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粉塵爆炸的無焰壓力釋放

文檔作者： w . 巴特克內希特A . 福格爾		點擊數：	更新時間： 2025年10月22日
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上一篇：粉塵爆炸及粉塵防爆電氣設備

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1 9 9 8 年第3 期爆炸性環境電氣防爆技術總第1 3 5 期
粉塵爆炸的無焰壓力釋放
〔德] w
.
巴特克內希特A .
福格爾
概述
釋放爆炸壓力是結構防爆的常用方法之
一。新修訂的“ 粉塵爆炸壓力釋放” 準則
v D I 3 6 7 3 給出了用于容器和糧倉的壓力釋放裝
置的選型標準。
爆炸壓力釋放裝置在周圍出現大范圍的火
焰傳播和壓力影響(次級爆炸) 是必然的, 但是,
如果按標準進行壓力釋放并使用機械滅火裝
置, 如雙重滅火器, 可以避免出現這些情況。木
文給出了一些試驗數據和試驗結果, 并對如何
選擇這種爆炸壓力釋放裝置提出一些建議。
準則v D I 2 2 6 3 “ 粉塵燃燒和粉塵爆炸” 對預
防性防護措施和結構性防護措施加以區別, 預
防性防護措施阻止產生粉塵爆炸, 結構性防護
措施限制未能阻止的粉塵爆炸的影響。結構性
防爆的一項措施是釋放爆炸壓力, 該項措施在
食品工業、飼料工業和木材工業或其他工業部
門中作為經濟有效的手段廣泛使用。通過這些
措施, 并及時清除容器或設備_ L開口處的粉塵,
防止在容器或設備內形成不允許的過高壓力。
壓力釋放裝置通過釋放未燃盡的混合物和燃燒
產物限制爆炸計示壓力。出現的最大對比爆炸
計示壓力p * ~ ( 圖1) 應不超過設備的爆炸強
度。
確定壓力釋放裝置的規格, 需先按標準方
法研究得出大的粉塵集中范圍確定的可燃性粉
塵的最大爆炸參數:
最大爆炸計示壓力p o a 、;
粉塵特有的參數K` ( 粉塵爆炸級別5 . ) 。
用v D I 3 6 7 3“ 粉塵爆炸的壓力釋放” 中的公
式計算確定用保險片( B e r s t s e h e i b e ) 閉合的壓
力釋放孔的規格。注意公式的適用范圍及下列
情況的以別:
例如川標準方法從粉塵儲備容器中快速釋
放可燃性粉塵形成均勻的粉塵分布, 此時密度
與位置無關。
- 一例如通過氣動傳輸填充容器的方式形
成不均勻的粉塵分布, 此時密度與位置有關。
該公式適用于立方形容器和面積較大的拉
長的容器( 糧倉) 。
爆炸壓力釋放總是與外部火焰傳播( 圖2)
和壓力作用有關( 圖2 、5 、6 、7 、9 因原圖不清, 制
版困難故略
—
編者) 。用上述壓力釋放準則中
的公式能算出火焰傳播范圍和壓力大小。
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粉塵密度
撇借在耐煙容器中進行娜炸壓力釋放確定出現的最大
斗比繆炸計示壓力凡d . : , 最大對比壓力升高比率( d P/
在霍德、。、、、
如果對密閉空間里的設備釋放爆炸壓力,
劣扭護空間和設備, 用一個排氣管把壓力釋放
DOI : 10. 14023 /j . cnki . dqfb. 1998. 03. 009
1 9 9 年第8 3期 爆炸性環境電氣防爆技術 總 第 1 3 3期
到外部安全方向。通過這些措施并利用其他與
保險片不同的釋放裝 置 如防(爆閥 )自由無阻地
減壓來限制釋放容量。釋放容量越大, 得出的最
大對比爆炸計示壓力乙ed ma : 即容器強度越小。
可通過提高容器強度或增大釋放面克服這些影
響。
雖然壓力釋放裝置外部有火焰和壓力是不
可避免的, 但卻并不是減壓過程的理想結果。對
推力的大量研究表明可燃性氣體(可燃性蒸氣)
和可燃性粉塵通過基本平行的間隙具有非常相
似的引燃特性。如果可燃性氣體和粉塵的最小
點燃能量和引燃溫度T: 一致, 則與燃燒材扒類
型無關的極限間隙寬度也一致( 圖3 ) 。
6 8 3 0 9 曼海姆) 組合作為l m 3 或60 m “ 容器的壓
力釋放裝置, 檢驗粉塵爆炸的引燃特性, 此時
