气体组成、温度和压力条件下，层流火焰的燃烧速度。1.1.2 可燃粉尘 Combustible Dust. 当悬浮在空气中或其它氧化剂介质中并处于一定的浓度范围时具有火灾或爆燃危险的固体颗粒，与颗粒尺寸或形状无关。1.1.3 燃烧 Combustion. 反应速率较快的氧化过程，能产生热量且通常伴随有炽热发光或火焰。1.1.4 爆燃 Deflagration. 燃烧反应区以一

2、定速度传播，该传播速度低于未反应介质的声速。1.1.5 爆燃指数 Deflagration Index. 用变量表示的值。1.1.6 爆轰 detonation. 燃烧反应区以高于未反应介质声速的速度传播。1.1.7 粉尘 dust. 直径小于420 m的细微的固体颗粒（即能通过美国标准40号筛的物料）。1.1.8 容腔 enclosure. 密闭或部分密闭的空间。1.1.9 当量直径 Equivalent Diameter. 见1.1.18 水力直径。1.1.10 爆炸 explosion. 由于爆燃产生的内部压力作用所导致的容腔或容器破裂或爆炸。1.1.11 火焰速度 Flame Spee

3、d. 火焰阵面相对于固定参考点的速度。1.1.12 可燃极限 Flammable Limits. 可燃物料与气态氧化剂均匀混合后，能传播火焰的最低浓度和最大浓度值。1.1.12.1 可燃下限 LFL. 在给定的测试条件下，能传播火焰的可燃物质与气态氧化剂的混合物的最低浓度值。1.1.12.2 可燃上限 UFL. 能传播火焰的可燃物质与气态氧化剂的混合物的最高浓度值。1.1.13 可燃范围 Flammable Range. 可燃下限和可燃上限之间的浓度范围。1.1.14 闪点 Flash Point. 能释放出足量的蒸气，并在液体或固体的表面附近形成可点燃的蒸气/空气混合物的最低温度。1.1.1

4、5 摩擦系数 Friction Factor fD. 关联直管道压降、流动速度和湿润表面积的无量纲系数。1.1.16 基本燃烧速度. 见1.1.1.1.1.1.17 气体 gas. 物质的一种状态，这种物质的特点是物质分子完全自由运动、物质可自由膨胀。也可以用同义词蒸气代替。1.1.18 水力直径 Hydraulic Diameter. 非圆形断面的水力直径为4(A/p)，其中 A 是与长轴方向垂直的断面面积，p 是该断面的周长。1.1.19 KG. 气云爆燃指数。1.1.20 KSt . 粉尘云的爆燃指数。1.1.21 最大压力 Pmax. 见1.1.27.1.1.1.22 最低可爆浓度 M

5、EC. 在规定的测试条件下，能在均匀的粉尘空气混合物中传播爆燃的可燃粉尘云的最低浓度值。1.1.23 最低点火能量 MIE. 在规定的测试条件下，在可燃混合物中某一点处释放能量，使火焰能够传播离开该点所需释放的最低能量。1.1.24 液雾 mist. 分散在气相介质中的细微液体颗粒。1.1.25混合物 Mixture.1.1.25.1 杂混物 Hybrid Mixture. 可燃气体混合物含量高于可燃下限10%的可燃粉尘或可燃液雾。 1.1.25.2 最佳爆炸混合物 Optimum Mixture. 在规定的测定参量下，燃烧最快的燃料氧化剂混合物，或点火能量最低或爆燃压力最大的燃料氧化剂混合物

6、。1.1.25.3化学剂量混合物 Stoichiometric Mixture 燃料和氧化剂恰好可以完全反应、燃烧完毕后两者均不会有过量的平衡混合物。1.1.26 氧化剂 Oxidant. 能与燃料（气体、粉尘或液雾）反应形成燃烧的气相物质。1.1.27 压力 Pressure.1.1.27.1 最大压力 Maximum Pressure (Pmax). 密闭空间内最佳爆炸混合物发生爆燃时产生的最大压力。1.1.27.2 降低的压力 Reduced Pressure (Pred). 爆燃泄压过程中，泄爆容腔内产生的最大压力。1.1.27.3 静态动作压力 Static Activation P

7、ressure (Pstat). 当压力缓慢增加时（压力增加速率小于0.1bar/min），泄压片发生动作时的压力。1.1.28 压力上升速率 Rate of Pressure Rise (dP/dt). 压力增加量除以发生该压力增加所需的时间间隔。1.1.28.1 最大压力上升速率 Maximum Rate of Pressure Rise (dP/dt)max. 密闭容器内发生爆燃时，压力时间曲线最陡峭部分的斜率。1.1.29 降低的压力 Reduced Pressure (Pred). 见 1.1.27.2.1.1.30 替代 Replacement-in-Kind. 满足设计规定的替代

8、物或方法。1.1.31 静态动作压力 Static Activation Pressure (Pstat). 见1.1.27.3.1.1.32 强度 Strength.1.1.32.1 容腔强度 Enclosure Strength (Pes). 对强度较低的容腔，为2/3极限强度；对强度较高的容腔，为可承受Pred 的容腔设计压力。1.1.32.2 极限强度 Ultimate Strength. 使容腔最薄弱的结构件或部位发生失效时的压力。1.1.33 蒸气 Vapor. 见1.1.17, 气体.1.1.34 泄爆口 Vent. 设置在容腔上的开口，以泄放容腔内爆燃产生的压力。1.1.35

