防火防爆技術(shù)講稿

爆炸防護(hù)技術(shù)1、根本學(xué)問回憶發(fā)生爆燃的條件發(fā)生爆燃的要求爆燃發(fā)生需要滿足以下必要條件：燃料濃度在可燃范圍內(nèi)氧化劑濃度足以支持燃燒存在點(diǎn)火源爆燃特性根本參數(shù)燃燒速度和火焰速度：速度SuSf是火系數(shù)等于未燃?xì)怏w的密度與已燃?xì)怏w的密閉比。爆燃所到達(dá)的最大壓力Pmax和最大壓力上升速率(dP/dt)max以及爆燃指數(shù)K，是衡量爆燃威力的重要參數(shù)。密閉容積中爆燃產(chǎn)生的最大壓力Pmax和壓力上升速率dP/dt通過在肯定范圍燃料濃度內(nèi)測定，最常見的燃料的Pmax值為6-10倍點(diǎn)火時(shí)刻的初始?jí)毫χ?。爆燃指?shù)K可由密閉容器中爆燃所到達(dá)的最大壓力和容器容積V計(jì)算如下：注：(dP/dt)max的值是指燃料在最正確濃度濃度下的值。爆燃指數(shù)KG適用于氣體，而KSt適用于粉塵。可燃粉塵空氣混合物爆燃的影響因素粒徑：點(diǎn)火敏感性、最大壓力和KSt都隨粉塵粒徑減小而增大，因此，粒徑的減小增加其爆燃危急性。惰性物質(zhì)：最低能量，而且降低最大壓力上升速率。同時(shí)，惰性的粉塵的參加降低了粉塵的飛揚(yáng)性能。40%—90%力上升速率。粉塵中的水分可以抑制靜電電荷的積聚。但是，一旦發(fā)生點(diǎn)燃，粉塵粒子四周空氣中的水分含量〔濕度〕對(duì)爆燃的影響不大。點(diǎn)火源:局部點(diǎn)火源包括電氣火花〔如電弧、電火花和靜電放電火花〕、機(jī)械火花〔如摩擦火花、研磨火花和碰撞火花〕、熱外表〔如過熱軸承〕和火焰〔焊接火炬等〕。氣體的最低點(diǎn)火能量一般小于1mJ，粉塵的最低點(diǎn)火能量通常低于100mJ升速率增大。點(diǎn)火源的位置能影響壓力上升速率。在球形容腔的狀況下，容腔中心點(diǎn)火時(shí)，而使dP/dt增大。初始溫度和壓力：在密閉容器中，對(duì)給定初始溫度下的燃料/氧化劑混合物，其初始確定溫下的氣云爆炸，這種效應(yīng)常常發(fā)生。圖4.7化學(xué)計(jì)量濃度四周的甲烷空氣混合物在三種初始?jí)毫ο拢跏紲囟葘?duì)最大爆燃?jí)毫0的影響[19]。密閉容器中的燃料/氧化劑混合物可能存在肯定的初始湍流。這種初始湍流導(dǎo)致壓力上升速率增大，其產(chǎn)生的最大壓力也略有增加。在如管道等加長容器的爆燃過程中，氣體和粉塵流淌爆轟的轉(zhuǎn)變?！?〕其他燃料爆燃雜混物：雜混物是指由于粉塵空氣混合物存在可燃?xì)怏w形成的混合物。工業(yè)加工過程中大壓力Pmax和最大壓力上升速率(dP/dt)max評(píng)估其點(diǎn)火特性和爆燃特性。這種現(xiàn)象的例子之一即是空氣中的聚氯乙烯粉塵。液霧爆燃：易燃或可燃性液體形成的液霧具有與粉塵類似的爆燃特性。懸浮液霧的可燃下限隨液滴直徑變化，其變化方式與粉塵粒徑對(duì)粉塵的狀況一樣。由于液滴的懸浮、分散和沉降，液霧爆燃特性確實(shí)定過程格外簡單。細(xì)碳?xì)湟红FLFL的典型值在40g/m3to50g/m3近似等于可燃碳?xì)錃怏w在室溫空氣中的LFL?？扇家红F不僅可以在液體閃點(diǎn)以上的溫度發(fā)生點(diǎn)火，當(dāng)可燃液霧的初始溫度遠(yuǎn)低于液體閃點(diǎn)時(shí)，也能發(fā)生點(diǎn)燃。其燃燒特性與丙烷空氣混合物相近〔KG值100bar-m/sec〕。2、承爆氣體和粉塵爆炸爆燃防護(hù)的第一選擇是全承爆。在某些角度，承爆是一種有吸引力的方法，由于該方法在本質(zhì)上是一種被動(dòng)式的防護(hù)方法，而且避開了泄放物的處置等問題。但是是當(dāng)加工車間很大時(shí)更是如此。一般狀況下，我們優(yōu)先選擇其他爆炸防護(hù)方法。承爆只對(duì)小型的加工單元或者特別的設(shè)備具有有用性。因此，例如對(duì)研磨設(shè)備，我們可以將其強(qiáng)度提高到足以承受氣體粉塵爆炸的壓力。大多數(shù)可燃?xì)怏w和粉塵的最大爆炸壓力為7bar左右，IChemE指南中引用的粉塵的最大爆炸壓力在7－10bar范圍。