爆燃安全泄放标准.doc

AQ/T XXXX2009ICS 13.020.40E 09备案号AQ中华人民共和国安全生产行业标准AQ XXXX20XX爆 燃 安 全 泄 放 标 准Standard on emergency relief of deflagration（征求意见稿）（2009年12月1日）国家安全生产监督管理总局 发布XXXX-XX-XX发布 XXXX-XX-XX实施目次前言III1 范围42 规范性引用文件43 术语和定义44 单位变换75 总体要求86 爆燃泄放基础87 气体混合物和雾的爆燃泄放138 粉尘及复合混合物爆燃泄放189 常压或近常压管道中气体和粉尘的爆燃泄放2610 爆燃泄放口及泄放盖2811 检查与维护30附录A（资料性附录）空气中可燃气体的基本燃烧速率33附录B（资料性附录）可燃气体的爆燃特性参数35附录C（资料性附录）可燃粉尘的爆燃特性参数37附录D（资料性附录）符号说明40IAQ/T XXXX2009前言本标准附录A、附录B、附录C、附录D为资料性附录。本标准由国家安全生产监督管理总局提出。本标准由全国安全生产标准化技术委员会化学品安全分技术委员会（TC288/SC3）归口。本标准起草单位：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，化学品安全控制国家重点实验室。本标准主要起草人：孟庭宇、谢传欣、刘显凡、石宁、黄飞、徐伟、姜杰、孙峰。本标准为首次发布。IIIAQ XXXX20XX爆 燃 安 全 泄 放 标 准1 范围本标准适用于爆燃泄放装置及其附件的使用、设计、定位、安装与维护，泄放装置可将封闭体内由可燃性气体、液体蒸气或粉尘爆燃引起的压力泄放出去，将其对设备结构及机械损害降至最小。本标准不适用于爆轰、大体积气体自燃或是无约束的爆燃，如开敞空间的空气或蒸气云爆炸。本标准不适用于用来防止贮存容器因暴露在外部火焰或其它的热源下内压升高设备的设计。本标准不适用于因放热反应失控、自分解反应、电力故障等原因引起的超压紧急泄放。本标准不适用于（有实验数据支持除外）在富氧空气或其它氧化剂存在条件下的爆燃泄放。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 803-2008 空气中可燃气体爆炸指数测定方法GB 150-1998 钢制压力容器ASTM E 1226 可燃粉尘压力及压升速率的标准测定方法，Standard Test Method for Pressure and Rate of Pressure Rise for Combustible Dusts，2005版。ASME 锅炉和压力容器准则，Boiler and Pressure Vessel Code，1998版。NFPA 654 制造、加工和处理可燃固体颗粒过程中火灾及粉尘爆炸预防准则，Standard for the Prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Particulate Solids，2006版。NFPA 69 防爆系统准则，Standard on Explosion Prevention Systems，2002版。3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。 3.1燃烧速率 burning velocity火焰相对于其前方未燃气体的传播速率。3.2 基本燃烧速率 fundamental burning velocity在规定的气体组成、温度和压力条件下层流火焰的燃烧速率。3.3 易燃粉尘 combustible dust与大小和形状无关，在空气中或其它氧化介质中超过一定浓度值的情况下能够燃烧或爆炸的易燃固体颗粒。3.4 爆燃 deflagration燃烧区的传播速度低于未反应介质的音速。3.5 爆燃指数 deflagration index由变量KG和Kst所决定的值。3.6 爆轰 detonation燃烧区的传播速度高于未反应介质的音速。3.7 粉尘 dust直径为420m或更小任何细微固体。3.8 封闭体 enclosure全部或部分受限体，如容器、厂房等。3.9 当量直径 equivalent diameter非圆型截面的直径，又称水力学直径，用4(A/p)表示，其中A为与轴垂直的截面面积，p表示周长。3.10 爆炸 explosion由于爆燃造成内压升高引起容器等封闭体发生爆破或裂开。