戶尸, 一一一一一一
圓形定位圈
平滑帶
間隙長
苯并蔥酮
火焰過濾器
間隙寬
毒夢崛尸
O O
火焰過濾器{i,jl 隙寬按照介質 ￡ O, g m m
` 0 , m m
發腔減
瑕勝
繆膠二瑕
昭喊擔 緞勺
書搜璐
5 C Sm m
` 0, 3 m m
圖4 兩層帶狀保險裝置圖示說明
一帶狀保險裝置直徑D 一3 0 ~ 1 6 0 0 m m
( 圖5 ) ;
一間隙寬w 、間隙長壇
- 一過濾板數目;
一試驗粉塵的引燃特性用最小點燃能量
和引燃溫度表示, 按分類變化。
均勻分布的混合物的試驗結果歸納如下:
-
一對于在室外的爆炸壓力釋放裝置和糧
倉, 進行無焰壓力釋放需要兩層的帶狀保險裝
置, 其間隙寬w 一0 . g m m , 間隙長l一10 m m
( 圖6 ) , 能阻止二次爆炸。
一對于在密閉空間里的爆炸壓力釋放裝
置有一個最長6 m 的排氣管, 進行無焰壓力釋
放需要兩層的帶狀保險裝置, 其間隙寬
w 一0 . 7m m , 間隙長l。一10 m m ( 圖7 ) 。能顯著
降低排氣管內的壓力作用( 圖8 ) 。
圖9 是兩層帶狀保險裝置與保險片組成的
l m “容器的粉塵爆炸壓力釋放裝置。
根據試驗報告的記錄表明, 對于所有最小
點燃能量M z E 李s m J
、
點燃溫度T : ) 4 0 ℃ 的
豐轉1 戮盞湯
峪
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竇川來駕 側婆某霎
瑕門麟
買稱坦來
十卑悴
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, 62 , 6, 10 0 襯、o
T, + 2 7 3
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1 03 10
〔m J J
圈3 可煙性氣體的標準間隙寬W。和可煙性粉塵的極
限間除寬ws 與物質最小點煙能. M z E 和降低的溫度的函數
關系(乙~ 引姍沮度, ` ~ 間照長~ 25 m m )
因此要檢驗非商業上通用的帶狀保險裝置( 圖
4) 是否在實踐中能用于防止可燃氣體爆炸的傳
播, 也能保證粉塵爆炸的火焰引燃安全。這種保
險裝置由平行卷繞, 平滑呈肋狀的鋼帶制成。這
樣形成了具有多個同樣大小三角形截面的通道
的圓盤。通過改變槽深度得到不同的間隙寬(w
一0 . 3 ~ 0 . gm m ) , 間隙長度通常為l , ~ 10 ~
20 m m 。
這些帶狀保險裝置( 生產廠: 不倫瑞克火焰
過濾器配件和儀器制造公司, D 一3 8 1 10 不倫瑞
克) 與靜態動作壓力為sP at , 一。. l b ar 的前置或
后置保險片( 生產廠: F i k e De u t s e h l a n d , n 一
1 9 9 8 年第3 期爆炸性環境電氣防爆技術總第1 3 期
所有可燃比粉塵能保證火花引燃安全和無焰壓
力釋放以及外部壓力顯著降低。有些物質, 如
硫
、
鋁, 在特殊情況下易于點燃, 需進行專門研
究。
[細r 〕「一奮百
w 一。. 7 m m , l , 一l o m m , 有排氣管:
p 鎮3 b a r , 則p r 曰ma 二= 〔). 0 2 8 8 義尸, 8。。
把容器強度限定到最高p 一3 b a r 是必要
的, 因為用均勻的粉塵/ 空氣混合進行引燃研究
表明, 增大最大對比爆炸計示壓力值( rP de , : >
3 b a r ) , 特別是在有排氣管時, 會產生危險, 消除
兩層帶狀保險裝置的阻塞作用。
無帶狀保險裝粉
白帶診劃呆險裝羚
O 的2 0 △
00 門200
氣卜代。l b 口r / /
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口乙Z
繆
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J 出射面
層火焰過濾器
中間件
虜
典型護盤
破裂顯示的
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.