但是，靜態(tài)壓力并非唯一考慮的準(zhǔn)則。粉塵爆炸的壓力上升速率格外高，因而要求容器必需能夠承受這種動(dòng)態(tài)載荷。IChemE指南將承爆劃分為兩大類：即“抗壓”和“抗沖擊壓力”。對(duì)于前者，容器應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為可以承受壓力而容器不會(huì)發(fā)生變形，而其次種狀況下，只要容器可以承受住爆炸，允一般地估量，粉塵爆炸不會(huì)是特別嚴(yán)峻。關(guān)于承爆方法，還涉及到承爆容器在壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的適用性問題。承受承爆方法BSI6已經(jīng)考慮了這一問題。按BS5500進(jìn)展設(shè)計(jì)容器應(yīng)當(dāng)可以承受格外高的壓力上升速率〔一次性到達(dá)設(shè)計(jì)壓力〕，對(duì)這些設(shè)計(jì)的實(shí)際效果，IChemE指南進(jìn)展了總結(jié)。氣體粉塵爆炸的承爆設(shè)計(jì)涉及到壓力容器的使用等大量的工程實(shí)際問題，包括壓力疊加效應(yīng)和容器的失效模式〔包括脆性裂開等〕。因而這種設(shè)計(jì)是一個(gè)特別的專題。承爆設(shè)計(jì)的一個(gè)根本原則是承受旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)造，而且盡量避開大而扁平的外表和局部地方過于鋒利。在承爆設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別留意車間粉塵進(jìn)料口和出料口等部位，以及單元之間的的綜合使用問題。3、爆燃抑制〔抑爆〕抑爆及抑爆原理：焰抑制系統(tǒng)。抑爆機(jī)理：爆炸并非瞬態(tài)過程。漸漸增大的火球在可測時(shí)間內(nèi)形成破壞性的壓力。典型9m/sec335m/sec。元觸發(fā)一個(gè)或者幾個(gè)高速噴灑滅火器動(dòng)作。抑爆劑滅火機(jī)理如下〔1〕熄火作用〔2〕捕獲自由基〔3〕淋濕和〔4〕惰化。其中熄火作用〔或者稱為吸熱作用〕是主要的。對(duì)于一些特定的爆炸，捕獲自由基具有格外有效的抑爆作用。同時(shí)，抑爆劑還有惰化的作用。間只是在毫秒量級(jí)。爆燃抑制的過程如圖B.1〔a〕所示。B.5.1〔b〕給出的是在1.9m3容器中發(fā)生玉米粉塵爆燃時(shí)，進(jìn)展抑爆時(shí)的壓力-時(shí)間曲線。留意到該試驗(yàn)中降低的爆燃表壓約為24kpa。抑爆設(shè)計(jì)的根本準(zhǔn)則與適用范圍設(shè)計(jì)準(zhǔn)則抑爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)NFPA“爆炸防護(hù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)”和ISO6184-4“爆炸防護(hù)系統(tǒng)—第四局部：抑爆系統(tǒng)效率確實(shí)定”。在進(jìn)展抑爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮如下因素：加工的物料K或KSt

值(bar-m/sec)容器強(qiáng)度容器尺寸和容積工作壓力和工作溫度的最大值和最小值與其他加工設(shè)備的關(guān)聯(lián)性Moore(1981)提出了這種工業(yè)抑爆系統(tǒng)的根本設(shè)計(jì)方法。他引入了臨界抑爆質(zhì)量Ｍｔ爆劑的質(zhì)量。他提出如下假設(shè)，即要抑制某種給定的爆炸性混合物火焰時(shí)，對(duì)于任意給定的抑爆劑，都存在一個(gè)臨界最低質(zhì)量濃度，為成功抑爆，這種濃度的懸浮抑爆劑至少必需布滿整個(gè)火焰區(qū)域。因而，臨界質(zhì)量Mt會(huì)隨時(shí)間增加，由于火焰體積隨時(shí)間會(huì)增大。