3.11 火焰速度 flame speed火焰前端相对于固定参照点的传播速度。3.12 爆炸极限 flammable limits在一定温度和压力下，可燃物质与空气或其它氧化介质均匀混合，能够发生火焰传播的可燃物质的浓度范围。3.13 爆炸下限 lower flammable limit在一定温度和压力下，可燃物质与空气或其它氧化介质均匀混合，能够发生火焰传播的可燃物质的最低浓度。3.14 爆炸上限 upper flammable limit在一定温度和压力下，可燃物质与空气或其它氧化介质均匀混合，能够发生火焰传播的可燃物质的最大浓度。3.15 可燃范围 flammable range能发生燃烧的最大、最小浓度范围。3.16 闪点 flash point液体或固体挥发出的蒸气足以与空气混合形成燃烧性混合物的最低温度。3.17摩擦因子fD friction factor直管中关联压力降与速率和润湿表面积的无量纲因子。3.18 气体 gas有完全分子运动能力、能无限扩张的物质状态。与蒸气同义。3.19 气云爆燃指数KG deflagration index of a gas cloud气体易燃性的度量标准。3.20 粉尘云爆燃指数Kst deflagration index of a dust cloud粉尘易燃性的度量标准。3.21 最小爆炸浓度 minimum explosible concentration (MEC) 在一定测试条件下，粉尘和空气均匀混合能发生爆燃的最低可燃粉尘浓度。3.22 最小点火能 minimum ignition energy (MIE) 在一定测试条件下，能使爆炸性混合物发生燃烧所需的最小能量。3.23 雾 mist细小液滴分布在气态介质中形成的混合物。3.24 复合混合物 hybrid mixture可燃性气体与可燃性粉尘或雾形成的混合物。3.25 最佳混合物 optimum mixture一般根据燃烧最快、或能以最小点火能量点燃、或可以形成最大爆燃压力特定条件，燃料与氧化剂按特定浓度混合所形成的混合物。对所测量的每个燃烧性质，其最佳混合物并不相同。3.26 化学当量混合物 stoichiometric mixture燃料与氧化剂混合，氧化剂刚好足以将全部燃料氧化。3.27 氧化剂 oxidant任何能与可燃物（气体、粉尘或雾）发生燃烧的气态物质。3.28 最大压力 maximum pressure (Pmax) 最佳混合物在密闭体中爆燃产生的最大压力。3.29 最大泄放压力 reduced pressure (Pred) 具有泄放口的封闭体在爆燃泄放过程中产生的最大压力。它也常用来确定具有泄放口的封闭体内最薄弱结构元件所能承受的最大压力。3.30 静态动作压力 static activation pressure (Pstat) 在升压速率小于0.1bar/min时，泄放装置开始动作时的压力称为静态动作压力。3.31 压力上升速率 rate of pressure rise (dp/dt) 在单位时间内压力的增加值。3.32 最大压力上升速率 maximum rate of pressure rise密闭容器中爆燃过程中所形成的最大压力上升速率。3.33 封闭强度 enclosure strength低强度封闭体极限强度的三分之二；对于高强度封闭体，能够承受Pred的设计压力。3.34 极限强度 ultimate strength导致最薄弱结构破坏失效的压力。3.35 蒸气 vapor参见3.18气体定义。3.36 泄放 vent封闭体开口释放由爆燃所产生的压力。3.37 泄放口封挡物 vent closure泄放口上方的压力泄放盖。4 单位变换表4.1所列的单位变换对理解本标准出现的数据很有帮助。表4.1 单位变换参数单位等值当量长度1 m1 in.1 ft1 m3.28 ft39.4 in.25.4 mm305 mm1.010-6 m面积1 m21 in210.8 ft26.45 cm2体积1 L1 ft31 m31 U.S.gal61.0 in.37.48 U.S.gal35.3 ft3264 U.S.gal3.78 L231 in30.134 ft3压力1 atm1 psi1 N/m21 bar1 kg/cm21 kg/m2760 mmHg101 kPa14.7 psi6.89 kPa1.0 Pa100 kPa14.5 psi0.987 atm14.2 psi0.205 lb/ft2(psf)能量KG 和 KSt转换浓度1 J1 Btu1 J1 barm/s1 psift/s1 oz1.00 W-s1055 J0.738 ft-lb47.6 psift/s0.021 barm/s1000 g/m35 总体要求5.1 目的 本准则的目的是为可能发生爆燃的封闭体提供有效、安全的爆燃泄放。