9、泄爆片 Vent Closure. 设置在泄压开口上用于压力泄放的板或片。第二章 一般要求2.1 目的. 编写本指南的目的是，对具有潜在爆燃危险的容腔提供有效的爆燃泄压。2.2 目标2.2.1 生命安全.2.2.1.1 对有人员的容腔采取爆燃泄压措施，可防止容腔发生结构失效以及减小容腔外部相邻区域人员的伤亡。2.2.1.2 对无人员的容腔结构进行爆燃泄压，可以防止容腔发生破裂。2.2.1.3 爆燃泄压措施的设置应能避免在泄爆过程中造成人员的伤害。2.2.2 财产保护2.2.2.1 爆燃泄压的设计应能限制泄爆容腔的破坏程度。2.2.2.2 爆燃泄压的设计应能避免点燃邻近物质。2.2.2.3 爆燃

10、泄压措施的设置应能避免造成邻近财物受爆炸波的破坏。2.2.2.4 爆燃泄压措施的设置应能避免抛射造成邻近财物的损失。第三章 爆燃卸压基础3.1 基本概念.3.1.1 爆燃指数K, 可由体积为V的密闭容器中得到的压力上升速率的最大值计算得到，爆燃指数的定义如下： (3.1.1)3.1.2 对粉尘，其 KSt 和Pmax 可按照ASTM 1226可燃粉尘爆炸压力与爆炸压力上升速率标准测试方法的规定，采用已校验的容积不小于20L的近似球形测试系统确定。3.1.2.1 可以根据ISO 6184/1爆炸防护系统第1部分：可燃粉尘空气混合物爆炸指数确定的测试方法确定KSt 与Pmax 。3.1.3 KG的

11、最准确值应直接根据实验确定。3.1.3.1 对特定的气体，如果不能进行试验测定其KG 值，允许在这些气体的基本燃烧速度和丙烷的基本燃烧速度（46m/s）的基础上，根据丙烷的KG 值（100 bar-m/sec）外推近似得到。3.1.3.2 对气体，其 Pmax 值可以采用已校验且容积不少于5L的近似球形系统确定，实验测定时混合物处于静止状态，且点火源能量低于100J。3.2 混合物.3.2.1 气体混合物.3.2.1.1 当存在可燃气体混合物危险时，应根据混合物的KG值或基本燃烧速度确定卸压面积。3.2.1.2 如果气体混合物组成不确定，则应根据KG值或基本燃烧速度最高的组分的爆燃特性确定卸压

12、面积。3.2.2 粉尘混合物3.2.2.1当存在粉尘混合物危险时，应根据混合物的KSt 值和Pmax值确定卸压面积。 3.2.2.2如果粉尘混合物组成不确定，则应根据所有组分中KSt的最大值和所有组分中Pmax的最大值确定卸压面积。3.2.3 杂混物.3.2.3.1 对杂混物，应根据实验测定的相当的混合物的KSt 值确定卸压面积。3.2.3.2 如果杂混物与空气的混合物的燃烧特性与丙烷、St-1和St-2级粉尘的燃烧特性相近（基本燃烧速度不超过1.3倍丙烷基本燃烧速度），允许根据Pmax = 10 bar 与 KSt = 500 bar-m/sec进行泄爆设计。3.2.4 可燃液体泡沫. 可燃

13、液体泡沫的爆燃卸压设计应依据针对特定泡沫所进行的测试结果进行卸压设计。 3.3 容腔设计与支撑结构.3.3.1 容腔设计压力的选取原则3.3.1.1 如果设备变形可接受，卸压容腔的Pred不能超过容腔极限强度的2/3。3.3.1.2 如果容腔变形不可接受，则Pred不能超过卸压容腔屈服强度的2/3。3.3.1.3 按照ASME锅炉与压力容器标准或类似标准设计的容腔，其最大许用工作压力（用Pmawp表示）可以通过计算确定。3.3.1.3.1 应计算确定容腔结构材料的许用应力，该许用应力低于实际测得的屈服应力与容腔材料极限应力。3.3.1.3.2 在给定 Pmawp时，应根据3.3.1.3.2a

14、式或3.3.1.3.2b式定义的条件选取Pred 值： (1) 容器发生永久变形但不破裂可接受。 （3.3.1.3.2a）（2）容腔发生永久变形不可接受。 (3.3.1.3.2b)式中：Pred = 卸压容器中达到的最大压力 bar (psi)Fu =容腔极限应力与许用应力（根据ASME锅炉与压力容器标准确定）之比Pmawp = 根据ASME锅炉与压力容器标准确定的容腔设计压力 bar (psi) Fy =容腔屈服应力与容腔材料许用应力（根据ASME锅炉与压力容器标准确定）之比3.3.1.4 对如铸铁等可能发生脆性破坏的材料，应考虑采用延性设计。3.3.1.4.1 应考虑采用增强容腔强度的措施

15、3.3.1.4.2 如果不能采取措施加强容腔强度，容腔的最大许用设计应力不应超过极限强度的25%。3.3.2 卸压措施应防止容腔内形成的最大压力Pred不超过容腔的强度Pes，同时还应考虑压力上升速率引起的动态效应，这种动态效应可用动载荷因子（DLF）表示如下： (3.3.2)式中：Pred = 卸压过程中产生的最大压力值bar (psi)Pes = 在容腔发生变形或爆炸时根据静态压力计算得到的容腔强度bar (psi)DLF = Xm/XsXm =最大冲击扰度Xs = 静荷载扰度，或者是当以静态方式加载最大载荷时系统产生的位移。3.3.2.1 如果没有详细的结构响应分析数据，可以假设在最坏情

