简述塑料粉尘料仓泄爆装置的重要性;阐述塑料粉尘料仓爆破片工作原理和主要参数，从泄压面积的计算、火焰传播和压力传播、爆破片的安装位置、反冲力等方面探讨爆破片的设计要点;通过具体工程实例加深对设计过程的认识。

1塑料粉尘料仓泄爆装置的重要性

近十年我国聚烯烃粉体生产经历了一个迅速的发展时期，但在生产过程中由于静电引发爆炸事故也在不断增加。爆炸事故造成人员和财产损失、制约聚烯烃制备工业的安全生产和扩能改造。

国家安全监管部门和聚烯烃生产行业十分重视，通过制定更新相关规范、加强监管、研究改进工艺过程和粉体处理过程、采取防静电防爆措施等方法，避免事故的发生。亦因此，作为粉尘防爆方法之一的粉尘爆炸泄压技术有了很大的发展，并被广泛应用于该行业当中。

粉尘爆炸泄压技术是应用于可燃粉尘处理设备的一种保护性措施。尽管爆炸泄压技术不能预防爆炸，但能够有效减轻爆炸的危害。

本文讨论的爆破片是粉尘爆炸泄压技术的重要手段之一，也是塑料粉尘料仓常用的泄爆装置。爆破片的作用是:当料仓不能承受最大爆炸压力且工艺原料和火焰可以排放至大气的时候，通过爆破片在设定的爆破压力下爆破，迅速向无危险方向泄放料仓内压力，以免料仓及与其内部相连的管道和设备受到灾难性的破坏。

2爆破片设计要点讨论

粉尘爆炸泄压技术的相关规范是csiTIs6os-Zoos《粉尘爆炸泄压指南》(以下简称《指南》)，该规范主要参照德国工程师协会标准VDI:《粉尘爆炸泄压》，并在其基础上做了一定的修改。根据《指南》的要求，爆破片的设计要满足以下两个原则:

(1)料仓的强度必须能承受最大泄爆压力Predmax

(2)爆破片的安装位置应避免人员受到泄爆的危害，且不能使有重要意义的设备的操作与运行受到影响。这两点必须始终贯穿于爆破片设计过程，这也是安全附件的意义所在。

要了解爆破片的工作原理和计算参数，就必须要知道粉体爆炸前后，仓体内部压力的变化情。如图1所示，有两条压力变化曲线，实线表示的是装有爆破片料仓的内部压力变化，而虚线则表示没有安装爆破片的料仓。

正常工作时，仓内压力为工作压力Popt，图中闪电符号表示爆炸发生的时间点，仓内压力急速上升至爆破片的开启压力Pstat，对于安装了爆破片的料仓，此时爆破片打开，爆炸物与压力得到释放，但仓内压力仍将上升至最大泄爆压力Pred.max，然后下降到大气压力。设计压力Pes，必须比Pred.max大才能保证料仓不发生破裂。

然而，对于没有安装爆破片的料仓，其压力会继续急速上升，当料仓仓体的强度不能承受爆炸压力时，仓体会发生破坏，压力和爆炸物才可能得到释放，根据仓体的破坏状祝，仓体内压可能达到最大爆炸压力Pmax.Pmax.是粉体自身的属性参数，是粉体在各种爆炸的情况下所能达到最高爆破压力，其值一般为料仓设计压力的几倍甚至十几倍，可见粉尘爆炸对料仓及周边设施的危害十分之大。

塑料粉尘料仓爆破片的设计至少应包括以下几点:

(1)泄压而积的计算;

(2)火焰传播和压力传播;

(3)爆破片的安装位置;

(4)反冲力;

(5)其它注意事项。

2.1泄压而积的确定

首先说明几个重要的计算参数:爆破片开启压力Pstat，是爆破片木身的特性参数，其值应大于料仓的止常操作压力Popt;同时，根据《指南》5.2.3条，Pstat不小于0.01MPa。一般的塑料粉尘料仓的操作压力Popt，比0.01MPa要小且两者间有一定的裕量，因此爆破片的Pstat，一般为0.01MPa。爆炸指数Kmax、和Pmax是粉体自身的属性参数，其数值一般由业主提供，或者通过GB/T规定的方法测定。料仓体积V和长径比L/DE则为料仓的几何尺寸参数，要注意的是L/DE的确定方法按《指南》的附录。

最大泄爆压力Pred.max的确定与粉体储存工艺、料仓的几何尺寸、料仓的有效存储容积等因素息息相关。Pred.max的大小应该满足PstatPred.maxPes哗牛仓设计压力)，且取一个较为合理的值。若Pred.max太大，虽然可以减少最小泄压而积Ar，提高料仓的最大装料量，但是导致Pes，增大，使料仓的壁厚增大，增加投资成木的;同时与料仓相连的管道和设备的设计压力相应增大，使投资成本增高。

反之，若Pred.max太小，则Ar增大，导致有效存储容积减少，这是因为爆破片一般设置在料仓靠顶部的壁板上，Ar越大，占用壁板的而积越大，且由于位于最上方的粉体不得遮盖、接触爆破片，所以有效存储容积减少;同时，料仓的使用效率下降。当然，Pes，和相连的管道和设备的设计压力相应减少。

Pred.max确定后，火焰传播、压力传播、反冲力的计算值就能确定，这些参数又影响养设备的间距、总图的布置;因此，Pred.max的确定是一个需要综合考量安全性和经济性的问题，通过反复的试算，得出不同的方案，最终择优而取。泄压而积A的计算根据《指南》中公式4-8，需要注意公式的有效范围，其它不再累述。