5.2 目标 5.2.1 生命安全5.2.1.1 爆燃泄放应当防止工况条件下封闭体的结构失效，将临近的人员损伤最小化。5.2.1.2 爆燃泄放应当防止非工况条件下的封闭体破裂。5.2.1.3 爆燃泄放应当避免泄放物对人员造成损伤。5.2.2 设备保护5.2.2.1 爆燃泄放应当限制对封闭体的损伤。5.2.2.2 爆燃泄放应当避免点燃临近设备。5.2.2.3 爆燃泄放应当避免发生爆炸损坏临近设备。5.2.2.4 爆燃泄放应当避免喷射物损坏临近设备。5.3 设计要求 5.3.1 设计资格应当由具有权威机构认可资格的人员进行设计。5.3.2 设计文件在受保护封闭体的整个服役期，设计方法和数据源应当备案维护。5.3.3 设计特征维护在受保护封闭体的整个服役期，每一种爆燃泄放的设计特征应当被维护，从而持续满足本标准的目的和目标。5.3.4 设计变更任何设计变动都应当提前经过权威机构的批准。5.4 检查与维护 5.4.1 应当定期检查维护泄放设备以确保其正常工作。5.4.2 安全阀和爆破片等泄放设备应定期校验或更换。5.4.3 至少一年或最后三次的检查维护记录应当被备案。6 爆燃泄放基础6.1 基本概念6.1.1 爆燃指数K，由封闭体内爆燃的最大压升速率和封闭体体积V计算得到，定义如下： (6.1.1)6.1.2 对于气体，最精确的KG应由实验确定，测试方法按GB/T 803-2008相关规定。6.1.2.1 KG值若不能由实验确定，则可以由丙烷在其基本燃烧速率（46m/s）时的KG（100 barm/s）值，利用附件B 中公式（B.1）进行近似估算。6.1.2.2 气体的Pmax值需由体积至少5L、具有低能点火源(小于100J)及混合物初始状态为静态的近似球形的标准测试容器进行测量。 6.1.3 对于粉尘，KSt和Pmax需由至少为20L的近似球形的标准测试容器通过实验测得。测试方法参考ASTM E 1226 可燃粉尘压力及压升速率的标准测定方法。6.1.3.1 如果KSt和Pmax值已有权威机构进行测定并备案，粉尘所含有的水分及颗粒大小应满足ASTM E 1226的要求。6.2 混合物6.2.1 气体混合物6.2.1.1 对于可燃性气体混合物，泄放尺寸计算应以混合物的KG和基本燃烧速率Su为基础。6.2.1.2 当混合物的组成不确定时，泄放尺寸计算应以具有最高的KG或基本燃烧速率Su的组分为基础。6.2.2 粉尘混合物6.2.2.1 粉尘混合物，泄放尺寸计算应以混合物的KSt和Pmax值为基础。6.2.2.2 粉尘混合物的组成不确定时，泄放尺寸计算应以所有组分中最大KSt值和最大Pmax值为基础。6.2.3 复合混合物 6.2.3.1 泄放尺寸计算应当以由实验确定的混合物的KSt值为基础。6.2.3.2 若混合物中包含有与丙烷类似燃烧特性的气体（基本燃烧速率小于丙烷基本燃烧速率的1.3倍）及St-1、 St-2粉尘，在缺少实验数据情况下，泄放尺寸计算允许以Pmax=100bar和KSt=500barm/s为基础。6.2.4 可燃液体泡沫 6.2.4.1 设计应当以具体泡沫实验为基础。6.3 封闭体及支撑设计6.3.1 封闭体设计压力的选择标准6.3.1.1 对于允许形变的设备，Pred严禁超过其极限强度的2/3。6.3.1.2 对于不允许形变的设备，Pred严禁超过其屈服强度的2/3。6.3.1.3 对于按照ASME 锅炉和压力容器准则、GB150钢制压力容器或类似准则设计的封闭体，其最大允许工作压力Pmawp应由计算确定。6.3.1.3.1 Pmawp计算过程应当包含该封闭结构材料的许用应力，需小于屈服应力和极限应力的测量值。6.3.1.4 对于给定的Pmawp，Pred的选择应当按照式（6.3.1.4.1）和式（6.3.1.4.2）进行计算：6.3.1.4.1 封闭体可接受未破裂的永久形变时： （6.3.1.4.1）6.3.1.4.2 封闭体不接受发生永久形变时： （6.3.1.4.2）其中：Pred为泄放过程中的最大压力（bar）；Pmawp为按照ASME锅炉与压力容器准则规定的最大允许工作压力（bar）；Fu为按照ASME锅炉与压力容器准则规定的极限应力与许用应力之比；Fy为按照ASME锅炉与压力容器准则规定的屈服应力与许用应力之比。