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防爆门泄爆面积计算书

1.  泄爆概述 

泄爆(explosion venting)是在爆炸压力达到设备的抗爆强度之前,通过设备上特定的薄弱环节将压力释放出去的一种控爆技术。泄爆是一种被动防护技术,它不能阻止爆炸的发生,但可以控制设备内部的最大爆炸压力,不至于因爆炸而使设备破裂,从而避免碎片飞出伤人和火源喷出伤人。因此,泄爆的根本目的在于将爆炸对设备、人员造成的损失降至最低。

2.  泄爆面积及其影响因素 

泄爆面积的确定是泄爆技术得以正确实施的关键。传统的泄爆设计方法比较简单,通常采用泄压面积/体积比法,如国标“建筑防火设计规范GBJ 16-87”中规定“对于有爆炸危险的厂房,应采取泄爆防护,泄压面积/体积比为0.05~0.22,对于爆炸危险性较大的介质应取大值”;在化工设计标准中采用的泄压面积/体积比值一般为0.066(即每100m3容积需开设泄爆面积6.6m2)。该方法简便易于使用,而且对于强度较低的厂房等建筑设备比较合适,但对于强度较高的类似金属筒仓来说,往往会导致不切实际的结果。例如,一筒仓直径为3m,高为14.2m,则体积为100m3,若泄爆面积取6.6m2,则筒仓几乎全部敞开(全部横截面积为7 m2)才能满足要求,这显然在工艺上是难以做到的。 

随着人们对粉尘爆炸研究的不断深入,发现泄爆面积的选取需要综合考虑多方面的 因素,主要包括:

1)设备本身的特征,如容积、形状(圆的或方的)、长径比、抗爆强度等; 

2)处理粉尘的爆炸特性,如最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、爆炸指数等;

3)泄爆装置的特性,如开启速度、开启压力、安装位置等。只有综合、全面考虑以上各个方面的因素,才能科学、合理地进行泄爆设计。 

目前,国际上关于泄爆的专业标准是: 

 美国“Guide for Venting of Deflagrations, NFPA68 2007” 

以上标准(也是本次招标技术规范书要求的)在泄爆设计时基本上都考虑了上文提到的影响泄爆的各个因素。

按照中国电力工程顾问集团公司发布的企业标准(Q/DG1-J003-2009)《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术导则》7.4.6.2条款有以下计算方法。 

泄爆面积计算方法一 

根据煤质特性(最大爆炸压力、爆炸烈度指数等)、一次风管道尺寸等数据通过计算确定防爆门有效面积(参见附录C、附录D)。在计算时一次风道容积按风道断面积乘8倍当量直径计算,另外考虑磨煤机的适当容积. 

表1 磨煤机泄爆面积计算参数表 

名称 Pmax Kst Pstat Pred L/D V 数值 

1.05MPa 9.5MPa.m/s 0.02MPa 0.03MPa <2 90m3 10.5 bar 

95bar.m/s 

0.2bar 

0.3 bar 

<2 

90m3 

按照附录C、附录D美国标准NFPA68-2007,粉尘及其杂混物爆炸时,当设备的特征尺寸即长径

比<2时可按式(8.2.2)计算泄爆面积,公式如下: 

  Av=1.10-4×(1+1.54Pstat4/3) ×Kst×V0.75×[(Pmax/Pred)-1]0.5 式中  Av: 泄放面积(m2) 

Pstat: 泄放装置静态动作压力(bar) Kst: 爆炸指数bar.m/s V:具有危险的容积(m3) 

Pred:爆燃泄放减低后的压力(bar) Pmax:爆燃时的最大压力(bar) 

将表1中数据代入上式可得泄爆面积为0.98m2。  结论 

以提供的数据为基础,按美国标准NFPA68-2007进行计算,并结合电厂实际运行工况,本公司认为合理的泄爆方案为:在每台磨煤机热一次风道安装2台DN800的泄爆门,防爆

门可倾斜安装。 

表2  泄爆方案(每台磨煤机) 

方案 泄爆门尺寸 泄爆门数量 

单台泄爆面积 

DN800 

2台 

0.5 m2 

泄爆面积计算方法二 

按中国电力工程顾问集团公司发布的 企业标准(Q/DG1-J003-2009)《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术导则》中7.4.6.2条款(如下)计算 

   在靠近磨煤机进口的一次风管道上装设泄爆装置,一次风管道强度按一次风机试验台(TB点)压头设计。防爆门的额定动作压力等于或略低于一次风机试验台压头。

防爆门泄压面积应不小于一次风管道截面积的50%-70%。公式如下: 

 Av=S×(50%~70%)/η 

式中  Av: 泄放面积(m2)       S: 风道截面积       η:泄爆效率 

可得泄爆面积为Av=1.45×1.45×(0.5-0.7)/0.9=0.95-1.32m2

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