| J|
l|well1
3 〔b o r 〕
電氣連接外殼
爆炸的保險片
仁, 。d : 。o ,
連接法蘭盤過程側
|l上|lle
圖8 無帶狀保險裝置和有帶狀保險裝置的排氣管中最
大爆炸計示壓力八。、和最大壓力P` : , : 與1二3 容器中最大對比
爆炸計示壓力只州。伏、的函數關系
現有的兩層帶狀保險裝置陰礙釋放過程,
而保險片則白由無陰
.
礙地減環這些對容器強
度P 或釋放面A 的人小都有影響
`
按照準則
v D I 3 6 7 3 , 如果規定釋放面A 與確定的最大對
比爆炸計示壓力rP 閉m , 、有關
、
則保護容器的爆
炸強度p 增大情況如
一
下:
兩層帶狀保險裝置其間隙寬
w ~ 。. g m m , l , 一10 m m , 無排氣管:
尸* , 、` Zb o r , 貝」P 一2 3 L < P 腳呱孟、
兩層帶狀保險裝置
.
間隙寬
w 一。. 7m n , , I。一飛。m m
,
有排氣管:
p r 曰. ` 抓0 . 7b 。r , 則p ~ 3 , 4 1 又p 撇糯:
反之, 如果規定了容器強度, 那么按照準則
v D 13 6 7 3 的規定, 則應增大釋放面A 以調整
一
F
列最大對比計示壓力I’r 閉, a 、:
兩層帶狀保險裝置, 間隙寬
w 一(。` 少。, ; , , , , 育:飛m m , 無排氣管:
P “之帥r , 貝迎八川一一。. 1 2 8 K p 制5 6
兩魷借狀保險裝置, 間隙這
一~ 一〕于一一`
{
}
}
二一一萬一《炭
-
_ _ _ 止_ _ _ _
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破裂方向
份
呀
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圖1( ) 有前置弓形保險片的兩層帶狀保險裝置用作壓力
釋放裝置的示意圖
試驗結果雖然與粉塵/ 空氣混合物的均勻
混合分布無關, 但是人們還是可以由此得出, 爆
炸從力釋放容器中不均勻的混合物分布不能加
他供雌速度, 但是卻加大了極限間隙寬度(s , 圖
、
眾所周知, 這些混合物反應不太強烈, 在有
紛氣甘時對產生爆炸影響不大。因此, 使用與保
斷片勝合的兩層帶狀保險裝置對不均勻的粉塵
/ 至氣混合物進行無焰壓力釋放也不存在問題。
兩層帶狀保險裝置與保險片( 圖1 0) 和不
也淤少的信號裝置組合使用, 作為壓力釋放裝
抖炭僅能阻止火焰傳播、減少外部壓力作用和
噪聲級, 而月在出現事故時能自動斷開裝置, 或
淤介_
操作退禍裝置( 在容器導線上的滅火劑聯
領箭卜價, 快速動作滑塊、防爆閥) 。
劉恒云唐衛平譯
, 5 · 2

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