6.3.1.5 对于易发生脆性破坏的材料，如铸铁，设计时应当考虑其延展性。6.3.1.5.1 应该考虑特殊补强。6.3.1.5.2 没有补强的情况下，最大许用应力不得超过极限应力的25%。6.3.2 泄放过程中应当确保Pred小于封闭体强度Pes，Pes考虑了压力升高速率产生的动态效应，如下式： （6.3.2）其中：Pes为基于形变或爆炸的静压计算得到的封闭体强度（bar）；DLF 为动载荷因子，；Xm为最大动态偏差；Xs静偏差或由最大载荷造成的位移。6.3.2.1 没有详细结构响应分析的情况下应当假设最坏情况，即取DLF=1.5，且设计应基于封闭体最弱的结构部件。6.3.2.2 如果Pred为通过静压计算获得，泄放设计必须满足条件。6.3.2.3 根据备案的爆炸压力泄放分析和封闭体结构响应来改变DLF的值是允许的。6.3.3 设计计算应当包含所有结构部件和支撑。6.3.3.1 应当确定出最薄弱的结构部件，包括被结构部件支撑的任何装置或设备。6.3.3.2 防止灾变失效而允许永久形变时，正常动、静载荷禁止纳入约束之列。6.3.3.3 应设计结构部件来支撑全载荷。6.3.3.4 所有承受压力的开口，如门、窗、管道等，都须能承受Pred6.3.4 泄放墙或顶6.3.4.1 若潜在破坏损伤已明确，本准则不禁止泄放墙或顶的使用。6.3.4.2 允许移动且没有冰雪阻碍的轻质顶用于泄放。6.3.5 封闭体支撑结构设计标准6.3.5.1 支撑结构应当能够承受由泄放产生的反作用力，包括施力速率的动态效应，用DLF表示。6.3.5.2 以下公式可用来确定无泄放管的封闭体上施加的反作用力： （6.3.5.2）其中：Fr为爆燃泄放所产生的最大反作用力（kN）；a为单位转换量，值取100；DLF=1.2；Av为泄放面积（m2）。6.3.5.3 根据备案的爆炸压力泄放分析和支撑结构响应来改变DLF的值是允许的。6.3.5.4 全部反作用力作用于泄放口的几何中心。6.3.5.5 以下所有条件都满足时，可忽略反作用力：a) 爆破膜泄放b) 爆破片安装在相反的位置c) 每个爆破片的Pstat相等，且小于等于0.1bard) 泄放面积相等6.3.5.6 反作用力的持续时间可由下式进行近似计算： （6.3.5.6）其中：tf为泄放后压力脉冲的持续时间（s）；b=4.310-3；Pmax为没有泄放条件下，爆燃所产生的最大压力（bar）；V为封闭体体积（m3）。6.3.5.7 支撑结构所承受的由爆燃泄放产生的全部脉冲可由下式计算： （6.3.5.7）其中：I为支撑结构承受的全部脉冲（kNs）。6.4 封闭体长径比和泄放变量6.4.1 对于只能从一端泄放的封闭体，用于决定Pred的最大有效泄放面积应当为横截面积。6.4.2 对于可多处泄放的封闭体，泄放口可沿主轴分布，依据两两之间的长径比进行设计。6.4.2.1 沿主轴任意点的有效泄放面积应当为泄放体的横截面积。6.4.3 长形封闭体的长径比(L/D)6.4.3.1 封闭体的一般形状、泄放口的位置、进料斗的形状及爆燃引燃处离泄放口的最远距离等共同决定长形封闭体的长径比。6.4.3.2 火焰传播的最长距离H，由沿中心线从封闭体最远的一端到泄放口另一端的距离确定。6.4.3.2.1 多泄放口时，封闭体的H及L/D的值应当基于最远的泄放口进行确定。6.4.3.2.2 多泄放口沿中心线分布时，每一部分的H及L/D的值应当为一泄放口最近一端到另一个泄放口另一端的最长距离。6.4.3.3 封闭体有效体积Veff为火焰沿H传播时通过的那部分体积。6.4.3.3.1 计算有效体积时不考虑分体积(见9.3)。6.4.3.3.2 多泄放口时，Veff的值应当基于最远的泄放口进行确定。6.4.3.3.3 多泄放口沿中心线分布时，每部分的Veff的值应当由中从一泄放口最近端到另一个泄放口另一端的最长距离确定。6.4.3.3.4 当有效体积小于封闭体体积时，只考虑位于有效体积内的泄放口的泄放作用。6.4.3.4 不考虑泄放口的位置时，可根据整个封闭体来保守估计H及Veff或单独H的值，但单独Veff值除外。6.4.3.5 有效面积可由下式计算： （6.4.3.5）6.4.3.6 封闭体的有效水力学直径Dhe可由与中心轴线垂直的封闭体截面形状来确定： （6.4.3.6）其中p为截面的周长。6.4.3.6.1 若封闭体及储料器大致为圆柱形，p可由圆周长公式计算： （6.4.3.6.1）6.4.3.6.2 若封闭体及储料器为正方形或矩形，且最大截面横纵比介于1到1.2时，可近似看作正方形计算： （6.4.3.6.2）6.4.3.7 在本标准中，L/D应当等于L/ Dhe。