16、形下取DLF1.5，并根据容腔最薄弱的结构单元进行设计。3.3.2.2 可以设置与卸压面积相当的足够的卸压口，防止Pred超过的Pes 值（根据静载荷计算得到）的三分之二。3.3.2.3 可以依据对泄爆压力曲线和容腔结构响应的分析结果，对DLF值进行修正。3.3.3 在设计计算中应考虑到所有的结构单元和支撑件。3.3.3.1 应特别注意确保考虑到最薄弱的结构单元，以及由该单元支撑的任何设备或其它装置。3.3.3.2 在容腔防护设计中，如果允许容腔发生永久性变形，而不允许发生灾难性破坏时，不能根据正常条件下的静载荷或动载荷来确定容腔的约束或支撑条件。3.3.3.3 应设计相应的构件来承载总载荷。

17、3.3.3.4 用于承压的墙体上的门、窗户、管道或开口也应能够设计成可以承受Pred。3.3.4 卸压墙或卸压顶棚3.3.4.1 可以采用卸压墙或卸压顶棚进行卸压，但应充分考虑到这些设施可能造成的破坏或伤害。3.3.4.2只要这些轻质屋顶在卸压过程中允许发生移动，同时屋顶的移动不会受到冰、雪等的阻碍，可以采用轻质屋顶进行卸压。3.3.5 容腔的支撑3.3.5.1 容腔的支撑结构应有足够的强度，可以承受爆炸卸压过程中产生的反冲力，以及反冲力加载时引起的动态效应（用DLF表达）。3.3.5.2 无卸压管时，应采用下式确定作用在容腔上的反冲力： (3.3.5.2)式中：Fr = 燃烧卸压引起的最大反

18、冲力kN (lbf)a = 单位变换因子100 (1)DLF = 1.2Av = 卸压面积m2 (in2)Pred = 卸压过程中形成的最大压力bar (psi)3.3.5.3 可以根据爆炸卸压压力曲线和结构响应分析结果对DLF进行修正。3.3.5.4 总反冲力作用在卸压口的几何中心。3.3.5.4.1 当满足下列全部条件时，可以不进行容腔反冲力计算： (1) 卸压板为泄爆膜型。 (2) 卸压板对称设置在容腔的两侧。 (3) 每一个卸压板的Pstat不大于0.1bar。 (4) 卸压板的面积相等。3.3.5.5 应根据3.3.5.5式计算反冲力的持续时间： (3.3.5.5)式中：= 卸压口打

19、开后，脉冲压力的持续时间 (sec)b = 4.3× 103(1.3×103)Pmax =未卸压情况下产生的最大压力bar (psi)Pred = 卸压过程中产生的最大压力 bar (psi)V = 容腔容积m3 (ft3)Av =卸压面积 (无卸爆管) m2(ft2)3.3.5.6 在爆燃卸压过程中，卸压容腔的辅助结构受到的总冲量可以用下式表达： (3.3.5.6)式中：I = 辅助结构受到的总冲量kN-sec (lbf-sec)Fr = 燃烧卸压过程中受到的最大反冲力 kN (lbf)= 卸压口打开后，脉冲压力的持续时间 (sec)3.4 容腔的长径比和卸压参数3.4.

20、1 对筒仓以及只能在一端进行卸压的容腔，用于确定期望的Pred值时，所采用的最大有效卸压面积应取容腔的断面面积。3.4.2 对于可以在主轴方向上设置多个点卸压的容腔，可以沿主轴设置卸压口，卸压口之间的间距应根据长径比（L/D）确定。3.4.2.1 沿容腔主轴任一点处的最大有效卸压面积为容腔断面积。3.4.3 长型容腔的长径比L/D.3.4.3.1 应根据容腔的整体形状、卸压口位置、任一料斗的突出部位以及距离爆燃处卸压口的最远距离确定长型容腔的L/D值，3.4.3.2 应根据沿主轴方向容腔的最远端到另一端的卸压口的最大距离，确定火焰能穿行的最大长度H 。3.4.3.2.1 当设置多个卸压口时，可

21、以根据最远端的卸压口确定H和L/D值。3.4.3.2.2 如果沿主轴设置多个卸压口，可以根据一个卸压口的最近端到下一个卸压口的最远端之间的最大距离来确定每一段容腔的H和L/D值。3.4.3.3 应根据火焰穿行该部分容腔的最大长度H来确定容腔的有效容积Veff 。3.4.3.3.1 如果卸压口的设置满足5.7.1（1）或5.7.1（2）的要求时，在确定长型容腔的有效容积时，可以不确定收尘袋、滤尘器等的内部容积。3.4.3.3.2 在确定容腔每一段的有效容积时，不应考虑部分体积的影响（见5.）。3.4.3.3.3 当设置多个卸压口时，可以根据最远端的卸压口确定容腔的有效容积Veff。3.4.3.3

