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計院 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計院 吉林 132002

針對有爆炸危險的甲、乙類廠房泄壓比的取值，參照美國消防協會標準《防爆泄壓標準》NFPA 68－2007對《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016－2006中泄壓比取值進行補充。

甲乙類廠房爆炸介質泄壓比

有爆炸危險的甲、乙類廠房的防爆設計主要采用泄壓設施進行有效泄爆。泄壓比是影響泄壓面積的主要因素，《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016－2006第3.6.3條規(guī)定“廠房容積為1000m3時的泄壓比C，按表3.6.3選取。”表3.6.3中列出了部分爆炸介質的C值。對于粉塵類爆炸介質的泄壓比可以按爆炸指數從表中查到，對于氣態(tài)或液態(tài)的爆炸介質該表只列出了氫氣、乙烯、乙炔、汽油、甲烷等幾種典型的爆炸介質，這給石油化工裝置中甲、乙類廠房的防爆設計帶來困難。石油化工中甲、乙類廠房防爆設計涉及的爆炸介質較多，如何恰當的選取泄壓比是甲、乙類廠房設計的一個至關重要的問題。本文根據規(guī)范中泄壓比的定義，參照NFPA 68－2007的規(guī)定對泄壓比的取值進行討論和補充。

1 泄壓比的計算方法

根據《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016－2006第3.6.3條，有爆炸危險的甲、乙類廠房的泄壓面積按式(1)計算:

式中，A為泄壓面積，m2;C為當廠房容積為1000m3時的泄壓比，m2/m3;V為廠房的容積，m3。

泄壓比C是一個與爆炸介質的特性有關的參數，當廠房容積為1000m3時按式(1)計算的泄壓面積即等于C值。NFPA 68－2007中7.2.2規(guī)定，對于低強度封閉物的泄壓面積按式(2)確定，這里的低強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范圍內。

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

這里泄壓參數C'與爆炸介質的基本燃燒速度Su有關，根據NFPA68－2007中7.2.2.1的規(guī)定，對于Su≤60cm/s的介質，泄壓參數C'可按式(3)計算:

1.1 正方體空間泄壓比的確定

對于一個邊長為L的正立方體空間，L為V1/3，則其內表面面積As為6V2/3，這樣式(2)可以轉化為:

當V=1000m3時，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NFPA 68－2007附錄D中提供的可燃氣體基本燃燒速度，得到立方體泄壓比，見表1。

1.2 廠房泄壓比的確定

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

式中，μ為長方體內表面積系數;Cc為立方體泄壓比。

表1 可燃氣體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，μ為1.0，C為Cc;當廠房的長徑比大于3時，需要將廠房劃分為長徑比小于等于3的多個計算單元，分別計算泄壓比和泄壓面積。

2 實例

某化工裝置廠房，長36m，寬9m，高6m，鋼筋混凝土框架結構，其生產類別為甲類，廠房內爆炸危險性介質為苯，計算廠房的泄壓面積。

2.1 確定廠房計算單元

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《建筑設計防火規(guī)范》第3.6.3條將廠房劃分為長徑比小于等于3的計算單元，則，

廠房按長度為21.6m和14.4m兩個計算單元計算。

2.2 廠房的內表面積系數

(1)計算單元的體積:

(3)系數:

2.3 求泄壓比

查表1，苯的泄壓比Cc為0.104。

2.4 計算泄壓面積

(1)根據式(1)，計算每個單元的泄壓面積:

(2)總的泄壓面積:

3 結語

在泄壓面積的計算中，泄壓比是個關鍵參數。通過討論得出，泄壓比主要與爆炸介質的燃燒速度和廠房的形狀有關，本文補充了一部分燃燒速度不大于60cm/s的可燃性氣體的泄壓比，對于燃燒速度大于60cm/s的可燃氣體，其泄壓比建議根據其燃燒速度參照《建筑設計防火規(guī)范》乙烯、乙炔和氫氣等介質的泄壓比值確定;對于霧狀的可燃性介質的泄壓比建議按丙烷確定。

1 GB 50016－2006，建筑設計防火設計規(guī)范［S］．北京:中國計劃出版社，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:高級工程師。1987年畢業(yè)于大連工學院工民建專業(yè)。現從事土建設計技術管理工作。聯系電話:(0432)63958492，E－mial:jly－sx0270@petvo china.com.cn．

2012-02-17)