6.4.4 若大比例实验显示的破坏后果可被使用者和权威机构所接受，可利用第8、9章介绍的特定方法减小所需的泄放面积。6.5 泄放终止操作6.5.1 泄放开口应当自由不受牵制且干净。6.5.2 泄放终止不应当受到堆积物的限制，如冰雪、涂层、腐蚀、残骸及内部堆积物。6.5.2.1 所选材料需使内外腐蚀降到最低。6.5.2.2 维持泄放口内外清洁，使操作及泄放不受限。6.5.2.3 防止冰雪堆积以及雨水等进入，泄放管不应水平放置，除非满足6.5.2.3.1中所列条件。6.5.2.3.1 下列任一保护方法都可保证水平泄放或水平泄放管的存在：a) 有固定雨帽，Pred对泄放面积的影响已按照9.5校正且泄放限制设计包含Pred产生的力；b) 有按一定角度放置的防雪帽，且保证其不会成为自由发射物，并考虑了防雪帽的质量和动作压力对惯性的影响；c) 有除冰措施，如泄放终止装置可加热。6.5.3 控制装置不得妨碍泄放及终止操作。6.5.4 泄放终止装置应当在其Pstat或由制造商设定的一定压力范围内开始泄放。6.5.5 泄放终止装置应当能承受低于Pstat的压力波动。6.5.6 泄放终止装置应当能承受可能受到的震动和其他机械力。6.5.7 泄放终止装置应当按第12章的要求进行维护。6.6 爆燃后果6.6.1 爆燃泄放的泄放物应当朝向安全场所。6.6.2 泄放装置应当安置于室外且远离工作区，以避免或减少其喷射物对设备及人员造成的损害。6.6.2.1 爆燃泄放装置不可安置于有吸气装置或小于火球距离的地方。6.6.2.2 有权威机构接受的备案风险评估的情况下，泄放装置离建筑物及工作区的距离可小于由8.6.4及9.7确定的距离。6.6.2.3 具有6.6.2.4和6.6.2.5的导流装置的情况下，由8.6.4.1或9.7.2确定的轴向危险距离可减少到一半，该方法不适于8.6.4.2和9.7.2.2。6.6.2.4 导流装置的设计应当满足以下所有要求：a) 对于矩形泄放口，导流装置应与其相似并且线性比大于1.75；对于圆形泄放口，导流装置应为正方形且边长至少为泄放口直径的1.75倍。b) 导流装置应当与泄放口轴线呈45到60度角，如图6.6.2.4所示。c) 导流装置的中心线应当与泄放口轴线一致。d) 泄放口到导流装置沿轴距离应为泄放口当量直径的1.5倍。e) 导流板应当能承受爆燃泄放产生的力，其大小为Pred乘以板面积。f) 导流板的位置不应当阻碍铰合泄放终止装置。图6.6.2.4 导流板的设计6.6.2.5 限制火焰长度的导流装置不能在下列情况下使用：a) 体积大于20m3的封闭体b) 带有受限的或平移泄放终止装置6.6.3 应有警告标志注明泄放系统的位置。6.7 泄放惯量的影响6.7.1 总重应包括加到泄放板上的平衡物及保温层的重量。6.7.2 泄放终止装置应尽量轻以减小泄放惯量从而缩短泄放时间。6.7.3 若泄放终止装置总重除以泄放口面积不超过由式（8.2.2.4.1）和式（9.2.6.2）(分别用于气体和粉尘)计算得到的密度，泄放面积不需要修正。6.7.4 若以下条件满足，铰合终止装置可以使用：a) 泄放终止装置的通道没有阻碍物阻止其打开。b) 泄放终止操作没有因腐蚀、黏性的原料或涂层而受限。6.8 泄放管的影响6.8.1 具有泄放装置的封闭体必须位于室内时，则应有泄放管将泄放物导出室外。6.8.2 泄放管的横截面积不得小于泄放口本身。6.8.3 泄放面积计算需包括泄放管的影响。6.8.4 若泄放管和喷嘴总长小于一个水力学直径，不需要为增大泄放面积而进行修正。6.8.5 由室内泄放气体到室外的管道应为不燃结构且能承受Pred。6.8.5.1 若泄放管道中有弯头，支撑结构的计算需包含由Pred所产生的反作用力。6.9 阻火器及颗粒捕集装置6.9.1 若外部泄放不可行，如将装置定置于室外或靠近外部的位置不现实，或泄放管道因太长而失效时，应使用阻火和颗粒捕集装置。6.9.2 颗粒捕集装置应当有详细清单，且只有在KSt、粉尘载荷、粉尘类型、封闭体体积及Pred值在测试范围内才考虑使用。6.9.3 由第8、9章求出的泄放面积应当根据实验进行有效的调节。6.9.4 邻近泄放点的面积上的可燃粉尘应被清除干净。7 气体混合物和雾的爆燃泄放7.1 前言7.1.1 本章适用于L/D5、内含气体或雾的封闭体的爆燃泄放设计。7.1.1.1 本章应与本标准中的其他要求一起使用。7.1.2 泄放口应当对称均匀分布于封闭体的外表面。