類似地，火滿足下述要求，即：Mt Mt噴射 要求現(xiàn)將三種不同的抑爆方法加以區(qū)分：預(yù)惰化：探測初始爆炸、確定初始爆炸位置、抑爆器觸發(fā)并形成抑爆帶防止爆炸擴(kuò)展到鄰近區(qū)域。局部抑爆：探測初始爆炸、確定爆炸后位置、觸發(fā)抑爆器并確?；鹧?zhèn)鞑ゲ荒艹龀跏急ɑ鹎蚍秶w性抑爆：探測爆炸并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)展抑爆劑噴射，確保爆炸完全被抑制住。他措施等。當(dāng)加工區(qū)域空間較大時(shí)，而且泄露氣體以高速射流的方式進(jìn)展泄露時(shí)，抑爆系統(tǒng)劑也可能不能夠穿透泄露射流的區(qū)域。抑爆適用范圍抑爆系統(tǒng)適用于容積為0.25～1000m3的工廠單元或設(shè)備容器。自動(dòng)抑爆系統(tǒng)抑爆系統(tǒng)的首個(gè)專利是一家德國公司在１９１２年申請(qǐng)授予的。二次世界大戰(zhàn)使英國皇家空軍很快覺察所損失的戰(zhàn)斗機(jī)中，８５％都是由于火災(zāi)造成的?；谲姺降男枰?，要求開發(fā)一種可以保護(hù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃料的輕質(zhì)高效的滅火系統(tǒng)。在德國，也存在類似的狀況。因此，主要基于以下三種主要原理，開發(fā)研制了型快速動(dòng)作的裝置：滅火劑長期加壓存儲(chǔ)方式大口徑排放孔承受炸藥爆炸方式快速翻開閥門釋放滅火劑在上述原理的根底上，結(jié)合快速響應(yīng)的光學(xué)或壓力火焰探測系統(tǒng)，就形成了今日自動(dòng)抑爆系統(tǒng)的根底，如圖B.5.1〔a〕所示。即自動(dòng)抑爆系統(tǒng)是指出利用傳感器準(zhǔn)時(shí)探測容器或面噴灑抑爆劑，撲滅爆炸火焰，防止初始爆炸增加形成過高的壓力，導(dǎo)致容器破壞或防止初始爆炸火焰形成傳播。1〕自動(dòng)抑爆系統(tǒng)的構(gòu)造與組成成，如以下圖所示。圖自動(dòng)抑爆系統(tǒng)構(gòu)造示意圖圖ZGB型自動(dòng)抑爆系統(tǒng)爆炸探測系統(tǒng)：爆炸探測單元實(shí)際上是可以準(zhǔn)時(shí)探測爆炸信號(hào)的傳感器，大多承受壓力傳感器。發(fā)生氣體或蒸氣爆炸時(shí)，可以承受火焰敏感元件來探測爆炸初始火焰，而通常不承受壓力傳感器的探測方式?；鹧?zhèn)鞲衅靼t外或紫外光學(xué)火焰?zhèn)鞲衅鳎蚬韫怆姵匕?。而可能發(fā)生誤報(bào)警。因此，在進(jìn)展焊割修理作業(yè)期間，常常需要關(guān)閉紫外線探測系統(tǒng)，盡管就是在這種非正常運(yùn)行期間發(fā)生氣體泄露的危急性最大，但仍舊需要關(guān)閉。在某些狀況下，個(gè)探測器信號(hào)來觸發(fā)抑爆劑噴射。因此，盡管探測到焊弧發(fā)出的輻射，但系統(tǒng)不會(huì)觸發(fā)抑爆Eckhoff(1983)提出，上的波長上測定實(shí)際的相對(duì)輻射強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)處理，確定出普朗克輻射分布曲線〔對(duì)同一種波長，具有一樣的相對(duì)強(qiáng)度比〕。任一組比值都可以與特定的光源溫度進(jìn)展比照，因而于焊弧溫度的數(shù)量級(jí)。電流，直接驅(qū)動(dòng)氣體發(fā)生器電源。對(duì)于一般的瓦斯爆炸，光電池板在40×40cm足夠，這樣也對(duì)現(xiàn)場的干擾光源等不敏感。假設(shè)在爆炸環(huán)境發(fā)生點(diǎn)燃，隨著火焰的增長，容腔內(nèi)的壓力開頭上升，壓力傳感器可以自動(dòng)探測到這種壓力上升并產(chǎn)生電信號(hào)并觸發(fā)抑爆器中的炸藥爆炸幾乎同時(shí)翻開抑爆器閥門。原則上，壓力傳感器可以做到格外靈敏，即使是很小的初始火焰，也可以探測到其壓力力波動(dòng)即可使抑爆系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。因此，承受兩個(gè)壓力傳感器相互垂直布置的方式，可以剔出工藝或環(huán)境造成的壓力波動(dòng)。