粉尘泄爆课程设计讲稿

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积 物的阻碍（防雨雪罩、除冰）；
Pstat在规定的范围内，泄爆装臵能可靠地承受低于Pstat 的压力脉动、其 它振动或机械力作用。
3）泄爆装置惯性 泄爆装臵具有一定的质量惯性，影响泄爆装臵的开启，从而影响容腔 内的Pred值，因此在泄爆面积设计时，需要加以考虑。 对给定的泄爆开启压力，惯性越大，打开时间越长。反之，打开速度 较快，泄爆更有效。 应尽可能选用较低的质量惯性的泄爆装臵，减小打开泄压口所需的时 间。如果惯性质量超过一定的值，需对泄爆面积进行修正。 泄爆效率：如果无惯性的泄爆装臵，设泄爆面积为A1 ，在给定Pstat时 ，容腔内降低的爆炸压力为Pred，为达到同样的泄爆效果，采用有惯性的 泄爆装臵，其泄爆面积为A2 ，则泄爆效率E为：
4、泄爆面积的修正 1）泄爆装置惯性对泄爆面积修正 如果质量惯性小于或等于40 kg/m2，且KG小于等于130 bar-m/sec（ 当KG 小于75 bar-m/sec，KG 取75 ）时，可采用下式确定是否需要增 大泄爆面积：
V 0.2 0.3 M T 6.67 Pred n 0.5 KG
4、泄爆管道 1）基本要求 泄爆容腔必须设臵在建筑物内时，可以采用泄爆管将泄放物料排放到 建筑物外的安全区。 泄爆管断面不得小于泄爆口面积，在计算泄压面积时，应考虑到泄爆 管的影响； 泄爆管尽可能平直，如果必须采用弯头，尽可能曲率半径较大。 由不燃材料制成，能够承受Pred的作用，当泄爆管带有弯头时，应根据 Pred值进行反冲力计算，并采取相应的支撑措施。 2）泄爆管参数设计 泄爆管中弯头的位置 一般在距泄爆管出口1m处设臵有弯头，但不强调弯头位臵必须靠近泄 爆口，建议弯头位臵距离泄爆口至少2m。
Pred超过Pstat 至少0.024bar
3、高强度容器 （能承受超压大于0.1bar）Av 计算 1） L/D ≤ 2时
0.582 Av 0.127 lg KG 0.0567 Pred V 2/3


（1） 2）当L/D ＝2～5，且Pred 超过2bar，需增加泄爆面积⊿A：
0.175 Pred0.572 ( Pstat 1) V 2/3
A
Av K G L / D 2 750
2
（2）
注：两式的适用范围为： KG≤550 bar-m/sec、Pred ≤2 bar且最少为 0.05 bar、Pstat ≤0.5 bar、V≤1000 m3、初始压力≤0.2 bar。
Avf Av 4 1 1.18 E
。
0.8 1
K E K0
0.4 2
式中参数E1 和E2 (Avf的函数)、K的计算方法相见5.5的规定，K0 = 1.5
九、泄爆效应计算 1、外部火球与外部爆炸压力（安全卸放区域的确定） 泄爆过程中，卸放已燃或未燃物质，在外部形成火球，或者产生外部 爆炸，从而形成冲击。 1）火球长度计算： 气体泄爆时：
六、几个设计基础参数与确定
1、容腔强度Pes的确定
2 / 3屈服极限 变形不可接受 Pred Pes 2 / 3极限强度 变形可接受
图 低碳钢的应力应变曲线
考虑到泄爆时的动态效应，采用动载荷因子（DLF）加以考 虑，因此：
Pes Pred DLF
最坏情况下，DLF=1.5。 注：1）容腔的强度是系统最薄弱部件的强度。 2）如果泄爆面积足够大情况下，仍发生不可接受的破 坏时，需要考虑采取措施增强容腔强度，或采取其它防护措 施。
V D 3.1 n
0.402
式中：V = 泄爆容腔体积(m3)、n = 均匀布臵的泄爆口数量。 粉尘泄爆时：
七、气体（或气雾）泄爆面积设计
1、适用范围
含有气体或气雾的L/D≤5的容腔泄爆。