7.1.3 如果没有具体实验数据，可燃雾爆燃泄放应当基于KG值为100barm/s或Su值为46cm/s的丙烷进行等价设计。 7.2 低强度封闭体内气体或雾的爆燃泄放7.2.1 本章适合Pred0.1bar的低强度封闭体爆燃泄放设计。7.2.2 低强度封闭体的所需求的最小泄放面积可由下式计算: （7.2.2）其中：Av -泄放面积（m2）；C -泄放常数；As -封闭体内表面积（m2）；Pred-泄放过程中产生的最大压力（bar）。7.2.2.1 基本燃烧速率Su小于60cm/s时，泄放常数C的定义如下：对于C (bar1/2):7.2.2.2 雾的爆燃泄放设计应基于丙烷的泄放常数。7.2.2.3 实际应用中，Pred应小于Pes(Pes不超过0.1bar)。7.2.2.4 泄放板惯性影响7.2.2.4.1 泄放板质量不大于40kg/m2，且KG值不大于130barm/s时，用下式确定是否要增加泄放面积，增加量见7.2.2.5。 (7.2.2.4.1)其中：MT计算得到的质量极限值（kg/m2）；n为板数；V1m3；KG130。7.2.2.5 若MMT时，由以下方程计算泄放面积增量Ai： (7.2.2.5)其中：Av-由式（7.2.2）计算得到的泄放面积（m2）；M-泄放板质量（kg/m2）。7.2.2.5.1 若KG小于75barm/s，则式（7.2.2.5）中取KG=75。7.2.3 细长的封闭体 泄放口应尽量均匀分布在最长的一面。7.2.3.1 只能由细长封闭体的一末端进行泄放情况，长径比不得超过3。7.2.3.2 泄放面为非圆形或正方形时，其有效直径取水力学直径4(A/p)，其中A为垂直于长轴的横截面面积，p是横截面的周长。7.2.3.3 对于细长封闭体只能由一末端进行泄放时，需满足下式: （7.2.3.3）其中：L3 -封闭体的最长尺寸（m）；A-垂直于最长轴的横截面面积（m）；P -横截面的周长（m）。7.2.3.4 如果封闭体内为高度湍流的气体混合物，并且泄放面积受限于一端，或封闭体泄放面受限于一端，且封闭体内有许多障碍物，那么封闭体的L/D不应超过2，或者满足 (7.2.3.4)7.2.3.5 若不满足以上空间约束条件，参照第7、10章中所述的替换方法。7.2.3.6 有大规模实验数据支持情况下，其C的实验测得值可被使用。7.2.4 内表面积的计算7.2.4.1 内表面积As是被保护的封闭体所有内表面的面积之和。7.2.4.1.1 不能承受预期压力的内部隔离物不能算入封闭体的内表面积的一部分。7.2.4.1.2 式（7.2.2）中的内表面积(As)应当包括屋顶、天花板、墙壁、地面及泄放口等面积。7.2.4.1.3 内表面积以简单几何轮廓为基础，忽略褶皱表面及小的简单形状偏差。7.2.4.1.4 规则几何偏差，如锯齿状屋顶，可通过增加其对主要结构的贡献的体积及主要结构的基本几何形状进行As修正。7.2.5 减小泄放面积的方法7.2.5.1 在内部装有防火吸声墙内衬的相对无阻碍封闭体，在有大规模实验数据支持的情况下，可减小气体爆燃的泄放面积。7.2.5.2 测试实验需考虑气体扰动水平、封闭体衬里材料和厚度对实验结果的影响。7.2.6 泄放设计（同时应参见6.5到6.7）7.2.6.1 低强度封闭体的Pred应至少比Pstat大0.024bar。7.2.6.2 如果封闭体自身被墙壁、隔离物、地面、或天花板分隔成一个个独立隔间，那么每个有爆燃危险的隔间都应有各自的泄放口。7.2.6.3 泄放口封挡物的设计与安装都应保证其能够自由移动，且不被如管道系统等障碍物所阻碍。7.2.6.4 泄放口外应设置防护警示标识。7.2.6.5 将有效泄放面积，内表面积，常数C值，代入方程7.2.2，然后计算Pred，这样可得封闭体最薄弱结构所需的最小压力。7.2.6.6 泄放面积应在建筑物表面上尽可能地均匀分布。7.3 高强度封闭体内气体或雾的爆燃泄放7.3.1 本部分适用于Pred大于0.1bar的封闭体。7.3.2 基本原理7.3.2.1 关于封闭体强度的具体评价，读者可参照5.27.1，5.27.2及第6章。7.3.2.2 泄放设计应防止封闭体内爆燃泄放压力超过容器极限强度的2/3。7.3.2.3 泄放口封挡物的开放操作应可靠。 7.3.2.3.1 泄放口封挡物的不应当受腐蚀或沉积的雪、冰、染料、粘性原料、聚合体等影响其正常操作。7.3.2.4 泄放口封挡物应当可以承受被保护封闭体内原料及工况条件的作用。7.3.2.5 泄放口封挡物的外部应当承受周围环境的作用。7.3.2.6 泄放口封挡物应当可以承受低于泄放动作压力条件下的压力波动及震动或作用其上的其它机械力。