掌握單元：掌握單元主要是對(duì)傳感單元探測到的爆炸信號(hào)進(jìn)展判別，并以此作為觸發(fā)顯示打印和報(bào)警斷電等功能。抑爆器：是整個(gè)抑爆系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其根本構(gòu)成如下圖，是盛裝抑爆劑的容器，成分布良好的抑爆劑。要求抑爆劑分布范圍大、均勻，才能滿足抑爆要求。也就是是，抑爆殊的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和噴灑機(jī)構(gòu)完成的。圖抑爆器構(gòu)造與工作原理上圖是實(shí)時(shí)產(chǎn)氣式抑爆器的構(gòu)造示意圖，由抑爆劑、高壓氣體發(fā)生器、壓力緩沖器、氣流調(diào)整部件等組成。高壓氣體發(fā)生器設(shè)計(jì)要求產(chǎn)氣量大，產(chǎn)氣速率快，生成氣體質(zhì)量高，因此承受雙基推動(dòng)劑為氣體發(fā)生介質(zhì)，按等面燃燒原理設(shè)計(jì)，可使氣體發(fā)生劑燃燒穩(wěn)定，不會(huì)中的安全性。該裝置為實(shí)時(shí)產(chǎn)氣驅(qū)開工作方式，可通過壓力、火焰?zhèn)鞲衅餍盘?hào)觸發(fā)，也可由試驗(yàn)掌握信號(hào)直接觸發(fā)。抑爆系統(tǒng)工作時(shí)，要求一旦在發(fā)生爆炸后，抑爆器能準(zhǔn)時(shí)牢靠動(dòng)作，這是關(guān)系到整個(gè)抑力通常承受兩種方式，即：從內(nèi)儲(chǔ)能方式上，抑爆器可以分為高壓儲(chǔ)氣式和實(shí)時(shí)產(chǎn)氣式兩大類。其構(gòu)造和工作原理分別如上圖所示。驅(qū)動(dòng)氣體〔60-120bar〕，抑爆器響應(yīng)觸發(fā)信號(hào)，有爆炸切割閥快速動(dòng)作，抑爆劑受高壓氮高壓氣體壓力缺乏，長時(shí)間存放后，噴灑效果不肯定能滿足抑爆要求，但其構(gòu)造簡潔。實(shí)時(shí)產(chǎn)氣式是利用產(chǎn)氣劑實(shí)時(shí)燃燒，在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，噴灑抑爆劑。抑爆器未處于工作狀態(tài)時(shí)，抑爆器內(nèi)除以低壓，利于長期存放，但產(chǎn)氣劑產(chǎn)生的氣體溫度較高，需要經(jīng)冷卻處理、氣流緩沖和調(diào)整等環(huán)節(jié)，在構(gòu)造上相對(duì)較簡單。以下圖為主動(dòng)水霧抑爆器構(gòu)造示意圖，包括儲(chǔ)水泡沫、水霧集中動(dòng)力、電雷管、塑料密封250mm1.6m。抑爆器儲(chǔ)水泡沫為阻燃聚胺脂泡沫柱體，其柱體構(gòu)造可使存儲(chǔ)的水在導(dǎo)爆索四周分布均勻，從而改善成霧空間分布狀態(tài)。抑爆器儲(chǔ)水泡沫用塑料袋密封，并用金屬網(wǎng)外殼加固成型。主動(dòng)水霧抑爆器的工作原理是，以儲(chǔ)水儲(chǔ)水泡沫軸心的導(dǎo)爆索，使儲(chǔ)存在抑爆器中的抑爆劑〔水〕快速向四周空間集中形成水霧，抑爆器也可直接由試驗(yàn)點(diǎn)火信號(hào)觸發(fā)。圖主動(dòng)水霧抑爆器構(gòu)造示意圖抑爆要求使用相應(yīng)的掌握系統(tǒng)，這種掌握系統(tǒng)具有多種功能，包括〔1〕探測爆炸信息和噴撒抑爆劑〔2〕車間工藝的緊急停車〔3〕除非確保安全，防止重啟車間工藝。抑爆炸裝括：BS6713:1986爆炸防護(hù)系統(tǒng)第四局部：爆炸防護(hù)系統(tǒng)有效性確實(shí)定方法。2〕抑爆滅火劑種類與選取所承受的主要的抑爆劑包括鹵代烷、干粉和水。鹵代烷抑爆劑主要是Halon1011〔氯溴甲烷Halon1211和Halon1301。應(yīng)用最廣泛的干粉是以磷酸二氫氨、碳酸氫鈉等為主要成分的粉狀抑爆劑。Halon于干粉抑爆劑則污染問題很大。在某些狀況下，水作為抑爆劑也存在污染問題。IChemE指南給出了抑爆劑選擇的指導(dǎo)性原則。