22、.4 当沿容腔的中心轴设置多个卸压口时，可以根据一个卸压口的最近端与下一个卸压口最远端之间的距离的最大值，来确定每一段容腔的有效容积Veff。3.4.3.3.5 当Veff 小于容腔的总容积时，只考虑那些处在有效容积范围内的卸压口才具有卸压作用。3.4.3.4 可以在整个容腔的基础上（不考虑卸压口的位置）保守地确定H和Veff，或者只确定 H，但不能只确定Veff。3.4.3.5 可以通过Veff除以H来确定有效面积Aeff 。3.4.3.6 可以根据容腔的总体形状确定容腔的有效水力直径Dhe ，该水力直径与容腔主轴方向垂直。式中 p =容腔的周长3.4.3.6.1 如果容腔和向外突出的料斗基

23、本上呈圆柱形时， 可以用圆形形断面确定p，即：3.4.3.6.2 如果容腔和向外突出的料斗基本上呈矩形或方形时（最大断面的高宽比在11.2之间）， 可以用该矩形断面来确定周长p，即：3.4.3.7 本标准中所用的L/D等于H/Dhe .3.4.4 如果大型实验表明所导致的破坏可接受，可以根据第7章和第8章中的规定，减小卸压面积。3.4.5 用户可以设置大于根据第7章和第8章适用条款确定的最低要求的卸压面积的卸压口，采用更小惯性的卸压装置，或者具有更低动作压力的卸压装置。3.5 卸压片的运行3.5.1 卸压开口的开启应无阻碍。3.5.2 卸压容腔的运行不应受冰雪、油漆、腐蚀或残片或在其内表面上沉

24、积物的阻碍。3.5.2.1 所选用的容腔内的材料应能在工艺条件下尽可能不会发生腐蚀，在非加工侧，在周围环节条件下不会发生腐蚀。3.5.2.2 在卸压口的两侧应保持一定的间隙距离，从而确保卸压装置动作时不会受到任何限制和嵌入杂物，从而确保卸压时泄放物可以自由通过卸压口。3.5.2.3 为防止可能存在的冰雪积聚，以及雨水和残片进入，卸压口或卸压管不应水平安装，除非采用3.5.2.3.1中规定的替代措施。3.5.2.3.1 为防止水平布置卸压口或卸压管出口，可以采用下列任一措施：（1）安装防雨罩，同时考虑了Pred对卸压面积的影响并与5.5的要求一致，且在紧固设计中考虑了Pred产生的作用在整个卸压

25、面积上的最大反冲力。（2）以一定角度安装的挡板可以遮蔽雨雪，紧固件经设计试验验证可以防止其在卸压过程中形成自由抛射，同时考虑了挡板质量引起的附加惯性效应以及挡板的Pstat 。（3）如加热卸压片等除冰措施。3.5.3 卸压片的紧固装置不能阻碍卸压片或卸压门的正常动作（见第七章）。3.5.4 卸压装置在Pstat时或在卸压装置制造商规定的压力范围内动作。3.5.5 卸压装置能可靠地承受低于Pstat 的压力脉动。3.5.6 卸压装置应能承受振动或其它机械力的作用。3.5.7 卸压装置可以根据第八章的技术要求进行维护。3.6 爆燃产生的后果3.6.1 在爆燃卸压过程中，从卸压口泄放出来的物料应该排

26、放到外部安全区域。3.6.2 应使泄压过程中由于物料喷射引起的财产损失和人员伤亡尽可能小，或通过在建筑物外设置泄压设备、或者在泄压时将泄放物排放到远离人员居住区，从而避免造成财产损失和人员伤亡（对气体和粉尘，分别见4.6.4和5.8）。3.6.2.1 爆燃泄压不能设置在进风口附近的位置，泄压口距进风口的距离应大于火球长度（见4.6.4和5.8节）3.6.2.2 爆燃泄压口设置在建筑物或人员常住区域时，经有资质的机构进行风险评估认证后，其设置距离可以小于6.6.4和5.8中规定的距离。3.6.2.3 当根据3.6.2.4和3.6.2.5设置有导流板时，可以将根据4.6.4或5.8.2计算得到的轴

27、向危险距离值降低50%（在正视图中心线上）。但上述做法不适用于4.6.4.2和5.8.2.2中确定的径向危险距离。3.6.2.4 导流板设计应满足所有下列准则：（1）矩形泄压口的导流板在几何形状上应与泄压口的形状相似，导流板的尺寸在泄压口尺寸的基础上至少增加75%。对圆形泄压口，导流板应设计成方形，边长至少是泄压口直径的1.75倍。（2）导流板与泄压口轴线之间的倾斜角度为4560度之间，如图3.6.2.4所示。（3）导流板的中心线应与泄压口轴线一致。（4）泄压开口到导流板之间的距离应为1.5D，其中D是泄压开口的当量直径。（5）导流板的安装应该确保其能够承受泄爆产生的作用力，这种作用力的大小可

28、以采用Pred 乘以导流板面积的方法进行计算。（6）导流板的安装位置不能干扰铰链式泄压装置的动作。图3.6.2.4 爆炸波导流板装置的设计3.6.2.5 在下列情况下，不能采用导流板来限制火焰长度：（1）容腔容积大于20m3时；（2）带有铰链式或平移式泄压装置的容腔3.6.3 在泄压口位置应设置有警示标志。3.7 泄压装置的惯性效应3.7.1 在考虑泄压装置的总质量时，应计入为起平衡或绝热作用附加到泄压装置上的材料的质量。3.7.2 泄压装置应具有较低的质量，使其具有最低的惯性，从而减小打开泄压口所需的时间。3.7.3 如果泄压装置的总质量除以泄压面积后，不超过根据式4.2.2.5.2和式5.