7.3.3 泄放面积计算7.3.3.1 泄放封闭体的长径比L/D决定选择相应的公式进行泄放面积计算。7.3.3.1.1 非圆形的封闭体用水力学直径表示其直径。7.3.3.1.2 变直径封闭体，如锥形封闭体或储料器，其水力学直径应当修正为有效水力学直径（见6.4.3.6）。7.3.3.2 长径比小于等于2的容器，用下式进行计算： (7.3.3.2)其中：KG 550 barm/s；Pred 2 bar，且Pred至少比Pstat大0.05 bar；Pstat 0.5 bar；V 1000 m3；点火前初始压力 2 bar。7.3.3.3 长径比介于2到5时7.3.3.3.1 长径比介于2到5且Pred 2 bar时，由式（7.3.3.2）得出的Av需要一个增量，其计算式如下： (7.3.3.3.1)7.3.3.3.2 上述计算式需满足7.3.3.2中的限制条件。7.3.3.3.3 长径比大于5的，参考第10章。7.3.3.4 除上述公式外，Av还可由查图方法进行求取，见NFPA 68爆燃泄放准则的附录H.1。7.3.3.5 泄放板惯量的影响7.3.3.5.1 泄放板质量不大于40kg/m2，且KG值不大于130barm/s时，通过7.3.3.5.2计算MT，进而判定是否需要对泄放板惯量对泄放面积的影响进行修正，修正公式见式（7.3.3.6）。7.3.3.5.2 当质量大于以下计算得到的MT时，需调整由式（7.3.3.2）得到的泄放面积。 (7.3.3.5.2)其中：MT为计算得到的极限质量（kg/m2）；n为板数；V1 m3；KG130 barm/s。7.3.3.6 若MMT时，由下式计算泄放面积增量Ai： (7.3.3.6)其中：Av为由式（7.3.3.2）得到的泄放面积；M为泄放板质量（kg/m2）。7.3.3.6.1 若KG小于75 barm/s, 则公式中取KG=75。7.4 泄放管的影响7.4.1 若带有泄放管时，式（7.3.3.2）和式（7.3.3.3.1）中的Pred值应当取的小一些。7.4.1.1 当泄放管长度既小于3m又小于4倍的水力学直径，用式（7.4.1.1）对Pred进行修正： （7.4.1.1）其中，为有泄放管时的修正值。7.4.1.2 当泄放管长介于36m，或大于4倍的水力学直径时，用式（7.4.1.2）对Pred进行修正： （7.4.1.2）7.4.1.3 泄放管加喷嘴总长小于水力学直径时，不需要修正。7.4.2 小于3m的泄放管管在计算过程中取3m。7.4.3 需要更长的泄放管时，值应当由实验确定。7.4.4 爆燃泄放物应当被泄放至室外安全场所，避免对人员及设备造成损害。7.4.5 若爆燃泄放封闭体必须定位于室内，则应该使用泄放管将爆燃泄放物排放到室外。7.4.6 泄放管横截面积不得小于泄放口的面积。7.4.7 泄放管应尽可能使用直管，若泄放管弯曲不可避免，则其实际弯角应尽可能的小（即弯曲半径尽可能大）。7.4.8 若封闭体通过泄放管顶部进行泄放，则需考虑天气因素。(见6.5部分)7.5 初始压力近常压的封闭体中初始湍流程度和内部附件的影响7.5.1 对于初始状态为湍流，且在静止条件下KG值接近或小于丙烷的气体泄放，应使用氢气的KG(550barm/s)进行设计。7.6 初始压力的影响7.6.1 用下式计算初始压力对泄放压力的影响： （7.6.1）其中：为大气压（1.0 bar 绝压）；为引燃前的初始压力（bar 绝压）；为由式（7.3.3.2）和式（7.3.3.3.1）确定的的值（换算为bar 绝压）；为爆燃前初始压力为时，容器爆燃泄放过程中所产生的实际最大压力（bar 绝压）。7.6.2 式（7.6.1）中指数通过下图进行求取，但不适于Av/V2/3超过0.35的情况。图7.6.2 不同Av/V2/3的函数值对应的指数7.6.3 计算过程中考虑初始压力的影响时，需考虑7.6.3.1和7.6.3.2的要求。 7.6.3.1 P2的值应为引燃前可燃气体混合物能够存在的最大压力，最低应为正常操作压力。7.6.3.1 封闭体应可以承受爆炸过程中产生的冲击波。7.6.4 火球大小7.6.4.1 用下式计算爆燃泄放的危险区域： （7.6.4.1）其中：D为泄放火焰最远端距泄放口的轴距（m）；V为泄放封闭体的体积（m3）；n为均匀分布的泄放口数；7.6.4.2 径向（从泄放口的中心线到边缘）的危险区应为计算D值的1.5倍。8 粉尘及复合混合物爆燃泄放8.1 前言8.1.1 本章适用于长径比小于等于6的处理粉尘及其混合物的封闭体。