Halon抑爆劑的使用主要限于St1級(jí)粉塵，而干粉抑爆劑適用于St1和St2級(jí)粉塵，水則適用于親水性的St1和St2級(jí)粉塵。抑爆系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)用包括除塵器、筒倉、噴霧枯燥器、料斗提升機(jī)和混料器等。圖B.5.2表示了抑爆裝置安裝在除塵器上的典型狀況。〔1〔如爆破膜或耐爆設(shè)計(jì)〕以防止可能的爆炸，但是還會(huì)存在著一種危急，即火焰會(huì)傳播到相鄰的沒有爆炸保護(hù)措施的設(shè)備。抑爆的優(yōu)缺點(diǎn)抑爆系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：消滅火焰，降低了隨后發(fā)生火災(zāi)的可能性降低了有毒物質(zhì)和腐蝕性材料噴出的危急在加工單元內(nèi)布置敏捷抑爆系統(tǒng)的缺乏之處如下：通常比泄壓的本錢高要進(jìn)展定期的維護(hù)不適用于某些金屬粉塵、乙炔和氫氣。4、泄爆泄爆根本原理爆燃泄壓是指在容腔中開設(shè)泄壓口，在預(yù)定的壓力〔稱為靜態(tài)開啟壓力Pstat

〕下翻開泄力〔P〕。爆燃泄壓過程如圖B.4.1所示。泄爆必需確保壓力P

低于加工容器或房間的破red壞壓力。實(shí)際上，泄爆時(shí)的最大爆炸壓力P

red是由兩個(gè)競爭因素打算的：red爆炸氣云燃燒、產(chǎn)熱和壓力增加未燃?xì)怏w的流淌、未燃?xì)庠坪鸵讶細(xì)庠仆ㄟ^泄壓口、降低壓力料/空氣混合物爆燃產(chǎn)生的典型的最大壓力，可以到達(dá)初始確定壓力的6-10倍。固然可以將濟(jì)上也不行行。因此可以考慮承受泄爆的防護(hù)方法。通常，單個(gè)容腔的氣體和蒸氣爆炸泄壓不如爆炸性粉塵云爆炸泄壓應(yīng)用普遍。由于偶生在作為整個(gè)工藝過程一局部的加工設(shè)備內(nèi)形成粉塵云。泄爆產(chǎn)生的后果與泄爆適用性評(píng)價(jià)應(yīng)考慮的要點(diǎn)1〕假設(shè)泄爆不能將壓力降低到某一水平，強(qiáng)度較低的容器或〔20cm厚3m高的磚墻或混凝土墻〕不能承受墻體兩側(cè)高于0.03bar的壓差作用。2〕應(yīng)針對(duì)特定容腔及其制備材料，以及容腔對(duì)抗機(jī)械沖擊和熱沖擊的性能，考慮泄爆引起的持續(xù)性的反沖力的幅值與持續(xù)時(shí)間進(jìn)展設(shè)計(jì)。3〕泄爆過程中卸放出的火焰和壓力波：可能導(dǎo)致人員損害或點(diǎn)燃四周的可燃物，從而引起腔外造成的熱和壓力破壞性能與容腔的容積、泄爆開啟壓力和P 的幅值有關(guān)。在給定容腔red和可燃混合物量的狀況下，泄壓開啟壓力較低時(shí)，則通過泄壓口卸放出的未燃物質(zhì)較多，從而在容腔外部形成較大的火球。當(dāng)泄壓開啟壓力較高時(shí)，則在泄壓之前，容腔內(nèi)正在燃燒的物質(zhì)較多，造成流經(jīng)泄爆口的速度較高。粉塵爆燃泄壓過程中，由于大量的未燃粉塵被卸放在容腔外部產(chǎn)生的壓力是由容腔內(nèi)的初始爆燃和泄爆后在容腔外部發(fā)生的二次爆燃引起。因此，在泄爆適用性的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)時(shí)，首先應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：泄爆面積、泄爆口的設(shè)置、泄爆效率、反沖力、爆炸后形成火災(zāi)和二次爆炸危急、料的毒性或腐蝕性等。此外，假設(shè)泄爆裝置在動(dòng)作后不能保持翻開狀態(tài)〔即自動(dòng)關(guān)閉〕，當(dāng)容腔內(nèi)的氣體冷卻后可能形成肯定的真空；假設(shè)卸放出來的物料進(jìn)入到擁塞區(qū)域，造成容腔內(nèi)壓力上升，同時(shí)容腔外部的未生的拋射危急，以及卸放物料的毒性或腐蝕性等。泄壓裝置泄爆片：泄爆片是一個(gè)平板或稍向上隆起的板，可用螺栓或其他緊固件固定在所保護(hù)的容腔的泄爆口上。泄爆時(shí)，泄爆片在容腔上裂開翻開、或脫落或旋轉(zhuǎn)翻開。