29、2.7.2计算得到的泄压装置密度（分别对应气体和粉尘），则可以运用本标准中所有的泄压面积计算公式进行计算，无需进行修正。3.7.4 只要满足下述条件，可以采用铰链式泄压装置：（1）在泄压装置打开的过程中没有任何阻止其打开的障碍物存在。（2）泄压装置的动作不会受腐蚀性、粘结性加工物料或油漆等的限制。3.8 泄爆管效应3.8.1 如果有必要将泄爆容腔设置在建筑物内，则可以采用泄爆管将泄放物料从容腔排放到建筑物外。3.8.2 泄爆管的断面应大于等于泄压口本身的面积。3.8.3 在计算泄压面积时，应考虑到泄压管的影响（对气体和粉尘，分别见4.4和5.5）。3.8.4 对总长度小于1倍水力直径的泄压管及

30、其喷嘴，不能通过增加泄压面积的方式来进行修正。3.8.5 用于将气体从泄压口排放到建筑物外的泄压管，其应采用不燃材料制成，并且要求具有可以承受Pred的强度。3.8.5.1 当泄压管存在有弯头时，应根据Pred值进行反冲力支撑计算。3.9 阻火泄压3.9.1 当设置外部泄压不可行时，如设备处于室外或不能邻近外墙布置，或者泄压管的长度过长不能有效进行泄压时，可以采用具有火焰捕集和特殊阻火功能的装置（见7.6）。3.9.2 应列出具有特殊阻火功能的装置，且只考虑可用于测试范围内的KSt 、粉尘加载量、粉尘种类、容腔体积和Pred 。3.9.3 应根据试验确定的泄压效率值（见4.6.2）对第四章和第

31、五章中计算得到的泄压面积进行修正。3.9.4 应清扫泄放点附近区域存在的可燃粉尘。第四章 气体混合物和气雾的爆燃泄压4.1 引言4.1.1 本章适用于含有气体或气雾的L/D5的容腔爆燃泄压。4.1.1.1 本章适用于本标准的其它部分。4.1.1.2 特别地，在运用本章规定前，应回顾第三、六和七章的相关内容。4.1.2 泄压口应对称均匀地布置在容腔的外表面。4.1.3 可燃气雾的爆燃泄压设计，除非有相应的试验测试数据，应该在丙烷的KG值（100 bar-m/sec）和丙烷相当的Su 值（46 cm/sec）的基础上进行。4.2 低强度容腔中气体或气雾的泄压4.2.1 本节适用于低强度容腔（可承受

32、不超过0.1bar的Pred 的压力作用）的爆燃泄压设计。4.2.2 低强度容腔所需的最小泄压面积可由下式确定： (4.2.2)式中：Av = 泄压面积m2 (ft2)C = 泄压参数AS = 容腔的内部表面积m2 (ft2)Pred = 容腔在泄压过程中产生的最大压力 bar(psi)4.2.2.1 泄压参数C由下述关于基本燃烧速度Su（小于60cm/sec）的方程确定。对C（bar1/2）: ( 4.2.2.1a)对C(psi1/2)： ( 4.2.2.1b)4.2.2.2 应采用图4.2.2.2确定泄压参数C的值。图4.2.2.2所示的泄压参数C与燃料燃烧速度之间的关系适用于基本燃烧速度

33、不超过60cm/sec的可燃气云和气雾。4.2.2.3 气雾的爆燃泄压应根据丙烷的泄压参数进行设计。4.2.2.4 在本运用中，Pred 不应超过Pes (单位 bar或psi，不超过0.1 bar或1.5 psi)。4.2.2.5 泄压装置的惯性效应4.2.2.5.1 当泄压装置的质量惯性小于或等于40 kg/m2，且KG小于等于130 bar-m/sec时，可采用式4.2.2.5.2确定是否需要增大泄压面积，并根据4.2.2.6的规定确定所需增大的泄压面积取值。4.2.2.5.2 当泄压装置的质量超过4.2.2.5.2计算得到的MT值时，应对式4.2.2确定的泄压面积进行修正。 （4.2.

34、2.5.2）式中：MT = 泄压装置临界惯性（kg/m2）Pred = barn = 泄压装置数量V > 1m3KG 1304.2.2.6 如果 M > MT，泄压面积应增加，可由4.2.2.6式计算： . (4.2.2.6)式中：Av = 由式4.2.2计算得到的泄压面积M =泄压装置的质量(kg/m2)4.2.2.7 如果KG 小于75 bar-m/sec，式4.2.2.6中的KG = 75。4.2.3 长型容腔。对长型容腔，泄压开口的设置应尽可能在容腔长度最大的方向均匀布置。图 4.2.2.2 泄压参数与基本燃烧速度的关系4.2.3.1 如果只能在长型容腔的一端布置泄压口，则

35、容腔的长径比不能超过3.4.2.3.2如果断面为圆形（而非其它形状）或方形，可以用水力直径代表有效直径，水力直径为4(A/p)，其中A 是与空间纵轴方向垂直的断面积， p 是该断面的周长。4.2.3.3 因此，对只能将泄压口布置在一端的容腔，泄压方程的适用条件为： (4.2.3.3)式中：L 3 = 容腔的长度尺寸m (ft)（到泄压口中心）A = 与纵轴方向垂直的断面积m2 (ft2)p = 断面周长m (ft)4.2.3.4 如果容腔内含有湍流强度较大的气体，且泄压口布置在容腔的一端，或者如果容腔内部有大量障碍物且泄压口布置在容腔一端，则容腔的L/D值不能超过2，也可以采用下式： (4.2