8.1.1.1 本章与本标准的其余部分一起使用。8.1.2 本章提供了一系列用来进行粉尘及混合物泄放设计的方法和公式，首先应确定出相应的泄放设计特征参数，如、封闭体体积V、L/D、泄放板的面密度等。8.1.2.1 爆燃指数可通过查阅已有文献资料或按ASTM E 1226标准通过实验测定，若没有可利用的粉尘原料进行实验，则可利用组成类似、颗粒尺寸不大于ASTM E 1226所规定的颗粒尺寸范围内的粉尘物料的KSt值进行泄放尺寸计算。8.1.2.2 若粉体颗粒小于ASTM E 1226标准中所规定的粉体颗粒尺寸，则应以实际粉尘原料进行测试实验。8.2 使用低惯性泄放板进行泄放8.2.1 封闭体长径比L/D的确定见6.4。8.2.2 最小有效泄放面积Av0由下式确定： （8.2.2）其中：为泄放面积（m2）；Pstat为泄放口泄放压力（bar）；V为封闭体体积（m3）Pmax为最大爆燃压力（bar）；Pred-爆燃泄放后产生的最大升压（bar）。8.2.2.1 式（8.2.2）适用于爆燃前初始压力为10.2 bar（绝压）。8.2.2.2 式（8.2.2）需满足以下的限定条件：a) 5 barPmax12 bar；b) 10 barm/s KSt 800 barm/s；c) 0.1 m3V10000 m3；d) Pstat0.75 bar。8.2.2.3 如果不满足8.2.2.1和8.2.2.2泄放条件，泄放面积确定可参照第10章设计方法或进行特定的泄放性能实验测试。8.2.3 长径比小于等于2时， Av1=Av0。8.2.4 长径比大于2小于等于6时，泄放面积Av1由下式得出： （8.2.4）8.2.4.1 对于顶端进料的容器、进料斗或筒仓，若计算得到的泄放面积在修正后仍小于封闭体横截面积，则式（8.2.4）的应用范围可增大到长径比为8。8.2.4.2 当泄放口沿封闭体主轴分布时，可应用式（8.2.2）和式（8.2.4），其中L为两泄放口的间距。8.2.4.3 式（8.2.4）所确定的最小泄放面积适用于在任何工况下气流的平均轴向速度及平均切向速度均小于20m/s的粉尘处理、储存设备，则。8.2.4.3.1 气流平均轴向速度可由下列式求得： (8.2.4.3.1)其中：Qair为通过设备的流量（m3/s）；L为设备在气流流动方向上的总长（m）。8.2.4.3.2 若设备中气流有圆周切向速度，则vtan应为设备中气流的最大切向速度vtan。max的二分之一，即0.5.vtan。max。8.2.4.3.3 Qair、vtan、vaxial及vtan_max的值应由实验测出或由设计单位提供，测量或计算过程应当备案，以便设计者及权威机构使用。8.2.4.3.4 当vtan或vaxial任意值大于20m/s时，Av2由下式计算： （8.2.4.3.4）其中max(A，B)表示取A、B中最大的一个。8.2.5 内有粉尘爆炸危险的建筑，其泄放面积为： （8.2.5）8.2.5.1 可用分体积公式（8.3.1）来减小上述建筑的泄放需求面积。8.2.6 泄放板惯量的影响8.2.6.1 泄放板质量小于等于40kg/m2，且Kst值小于等于250barm/s时，用式（8.2.6.2）确定是否需要增加泄放面积，增加量的确定见8.2.7。8.2.6.2 当质量大于由下式计算得到的MT时，需调整泄放面积。 （8.2.6.2）其中：MT为计算得到的泄放质量值（kg/m2）；Pred为泄放后最大压力（bar）；n为泄放板数；V为体积（m3）；KST250 barm/s。8.2.7 若MMT，泄放面积Av3由下式进行计算： (8.2.7)其中：Av2为由8.2.4.3，8.2.4.3.4或8.2.5计算得到的泄放面积（m2）；M为泄放板质量（kg/m2）。8.2.7.1 若Kst小于75barm/s，则式中取Kst=75。8.2.8 若MMT，则Av3 =Av28.3 分体积的影响8.3.1 若最危险爆炸场景的体积填充率Xr可以确定，则所需求的最小泄放面积可由下式得出： (8.3.1)其中：Av4为分体积爆燃泄放面积（m2）；Av3为全体积爆燃泄放面积，由（8.2.7）或8.2.8部分计算得到；Xr为体积填充率为Pred /Pmax8.3.2 若Xr，则不需要泄放。8.3.2.1 若没有分体积影响，则Av4=Av3。8.3.3 工艺设备的分体积影响8.3.3.1 对于包含有非溶解干燥过程的工艺设备，考虑分体积的影响可用式（8.3.1）进行泄放面积计算。8.3.3.2 对于干燥产物循环利用的干燥器设备，Xr