設(shè)備或容器運(yùn)行時(shí)，爆破片需長期承受工作壓力、溫度或腐蝕，還要保證設(shè)備的氣密性，而且遇到爆炸增壓時(shí)必需馬上裂開。這就要求泄壓膜材料要有肯定的強(qiáng)度，以承受工作壓力；有良好的耐熱、耐腐蝕性；同時(shí)還應(yīng)具有脆性，當(dāng)受到爆炸波沖擊時(shí)，易于裂開；厚度要盡可能的薄，但氣。脆性材料制風(fēng)件配套使用。圓頂型泄爆片具有較強(qiáng)的抗風(fēng)、抗工藝循環(huán)和抗真空的力量。典型的泄爆片詳見如圖B.4.2所示。這種泄爆片可以是矩形也可以是圓形。泄爆門：泄爆門是用鉸鏈連接的門，在預(yù)定的壓力下由特別的機(jī)構(gòu)掌握翻開。一般地，泄爆門的慣性比泄爆片大，因而其泄爆效率較低。容腔強(qiáng)度與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則當(dāng)容器或建筑物內(nèi)發(fā)生爆燃或進(jìn)展泄爆時(shí)，容腔的壓力隨時(shí)間變化。為防止容器或建筑物發(fā)生災(zāi)難性的破壞，應(yīng)確保泄爆時(shí)容腔內(nèi)形成的最大壓力Pred不超過容腔的設(shè)計(jì)強(qiáng)度Pes〔即容腔能承受P 的設(shè)計(jì)壓力〕。容腔的設(shè)計(jì)強(qiáng)度Pes可依據(jù)相關(guān)規(guī)程泄爆作用下產(chǎn)生redPred可在設(shè)備極限強(qiáng)度的2/3范圍內(nèi)可選；在永久變形不行承受的狀況下，Pred

可以到達(dá)設(shè)備屈服強(qiáng)度的2/3。對(duì)由可能發(fā)生脆性裂開的材料制成的容腔，如鑄鐵等，應(yīng)考慮對(duì)容腔承受特別的增加措施；假設(shè)未承受特別增加措施，其最大許用設(shè)計(jì)應(yīng)力Pred

不應(yīng)大于極限強(qiáng)度的25%。另外，被確定為能承受壓力作用的門、窗戶、管道或墻體上的其他開口，也應(yīng)設(shè)計(jì)為能承受Pred的作用。容腔的支撐構(gòu)造應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，可以承受由于泄壓產(chǎn)生的反沖力的作有助于考慮泄爆過程中支撐構(gòu)造的設(shè)計(jì)。相關(guān)文獻(xiàn)已給出了上述參量的近似計(jì)算公式。泄壓面積泄爆設(shè)計(jì)中，泄爆面積確實(shí)定必需考慮到各種變量的影響，包括容腔的尺寸與強(qiáng)度、燃料/氧化劑混合物的性質(zhì)，以及泄爆口的設(shè)置狀況等。通常，用一個(gè)或多個(gè)閱歷公式或諾模圖來確定所需的泄爆面積。1〕低強(qiáng)度容腔〔0.1bar的降低的壓力Pred〕依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和工業(yè)事故的分析，其泄爆面積的計(jì)算可以承受下式：式中Av=泄爆面積[m2]C=泄爆方程常數(shù)〔見表〕A =容腔內(nèi)外表積[m2]SPred

=泄爆過程中容腔內(nèi)產(chǎn)生的最大壓力表泄爆方程中的燃料特性常數(shù)燃料無水氨甲烷根本燃燒速度小于丙烷1.3倍的氣體**包括碳?xì)湟红F和有機(jī)可燃液體

公制〔bar〕1/20.0130.0370.045一般地，燃料的燃燒特性〔方程6.1中的C值表征了燃料的燃燒特性〕對(duì)容腔內(nèi)壓力的形成有很大的影響?？焖俚膲毫ι仙馕吨鴥H有很短的時(shí)間完成泄爆過程。反之，相對(duì)較緩慢提下，壓力上升越快，有效泄爆所需的面積越大。上面給出的是低強(qiáng)度容腔泄爆面積的理論計(jì)算公式，實(shí)際泄爆面積確實(shí)定還應(yīng)考慮到的是，氫氣以及其他快速燃燒的燃料，在實(shí)際湍流燃燒過程中產(chǎn)生格外高的燃燒速率，甚至可以到達(dá)爆轟時(shí)的燃燒速率。隨著壓力上升速率的增大，泄壓裝置的慣性變得格外重要。在某些狀況下，即使不發(fā)生爆轟，也不太可能成功實(shí)現(xiàn)對(duì)快速爆燃的泄壓。因此，上述計(jì)算公式不適用于氫氣等燃燒速率極高的可燃性氣體。2〕高強(qiáng)度容腔〔如容器或筒倉等能承受大于0.1bar的Pred值〕泄爆面積確實(shí)定：依據(jù)容腔的長度直徑比L/DL/D小于等于時(shí)，可以承受方程6.5計(jì)算所需的泄爆面積A〔單位m2〕:式中：A=泄爆面積〔m2〕vK 550bar-m/secGPred