36、.3.4)4.2.3.5 当不能满足容腔的尺寸限制条件时，可以考虑采用第四到六章中的替代方法解决。4.2.3.6 如果已有针对特定的实际情况进行了大型试验，可以采用相应的C值。4.2.4 容腔内表面积的计算4.2.4.1 容腔的内表面积 AS 包括构成整个容腔周界的总面积。4.2.4.1.1 不能承受防护压力的非结构性内部分隔物，不能考虑为容腔内表面积。4.2.4.1.2 式4.2.2中的容腔内表面积AS 不包括屋顶、墙壁和泄压口等部分，该式中的内表面积仅是基于简单的几何形状进行计算。4.2.4.1.3 在计算内表面积时，应忽略表面褶皱和最简单几何形状假设所导致的偏差。4.2.4.1.4 通过

37、增大主结构容积并计算主结构基本几何形状的内表面积AS，可以对锯齿形屋顶等正常的几何偏差进行平均化处理，4.2.4.1.5 应包括进任何相连接房间的内部表面积。4.2.4.2 应忽略设备及其所包含的结构的表面积。4.2.5 减小泄压面积的方法4.2.5.1 对气体爆燃，如果在容腔内部安装有非可燃的具有声吸收衬料的墙体 ，形成相对无障碍的容腔时，只要大型试验结果证实可以减小泄压面积，即可相应地减小泄压面积。4.2.5.2 应在具有最高湍流强度条件下，在相应的墙体衬料和厚度下进行大型试验。4.2.6 泄压设计 (也可参见3.53.7)4.2.6.1 对低强度容腔，Pred超过Pstat 至少0.02

38、4bar (0.35 psi)。4.2.6.2 如果有墙体、分隔物、地板或天花板等将容腔划分成多个分隔间，则每一个存在爆燃危险的分隔间都应有独立的泄压防护。4.2.6.3 每一个容腔都应设计安装有可自由打开的泄压系统，在泄压过程中不受管道等阻碍。 4.2.6.4 为防止人员掉落到泄压装置上，应设置相应的警示和隔离措施。4.2.6.5 可以通过将已有泄压面积、内部表面积和适用的C值代入到式4.2.2中，然后计算得到最薄弱的结构单元的最大许用压力Pred，即容腔最薄弱结构所需的最低压力。4.2.6.6 泄压面积应尽可能地均匀分布在建筑物的外表。4.3 高强度容腔的气体或气雾爆燃泄压4.3.1 本节

39、适用于能承受超压大于0.1bar（1.5psi）的容腔。4.3.2 基本原则4.3.2.1 与容腔强度有关的相关评注，用户可以参看1.3.32.1和第三章的相关内容。4.3.2.2 泄压设计应防止泄压容腔内部产生的压力超过容腔强度的2/3。4.3.2.3 泄压装置的打开应具有可靠性。4.3.2.3.1 泄压装置的准确动作不能由于积雪、冰、油漆、粘结性材料或聚合物的阻碍。4.3.2.3.2 泄压装置的动作不能受腐蚀或物体的阻碍而防止其打开，这些阻碍物体包括管道、空调管或结构钢等。4.3.2.4在防护容腔的期间，泄压装置应能承受加工物料和工艺条件的作用 。4.3.2.5 泄压装置能承受非工艺侧环境

40、条件的作用。4.3.2.6 泄压装置应能可靠地承受低于设计泄放压力的脉动压差的作用，同时还应能承受任何振动或作用于泄压装置的其它机械作用力。4.3.3 泄压面积的计算4.3.3.1容腔的长径比 L/D确定了计算必要的泄压面积的公式（见第三章）。4.3.3.1.1 对非圆形容腔，其直径为容腔的水力直径。4.3.3.1.2 当容腔的直径有变化时，如锥形或料斗等，应对其水力直径进行修正，从而得到有效水力直径（见3.4.3.6）。4.3.3.2 当 L/D 值小于等于2时，根据相关文献的建议，可以采用式4.3.3.2计算必要的泄压面积Av（单位m2）： (4.3.3.2)式中：KG550 bar-m/

41、secPred 2 bar且最少大于Pstat 0.05 barPstat 0.5 barV1000 m3点火前的初始压力0.2 bar4.3.3.3 L/D 值在25范围4.3.3.3.1 对L/D 值在25范围且Pred 不高于2bar时，需在4.3.3.2计算得到的所需的泄压面积Av 的基础上，增加额外的泄压面积A，A 由式4.3.3.3.1计算如下： (4.3.3.3.1)4.3.3.3.2 式4.3.3.3.1应满足4.3.3.2中的限制条件。4.3.3.3.3 对长管道或L/D大于5的工艺管道，应采用第六章中的相关指南。4.3.3.4 除根据式4.3.3.2和式4.3.3.3.1计