2.2火焰传播和压力传播

从容器喷出的最大火焰伸长LF和最大外部峰压力Pmax.a及r处的外部峰值压力Pr按《指南》公式11-14确定。

在计算出Lr和Pmax.a后，设计者需要考虑爆炸对周边设施的影响，考虑是否满足GB《建筑设计防火规范》、GB《石油化工企业设计防火规范》和相关要求。主要的原则有:在火焰能到达的地方不应该有可燃物质、可燃物质的摆放点、人员的操作区;周边的设备及人员工作的区域需考虑爆炸压力的影响，以确保不被爆炸压力损坏和伤害;当无法满足以上两条时，设计者需考虑使用无火焰泄压装置或泄压导管。

2.3爆破片的安装位置

爆破片安装位置，一般应设置在料仓的顶部(垂直泄压)。由于料仓的顶部一般布满各种管口、转向阀、除尘器等设备，而且工作人员也会在仓顶操作、检修，尤其对于小直径料仓，其顶部布置更为紧凑，所以在顶部设置爆破片往往比较困难。

爆破片也可以设置在料仓筒壁的顶部(水平泄压)。此时，需要将爆破片对称设置，尽量使得各爆破片的反冲力相互抵消;因此，爆破片的数目为偶数比较合适。但是，某些情况下爆破片不能对称设置，比如当一组都安装有爆破片的料仓，它们的相互距离很近，出现相邻料仓的爆破片相互止对的情况。

为了避免一台料仓爆炸泄压的爆炸物对另一台料仓的爆破片造成破坏的情祝，相邻料仓的爆破片就需要相互避开，此时可能出现爆破片非对称布置的情况。由于爆破片设置于料仓筒壁的顶部，且非对称布置，爆炸产生的反冲力力矩对料斗与仓壁连接处、料仓裙座底部的弯矩都不能忽略，计算时必须考虑反冲力矩。

2.4反冲力

反冲力FR.max、与Pred.max泄压而积A成止比，可按《指南》公式((19)确定。反冲力对料仓各计算截而所产生的弯矩，应为各个爆破片爆破时产生的反冲力的合力(矢量和)对各计算截而的弯矩。由于反冲力弯矩产生的时机与静电爆炸有关，具有不确定性，且其性质和地震载荷截然不同，所以在计算各截而的最大弯矩时，可将反冲力弯矩与风弯矩作为同种性质载荷弯矩考虑，即可将NB/T.2《固体料仓》中公式(21)修改为:

其中M1-1/R为反冲力对1-1截而的弯矩。

另外，计算时还需考虑反冲力的持续时间和反冲力的冲量，这对于容器支持结构的设计有重要的意义。反冲力持续时间CD与总冲量1的计算按《指南》公式(20),(21).

2.5其它注意事项

爆破片的设计还需要考虑一些问题:污垢、积雪、过多摩擦、腐蚀或材料疲劳会损坏爆破片的有效性能，并影响泄压效率;爆破片的设计应能防止碎片飞出;爆破片/爆破膜应在使用寿命内更换;如泄压装置为用橡胶夹或其它装置夹住的爆破片，应用牢固的绳子或其它限制装置防止爆破板飞出。

3工程实例

在某项目中，需要对9台料仓进行设计，其中3台料仓盛装POM粉末，另外6台盛装PET等塑料颗粒。9台料仓规格一致，直筒段长度约19m，直径3.6m，下料锥锥顶角为60。或90，裙座高度约4.3m，如图_所示。出于物料特性与安全需求，3台盛装POM粉末的料仓需要安装爆破片。

POM粉末料仓的工作压力为0./-0.MPa，POM粉末的Kmax为15.4MPa.m/s，Pmax为0.73MPa。业主将prea.}r,}x定为0.05MPa;与爆破片厂商讨论后将psrar定为0.01MPa。业主规定以料仓刚刚排净粉料的状态为为最危险工祝即粉尘体积与料仓几何体积相等。根据《指南》，计算结果见表1.

Ar为7.m2，由于仓顶管线、阀门、设备较多，而且需要留出操作空间，所以仓顶不设置爆破片。爆破片均设置于顶圈壁板，选用6块泄放而积为1.m2(mmXmm)和2块泄放而积为0.m2(mmXmm)的爆破片。而积相同的爆破片对称布置以抵消反冲力。

料仓的设计压力在Pred.max、的基础上加一定的余量，取0.MPa。

按照NB/T.2《固体料仓》计算，料仓的壁厚由8mm-17mm不等。注意，粉料的堆放高度不得超过17.3m，否则粉料可能堵塞爆破片泄放口。

假设由于爆破片的布置或者对人员安全保护的要求，2块泄放而积为0.m2(mmXmm)的爆破片只能用1块0.m2(mmXmm)代替，其余6块爆破片还是对称布置。由计算可得，0.m2爆破片的反冲力FR=44.7kN，其作用点高度取爆破片中心的高度，即22.4m。将反冲力弯矩加入计算后，各截而的最大弯矩增大约10%壁厚的余裕量减少约7%-9%不等。

由此可见，反冲力对料仓木体和土建基础的影响是不能忽视的。

文章来源：黄健聪

引导行业发展~提升防范水平

中国(广州)工业爆炸与安全防护展览会以“引导行业发展、提升防范水平”为主题，秉承“专业+产业”的办展理念，以加强安全责任意识为重要抓手，突出资源整合和探讨交流、促进行业资源整合共建技术及成果贸易平台、落实安全生产技术应用，提升全民安全意识的良好环境、推进实现交流展示、信息发布、交易服务、论坛讨论、洽谈对接。

获取更多项目信息，可点击下方阅读原文

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkzp/301.html