2bar且至少0.05barPstatPstat

0.5barV=容腔體積〔1000m3〕假設(shè)L/D取值為2—5，且Pred不高于2bar時(shí)，則需要在方程6.5計(jì)算得到的泄爆面積Av的根底上增加泄爆面積，泄爆面積的增加量A可以用方程6.6計(jì)算如下：對(duì)于對(duì)L/D大于5理。3〕粉塵爆燃指數(shù)KSt衡量了粉塵爆燃的嚴(yán)峻程度，是確定泄爆面積的重要參數(shù)。泄壓面積確實(shí)定方法如下，在粉塵的爆燃指數(shù)KSt時(shí)，在給定的Pred條件下，依據(jù)Pstat和粉塵Pmax，并考慮長度直徑比、容腔容積等因素的限制，擇合理的諾模圖來確定其泄壓面積。同時(shí)，還應(yīng)考慮到局部空間效應(yīng)〔某些加工設(shè)備和建筑物中的粉塵濃度僅限于容腔的局部空間〕、以及泄爆裝置本身的慣性的影響，從而對(duì)泄爆面積進(jìn)展修正。泄爆面積的實(shí)際確定格外簡單，除考慮上述因素外，還應(yīng)考慮到上升的初始溫度、壓力的影響，以及有容器管道連接的狀況對(duì)泄爆效率的影響，以及泄爆管設(shè)置所造成的影響。具體設(shè)計(jì)方法，包括泄爆口的布置方式，泄爆過程形成的火球與容腔外部壓力、泄爆裝置及其維護(hù)等見NFPA68“泄爆設(shè)計(jì)指南”或GB/T15605-2023泄爆方法的實(shí)際應(yīng)用。器、筒倉、噴霧枯燥器和料斗提升機(jī)和混料器等。圖4.4給出了安裝在除塵器上的泄爆片實(shí)際狀況，圖5-56則給出了承受泄爆管的狀況。泄爆的優(yōu)點(diǎn)如下：假設(shè)加工單元靠近建筑物外側(cè)，本錢低。由于承受的是被動(dòng)式裝置，其維護(hù)本錢低。泄爆的缺乏點(diǎn)如下：等。建議承受泄爆防護(hù)的工廠單元靠近外墻或位于建筑物外。危急。不適用于加工處理有毒或腐蝕性物料的工藝。4、爆燃隔絕—隔爆隔爆的概念隔爆是指防止爆炸通過管道或坑道從一個(gè)加工單元空間向其他加工單元擴(kuò)展，從而達(dá)到防止爆炸的目的。承受隔爆這種定義主要基于三個(gè)理由。首先，人們總是期望盡可能地限制爆炸涉及的范圍。其次，當(dāng)氣體火焰在連接兩個(gè)單元的管道中傳播時(shí)，由于在火焰陣面前方的流淌，誘導(dǎo)形成湍流，從而使火焰得以加速傳播。當(dāng)管道足夠長時(shí)，這種加速效應(yīng)可能的燃燒速率。即使該加工單元承受了很大的泄爆面積，也可能形成很高的壓力。針對(duì)上述效應(yīng)，Eckhoffetal.(1984)在50m3的泄壓容器中，承受火焰射流起爆丙烷／空氣混合物中的壓力疊加效應(yīng)。所謂壓力疊加效應(yīng)是指，下游的加工單元中的未燃粉塵云，由于初次爆加工單元中的未燃粉塵云的壓力上升到大氣壓力以上。試驗(yàn)說明，密閉容器內(nèi)的最終爆炸壓力與可爆混合物的初始?jí)毫Τ烧?。因此，由于壓力疊加效應(yīng)的影響，在這種耦合系統(tǒng)中得多。如圖２－６０所示，Heinrich(1989)在試驗(yàn)室規(guī)模的大量氣體爆炸試驗(yàn)中驗(yàn)證了上述效應(yīng)的存在。盡管由于試驗(yàn)規(guī)模較小，壁面的冷卻作用相對(duì)較快，但容器Ｖ２中的瞬時(shí)峰〔力約為７．５ｂａｒ〕。假設(shè)形成射流火焰點(diǎn)燃，同時(shí)具有壓力疊加效應(yīng)，則可能發(fā)生格外道播到另一個(gè)加工單元是格外重要的。由此可見，如除塵器或筒倉等加工單元盡管可以通過泄爆、抑爆或承爆方法來加以防護(hù)，但假設(shè)該加工單元與其他加工單元通過管道相互連接，則具有發(fā)生爆燃傳播的危急，如圖E.1所示。