42、算泄压面积外，也可以采用H.1中适用于气体的相关图表确定。4.3.3.5 式4.3.3.2的限制条件也适用于H.1中的相关图表。4.3.3.6 泄压装置的惯性效应4.3.3.6.1 当泄压装置的惯性质量小于或等于40 kg/m2 ，且 KG小于等于130 bar-m/sec时，应采用式4.3.3.6.2 计算确定是否需要增加泄压面积，具体增量由4.3.37式计算。4.3.3.6.2 当泄压装置的惯性质量超过MT（由4.3.3.6.2计算得到）时，需对式4.3.3.2确定的泄压面积进行调整： (4.3.3.6.2)式中：MT = 泄压装置的临界惯性质量(kg/m2)Pred = barn = 泄

43、压口的数量V > 1m3KG 1304.3.3.7 如果 M > MT，应增大泄压面积，泄压面积的增大量A 由方程4.3.37计算得到。 . (4.3.3.7)式中：M = 泄压装置的惯性质量(kg/m2)Av = 由式4.3.3.2计算得到的泄压面积。4.3.3.7.1 如果KG 小于75 bar-m/sec，方程中的 KG 取75。4.4 泄压管效应4.4.1 在有泄压管时，采用式4.3.3.2和4.3.3.3.1计算时，其中的Pred值可以采用较小的值。4.4.2 在图4.4.2中，可采用曲线A处理长度小于3m（10ft）以及长度小于四倍水力直径的泄压管道。对其它管道，则采用

44、曲线B。图4.4.2 气体爆燃泄压时，有泄压管或无泄压管时的最大压力注：1、曲线A适用于泄压管长度3m（10ft）以及小于4倍水力直径的情况。2、曲线B适用于泄压管长度为36m（1020ft）或者4倍水力直径的情况。当泄压管长度大于6m（20ft）时，曲线B不成立。3、对于曲线A和曲线B，与第六章介绍的管道系统不太，在第六章中假设有可燃蒸汽存在，而此处泄压管中初始时刻不存在可燃蒸汽。4.4.3 当泄压管道长度小于3m（10ft）时，为计算方便，可以按3m（10ft）进行处理。4.4.3.1 如果需要采用较长的泄压管道，可以通过相应的试验确定P'red 。4.4.3.2 总长度小于1倍水

45、力直径的泄压管道及其喷嘴，无需进行修正。4.4.3.3 对长度小于3m（10ft）和小于4倍水力直径的泄压管道，可以采用下式（即表示图4.4.2中的曲线A）来确定P'red： (4.4.3.3)式中P'red 是有泄压管道时，为运用4.3.3.2式计算气体爆燃泄压面积时Pred的取值 bar (psi)。4.4.3.4 对长度为36m的泄压管，或者长度4倍水力直径的泄压管，可以用下式来代表图4.4.2中的曲线B： (4.4.3.4)4.4.4 爆燃过程中，从容腔泄放出来的物料需导向室外安全的地方，避免造成人员伤害，并将财产损失降低到最低限度（见3.8节）。4.4.5 如果建筑物

46、内的容腔需要进行泄压，且有必要确定容腔的位置，则泄压时，不能在建筑物内部排放。4.4.5.1 应采用泄压管将泄放物料排放到室外。4.4.6 泄压管的断面至少应等于泄压口本身的面积。4.4.7 泄压管道应尽可能为直管。4.4.7.1 如果泄压管不可避免有弯头，则泄压管弯头应尽可能呈钝角（即弯头的曲率半径尽可能大）。4.4.8 当泄压管道穿过容腔顶部壁面时，应考虑气候条件对泄压管的影响（见3.5节）。4.5 对有一定初始压力（接近大气压）的容腔，容腔内部的初始湍流以及内部附件的影响。对于静止状态下KG接近或小于丙烷值的气体，如果初始具有一定的湍流强度且要进行泄压时，应采用氢气的KG值 (550 b

47、ar-m/sec)进行设计。4.6 初始压力较高的影响4.6.1 如果初始压力较高，则泄压时产生的最大压力可以采用下式进行计算： (4.6.1)式中：Pred, 2 =在点火前，容腔内的初始压力较高且为P2 (bar abs)时，爆燃泄压时产生的实际最大压力（bar 绝对压力）Pred, 1 = Pred ，由式4.3.3.2和式4.3.3.3.1定义（转化为bar abs）P 2 = 点火前升高的初始压力（bar abs）P 1 =大气压力(1.0 bar abs)4.6.2 图4.6.2的外推，不能超过Av/V 2/3 =0.35。图4.6.2 指数值与 Av/V 2/3的关系4.6.3

48、如果涉及到初始压力升高的情形，需按照4.6.3.1和4.6.3.2规定的方法进行计算。4.6.3.1 应仔细选择P2的取值，能代表点火时刻可燃气体混合物存在的最大压力值。P2值最低可以取到正常工作压力。4.6.3.2 应将容腔设置在能够接受外部爆炸波作用的位置。4.6.4 火球尺寸4.6.4.1 可根据下式计算气体爆燃泄压产生的危险区域： (4.6.4.1)式中：D = 距离泄压口的轴向距离（正面中心线）V = 泄压容腔的体积(m3)n = 均匀布置的泄压口的数量4.6.4.2 危险区域的半径（从泄压口中线开始向外侧）可以按D值的1/2计算。第五章 粉尘和杂混物的爆燃泄压5.1 引言5.1.1