2、低强度容腔（能承受Pred 不超过0.1bar的压力）的Av 计算
Av
式中：Av = 泄爆面积[m2]
C As
1/2 Pred
C = 泄爆参数（确定方法见指导书4.2.2.1）
AS = 容腔内部表面积[m2 ] Pred = 降低的最大压力 [bar]
重庆大学 谢波
一、爆燃泄压（泄爆）过程与原理
1、泄爆过程与现象
2、泄爆的防护原理：Pred低于容腔的设计强度。
二、泄爆措施安全性分析（泄爆措施的可行性分析）
四、泄爆的一般要求
1、生命安全
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）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。
3、低惯性泄爆装置时，泄爆面积的计算
1）基本泄爆面积（初始压力为1bar abs± 0.2 bar，L/D ）：
3/4 Av 0 104 1 1.54 Pstat K st V 3/4
上式适用范围： 5 bar ≤Pmax ≤12 bar 10 bar-m/sec≤KSt ≤800 bar-m/sec 0.1 m3 ≤V ≤10,000 m3 Pstat ≤0.75 bar L/D的影响 L/D ≤ 2 时：Av1 ＝Av0
A E 1 100 泄压效率百分数 A2
式中A1 、A2 分别是有惯性和无惯性泄爆装臵的泄爆面积，E是泄爆效率 ，用于泄爆面积修正。
4）泄爆装置的技术要求 泄爆装臵必须能在较低可测的压力下打开； 泄爆装臵不能在非泄爆情况下打开，以免物料泄漏； 泄爆装臵动作迅速可靠，也即泄爆装臵的质量惯性有一定的限制（泄 爆装臵的惯性质量增大时，泄爆过程受到的阻碍增强，降低了泄爆效 率降低；此时由于当泄爆面积一定，因而Pred 增大。爆破片基本无惯 性，泄爆泄漏为100%）； 如果由于泄爆装臵安装可能导致其它安全隐患，例如食品生产过程中 对人员的健康危害，则要求泄爆装臵在容器内侧安装平整，防止形成 死角积聚粉尘。 如果泄爆装臵在进行后能够再次关闭，从而阻止空气进入泄爆容器， 有助于熄灭容器中残留的燃烧过程。 如果容器外部压力大于容器内部的压力，要求泄爆装臵能够承受这种 压差作用，并保持正确的安装位臵，例如泄爆容器能够承受外部风力 的作用。
实例如图7.2～7.8
3、泄爆装置
虑的因素包括：泄爆装臵的形状、开启压力、惯性大小、安装和布 臵方式，以及成本和维护方面等。 1）泄爆装置分类 分为爆破片（一旦打开后就不能复用）和泄爆门（可重复使用），可 以采用铰链或弹簧压紧紧固。 2）安装要求
紧固装臵不能阻碍泄爆装臵正常动作，泄爆口开启灵活、不受阻碍；
Pred 0.779 Pred
1.161
当泄爆管长度为3～6m源自文库长度≥4倍水力直径时：
Pred 0.172 Pred
1.936
P‘red 是有泄爆管时，为运用（1）或（2）计算泄爆面积时Pred的取值
注：也可以采用下图考虑泄爆管对卸压面积的修正。
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。 曲线A：长度小于3m以及长度小于四倍水力直径的泄压管道。 曲线B：其它管道。
P 2 = 初始压力（bar abs）
P 1 =大气压力(1.0 bar abs)；
注：上式中不同气体的指数取值见指南中的图4.6.2，可以外推， 但不超过Av/V 2/3 =0.35。
与 Av/V2/3的关系
八、粉尘泄爆卸压面积计算
1、适用范围
可燃粉尘或杂混物L/D小于等于6的容腔。 2、总体思路 根据KSt 、Pmax 、Pstat 、L/D、Pinitial 等参数按照图示的流程 ，根据实际工艺条件，选用合适的方法确定泄爆面积和其它 泄爆参数。
2、L/D值的计算
