甲乙类厂房泄压比取值探讨

孙新王铁红 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院 吉林 132002

甲乙类厂房泄压比取值探讨

孙新*王铁红 中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院 吉林 132002

针对有爆炸危险的甲、乙类厂房泄压比的取值，参照美国消防协会标准《防爆泄压标准》NFPA 68－2007对《建筑设计防火规范》GB 50016－2006中泄压比取值进行补充。

甲乙类厂房爆炸介质泄压比

有爆炸危险的甲、乙类厂房的防爆设计主要采用泄压设施进行有效泄爆。泄压比是影响泄压面积的主要因素，《建筑设计防火规范》GB 50016－2006第3.6.3条规定“厂房容积为1000m3时的泄压比C，按表3.6.3选取。”表3.6.3中列出了部分爆炸介质的C值。对于粉尘类爆炸介质的泄压比可以按爆炸指数从表中查到，对于气态或液态的爆炸介质该表只列出了氢气、乙烯、乙炔、汽油、甲烷等几种典型的爆炸介质，这给石油化工装置中甲、乙类厂房的防爆设计带来困难。石油化工中甲、乙类厂房防爆设计涉及的爆炸介质较多，如何恰当的选取泄压比是甲、乙类厂房设计的一个至关重要的问题。本文根据规范中泄压比的定义，参照NFPA 68－2007的规定对泄压比的取值进行讨论和补充。

1 泄压比的计算方法

根据《建筑设计防火规范》GB 50016－2006第3.6.3条，有爆炸危险的甲、乙类厂房的泄压面积按式(1)计算:

式中，A为泄压面积，m2;C为当厂房容积为1000m3时的泄压比，m2/m3;V为厂房的容积，m3。

泄压比C是一个与爆炸介质的特性有关的参数，当厂房容积为1000m3时按式(1)计算的泄压面积即等于C值。NFPA 68－2007中7.2.2规定，对于低强度封闭物的泄压面积按式(2)确定，这里的低强度封闭物是指它所能够承受的最大泄爆压力不超过0.1bar，一般的建筑物都处在这个范围内。

式中，A为泄压面积，m2;As为厂房的内表面面积，m2;C'为泄压参数;Pred为最大泄爆压力，bar。

这里泄压参数C'与爆炸介质的基本燃烧速度Su有关，根据NFPA68－2007中7.2.2.1的规定，对于Su≤60cm/s的介质，泄压参数C'可按式(3)计算:

1.1 正方体空间泄压比的确定

对于一个边长为L的正立方体空间，L为V1/3，则其内表面面积As为6V2/3，这样式(2)可以转化为:

当V=1000m3时，立方体泄压比Cc=A/V=6 C'/10P1/2red，如果取建筑物的最大泄爆压力Pred为 0.1bar，则

根据NFPA 68－2007附录D中提供的可燃气体基本燃烧速度，得到立方体泄压比，见表1。

1.2 厂房泄压比的确定

对于甲、乙类厂房而言，立方体空间只是一个特例，大多数厂房都属于长方体。如果将长方体按体积相等原则等效为立方体的话，则长方体的内表面积与立方体的内表面积的比值为:

式中，μ为长方体内表面积系数;Cc为立方体泄压比。

表1 可燃气体的基本燃烧速度和立方体泄压比值

这样，通过μ和Cc，可以确定厂房的泄压比C值，厂房为立方体时，μ为1.0，C为Cc;当厂房的长径比大于3时，需要将厂房划分为长径比小于等于3的多个计算单元，分别计算泄压比和泄压面积。

2 实例

某化工装置厂房，长36m，宽9m，高6m，钢筋混凝土框架结构，其生产类别为甲类，厂房内爆炸危险性介质为苯，计算厂房的泄压面积。

2.1 确定厂房计算单元

水力直径:

式中，A为截面积，P为该截面的周长。

厂房的长径比:

根据《建筑设计防火规范》第3.6.3条将厂房划分为长径比小于等于3的计算单元，则，

厂房按长度为21.6m和14.4m两个计算单元计算。

2.2 厂房的内表面积系数

(1)计算单元的体积:

(3)系数:

2.3 求泄压比

查表1，苯的泄压比Cc为0.104。

2.4 计算泄压面积

(1)根据式(1)，计算每个单元的泄压面积:

(2)总的泄压面积:

3 结语

在泄压面积的计算中，泄压比是个关键参数。通过讨论得出，泄压比主要与爆炸介质的燃烧速度和厂房的形状有关，本文补充了一部分燃烧速度不大于60cm/s的可燃性气体的泄压比，对于燃烧速度大于60cm/s的可燃气体，其泄压比建议根据其燃烧速度参照《建筑设计防火规范》乙烯、乙炔和氢气等介质的泄压比值确定;对于雾状的可燃性介质的泄压比建议按丙烷确定。

1 GB 50016－2006，建筑设计防火设计规范［S］．北京:中国计划出版社，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.

*孙新:高级工程师。1987年毕业于大连工学院工民建专业。现从事土建设计技术管理工作。联系电话:(0432)63958492，E－mial:jly－sx0270@petvo china.com.cn．

2012-02-17)