49、 本章适用于处理可燃粉尘或杂混物L/D小于等于6的容腔。5.1.1.1 本章的相关规定也适用于本标准其它章节。5.1.1.2 特别地，在运用本章相关规定之前，需参看第三, 四, 七和八章的内容。5.1.1.3 本章规定了用于处理各种泄压面积运用过程中所需的大量计算式和计算方法。5.1.1.4 在选择适用的泄压面积计算方法时，应按照图5.1.1.4中给出的总流程进行。5.1.2 当没有相关实际物料进行实验测试，可以根据采用组成类似的物料代替进行实验测试，同时在物料的选择时要求其粒径不得大于所用标准规定的粒径大小。可以采用标准ASTM E 1226可燃粉尘爆炸压力与压力上升速率测试方法或者ISO

50、6184-1爆炸防护系统 第1部分：可燃粉尘空气混合物爆炸指数的测定。5.1.2.1 如果所生产的实际物料，其粒径小于5.1.2中确定的粒径，则应选用与实际生产物料粒径相近的粉尘进行实际测试。5.1.2.2 如果可以采用实际物料进行测试，首先应通过实验测试验证其KSt 值的大小。5.2 低惯性质量泄压装置泄压5.2.1 应按照3.4节中的规定确定容腔的L/D 。5.2.2 应采用式5.2.2计算必要的泄压面积Av0 ，单位m2： (5.2.2)式中：Av 0 = 根据式5.2.2 (m2)计算得到的泄压面积Pstat = 泄压装置静态破裂压力的标称值 (bar)KSt = 爆燃指数（bar-m

51、/sec）V = 容腔体积（m3）Pmax = 爆燃最大压力（bar）Pred = 爆燃泄压后降低的压力（bar）1155.2.2.1 式5.2.2 适用于点火前的初始压力为1bar绝对压力± 0.2 bar。5.2.2.2 式5.2.2的适用范围为：（1） 5 bar Pmax 12 bar（2）10 bar-m/secKSt 800 bar-m/sec（3）0.1 m3 V 10,000 m3（4） Pstat 0.75 bar5.2.2.3 当L/D 小于等于2时，应设Av1 等于Av0。5.2.3 当L/D 值大于2且小于等于6时，按照下式计算所需的泄压面积Av1： (5.2

52、.3)式中exp(A) = eA ，e是自然对数的底。5.2.3.1 对于顶部给料的储罐、料斗和筒仓，只要利用所有校正因子后计算得到的基本泄压面积不超过容腔的断面积，式5.2.3可以推广到L/D值高达8。图 5.1.1.4 粉尘爆炸泄压面积的计算流程5.2.4 如果泄压口沿容腔主轴布置，式5.2.2和5.2.3也适用，但此时L应取为主轴方向泄爆口的间距。5.2.5 也可以采用H.2中关于粉尘的图表来确定Av0 和 Av1 （见H.2中的例子）。5.2.5.1 相应计算公式的适用条件也适用于相应的图表。5.2.6 可以运用三个不同的一般计算式（5.2.3, 5.2.6.7，以及5.2.6.8）确

53、定所需的最低泄压面积。5.2.6.1 式5.2.3适用于整个工艺条件下轴向空气平均速度vaxial 和切向空气速度vtan 都小于20m/sec的粉体加工和储存设备，由该式可以计算得到所需泄爆面积的最小值。5.2.6.2 为运用式5.2.3，轴向平均空气速度可以由下式计算得到： (5.2.6.2)式中：Qair = 流经设备的体积流率（m3/sec）L = 空气和产品流动方向上设备的总长度（m）V = 设备容积(m3)5.2.6.3 如果周向（即切向）空气速度是设备内部的切向空气速度，则 vtan 可以取为0.5 vtan_max ，式中vtan_max 是设备内的最大切向空气速度。5.2.6

54、.4 Qair , vaxial ，vtan_max ,以及 vtan 的值可实测得到，也可以由熟悉设备设计、运行状况的人员计算得到。5.2.6.5 实测或计算结果应有详细的文档记录，供泄压设计人员和有关管理机构应用。5.2.6.6 如果得到的vaxial 与vtan的最大值小于20 m/sec，应设 Av2 等于Av1。5.2.6.7 如果vaxial 或 vtan 中任一速度大于20 m/sec，则可以利用下式计算 Av2： (5.2.6.7)式中max(A, B) = 是A与B的最大值。5.2.6.8 存在粉尘爆炸危险的建筑物泄压时，可以由5.2.6.8式确定： (5.2.6.8)5.2

55、.6.9 可以通过利用部分体积公式5.3.1，适当减少这些建筑物所需的泄压面积。5.2.7 泄压装置惯性质量的影响5.2.7.1 当泄压装置的惯性质量小于等于 40 kg/m2 且 KSt 小于或等于 250 bar-m/sec时，应采用式5.2.7.2来确定基本泄压面积是否需要增加，泄压面积的增大量可按5.2.7.2计算。5.2.7.2 当泄压装置的惯性质量MT 超过式5.2.7.2的计算值时，需要对泄压面积进行调整。 (5.2.7.2)式中：MT = 惯性质量临界值（kg/m2）Pred = barn = 泄压装置数量V = 体积(m3)KSt 250 bar-m/sec5.2.8 如果M > MT，则泄压面积需要额外增加泄压面积Av3，计算如下： (5.2.8)式中：Av2 = 由5.2.2.6中式5.2.6.7或5.2.6.8计算得到的泄压面积。M = 泄压装置的惯性质量（kg/m2）5.2.8.1 如果KSt 75 bar-m/sec，在式5.2.8中 KSt 值取75。5.2.9 当M MT时，Av3 = Av2。5.3