当几何形状较复杂或泄爆口不是开设在容腔端头时，则需要合理估算L/D值。 这种情况下，L/D值的估算需根据容腔本身的设计情况、火焰达到泄爆口之 前在容腔内穿行的最大距离以及火焰传播通过的体积来加以估算。 具体方法如下： 1）估算火焰在达到泄爆口之前可能穿行的最大距离H。 2）计算火焰在容器内沿其传播通道穿行时所扫描体积Veff。 3）用Veff除以H，得到有效容腔面积Aeff。 4）根据Aeff计算有效容腔直径Deff。 5）L/D＝H/Deff。
3）爆燃泄压措施的设臵应能避免在泄爆过程中造成人员的伤害。
2、财产保护
1）爆燃泄压的设计应能限制泄爆容腔的破坏程度。
2）爆燃泄压的设计应能避免点燃邻近物质。
3）爆燃泄压措施的设臵应能避免造成邻近财物受爆炸波的破坏。 4）爆燃泄压措施的设臵应能避免抛射造成邻近财物的损失。
五、泄爆设计内容
1、泄爆面积计算 影响因素：Pred、粉尘爆炸特性Kst与Pmax、容腔特征（V和L/D）、泄压 装臵的特性（破膜压力Pstat、泄爆装臵的惯性、泄爆效率Ef。 2、泄爆口位置 3、泄爆管设计 4、泄爆装置 泄爆门或泄爆板的设计、安装、运用和维护。 5、泄放安全区的确定及防护措施 外部压力、火球尺寸，以及导流板、泄爆管参数的设计计算。
当惯性质量M > MT时，需增加泄爆面积⊿A
1.67
Ai Av 0.0075 M
0.6
0.5 KG 0.2 0.3 V Pred n
2）泄爆管对卸爆面积的修正
当设臵有泄爆管时，应该适当减小 Pred值；如果泄爆管长度小于3m（ 按3m计算）和小于4倍水力直径， P‘red计算如下：
Pmax 1 Pred
（3）
0.75 L 2 2≤L/D≤6 时： Av1 Av 0 1 0.6 2 exp 0.95 Pred D
容腔内部流动状态的影响 本次设计不予考虑，即Av2 = Av1 泄爆装置惯性的影响 如果泄压装臵的惯性质量小于等于 40 kg/m2 且 KSt 小于或等于 250 barm/sec时，根据下式确定临界惯性MT ：
3）初始压力效应
当初始压力较高时，可用下式计算降低的最大压力：
Pred ,2
P2 Pred ,1 P 1

式中：Pred, 2 是初始压力为P2 (bar abs)时降低的最大压力（bar abs）
Pred, 1 = Pred ，由式（1）和式（2）确定（bar abs）
多个弯头的影响 设臵多个弯头时，降低的爆炸压力将会升高，因此建议在泄爆管上只 设臵一个弯头。 泄爆管的强度 泄爆管内的压力可能达到泄爆容器内的压力值甚至可能高于容器 内的压力，因此泄爆管应具备足够高的强度。 缓变式弯头 建议在计算带缓变式弯头的泄爆管的L/D值时，采用泄爆管的外轮 廓线。如果弯头曲率半径/泄爆管直径之比小于2，则泄爆管的长度L 计量方式不变。 反冲力问题 爆炸容器和泄爆管均应进行紧固安装，以承受反冲力作用。
（4）
式中：Av2 = 考虑容腔内流动状态影响后得到的泄压面积。 M = 泄压装臵的惯性质量（kg/m2） 注：如果KSt ＜75 bar-m/sec，在（4）中 KSt 值取75。 当M ≤MT时，Av3 = Av2。
粉尘部分充入的影响 本次设计不予考虑，故Av4 = Av3
2）基本泄爆面积（容腔内初始压力大于0.2bar时） 在满足一定条件，其基本泄爆面积可按相关公式进行计算，详见设计 指导书5.4.1的规定处理，然后与前述类似考虑其他因素影响后，计算得 到Av4 。 3）泄爆管对卸爆面积的影响 有泄爆管时，泄爆面积计算如下：
V 0.2 0.3 M T 6.67 Pred n 0.5 K st
1.67
当M > MT，需在基本泄压面积的基础上增加泄爆面积，泄爆面积增大到
0.5 K st 0.6 0.2 Av 3 1 0.0075 M 0.3 V Pred Av 2 n