即設(shè)備部件之間的相互連接存在特別的危急性，當(dāng)這種連接不行避開，應(yīng)考慮承受爆炸隔絕裝置〔隔爆〕。隔爆即是通過撲滅、捕集火焰或轉(zhuǎn)變火焰?zhèn)鞑シ较虻姆椒ㄗ钃趸鹧婊驂毫Φ膫鞑ィ_(dá)到達(dá)爆炸防護(hù)的目的。盡管NFPA68“泄爆指南”說明對(duì)于相互連接的系統(tǒng)，泄爆可以是一種因此，當(dāng)存在這種相互連接的容器時(shí)，可以考慮承受機(jī)械或化學(xué)隔爆法進(jìn)展防護(hù)。隔爆措施主要包括：旋轉(zhuǎn)閥火焰捕集器自動(dòng)快速關(guān)斷閥折焰器火焰抑制系統(tǒng)液封旋轉(zhuǎn)閥用于隔絕爆燃的旋轉(zhuǎn)閥如以下圖〔a〕所示，其旋轉(zhuǎn)葉片與外殼之間的間距足夠小，可防止火焰穿過。任一時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)閥兩側(cè)都至少有兩個(gè)葉片保持與外殼之間的最小間距，一般旋轉(zhuǎn)葉片由金屬或塑料或復(fù)合材料制成，且能承受預(yù)期的最大壓力。圖粉塵加工車間的阻隔式隔爆方法：〔a〕旋轉(zhuǎn)閥〔b〕蝸桿輸送器旋轉(zhuǎn)閥隔爆措施僅用于可燃粉塵的處理系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)閥應(yīng)垂直安裝使用，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，通傳播，一旦檢測到發(fā)生爆燃，應(yīng)馬上關(guān)閉旋轉(zhuǎn)閥。假設(shè)將旋轉(zhuǎn)閥安裝在料斗的進(jìn)口處，假設(shè)載引起火災(zāi)爆炸。其安裝運(yùn)用狀況如以下圖所示。為有效地隔絕爆燃傳播，旋轉(zhuǎn)閥可以與所防護(hù)設(shè)備的爆炸探測系統(tǒng)集成運(yùn)用。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥隔爆裝置還可以和其他防爆措施聯(lián)合運(yùn)用。旋轉(zhuǎn)閥應(yīng)構(gòu)造結(jié)實(shí)、設(shè)計(jì)合理，這對(duì)與之連接的設(shè)備承受了泄爆和承爆防護(hù)時(shí)尤為重要。蝸桿輸送器，見圖〔b〕，是另一種粉塵爆炸隔絕裝置，可以水平安裝，也可以垂直或者傾斜肯定角度進(jìn)展安裝，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。蝸桿輸送器的馬達(dá)很簡潔發(fā)生過載，因而應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的過載保護(hù)裝置。蝸桿輸送器不適用于流量較小的溫度較高的粉塵。由于粉塵在蝸桿輸送器內(nèi)存留的時(shí)間比旋轉(zhuǎn)閥要長得多，其隔爆的有效性較高。但是當(dāng)粉塵有陰燃時(shí)仍舊可以穿過蝸桿輸送器，除非在輸送器馬達(dá)設(shè)置相應(yīng)的斷路裝置。自動(dòng)快速關(guān)斷閥傳播通道。同時(shí)，裝置和管道也需要能夠承受最大爆燃?jí)毫

。圖B.6.1給出了快速閘閥的max典型配置狀況。爆燃探測器〔可以是壓力或光學(xué)探測器〕探測爆燃?jí)毫蚧鹧骊嚸妗Ｓ|發(fā)器〔化學(xué)隔爆裝置〕替代?；鹧嬉种葡到y(tǒng)〔化學(xué)隔爆裝置〕火焰抑制系統(tǒng)〔化學(xué)隔爆〕是通過將化學(xué)滅火劑快速噴灑到連接收道中撲滅傳播火焰，從而到達(dá)隔絕爆炸的目的。圖B.6.2表示了火焰抑制系統(tǒng)典型的配置狀況。爆燃探測器〔可以是壓力或光學(xué)探頭〕探測到爆燃?jí)毫蚧鹧骊嚸妗Ｓ|發(fā)器激發(fā)高速滅火器動(dòng)作，將滅火劑快速噴灑出，防止火焰和燃燒物料的傳播。這實(shí)際上是自動(dòng)抑爆系統(tǒng)運(yùn)用于爆炸隔絕。留意不要將火焰抑制系統(tǒng)和點(diǎn)火源〔火花〕抑制系統(tǒng)混淆?；鸹ㄒ种葡到y(tǒng)的主要目的絕爆燃，這種系統(tǒng)啟動(dòng)后無法