安全閥泄放量的確定 上海申弘閥門有限公司 在計(jì)算安全閥時(shí)，應(yīng)先確定工藝所要求的泄放量。對(duì)國(guó)內(nèi)安全閥安全泄放量的計(jì)算進(jìn)行了歸納,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)安全閥安全泄放量計(jì)算中容器外壁修正系數(shù)、容器受熱面積、汽化潛熱和壓縮因子等方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的探討。關(guān)鍵詞:壓力容器;安全閥;泄放量;Abstract:Acollectionofsafetyreliefamountcalculationstandardsismadeandafurtherde2taileddiscussionbasedonthecollectionisdeveloped,discussingquestionsencounteredduringcal2culation.Thoseproblemsfocusoncorrectcoefficientofvesseloutwall,vesselheatedarea,latentheatofvaporizationandcompressfactoretc.
Keywords:pressurevessel;safetyvalve;safetyreliefamount;calculation
安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓設(shè)備上重要的安全附件之一。安全閥的選型計(jì)算,特別是安全泄放量的計(jì)算是否正確直接關(guān)系到設(shè)備乃至人身的安全。上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。按照安全泄放量,安全閥生產(chǎn)廠家就可以給出具體的安全閥型號(hào),從而確定安全閥的排放能力。因此,安全泄放量的計(jì)算非常重要。但在實(shí)際工作中,計(jì)算安全閥安全泄放量時(shí)存在容器受熱面積、介質(zhì)汽化潛熱和壓縮因子計(jì)算等方面的問(wèn)題。
1 國(guó)內(nèi)安全泄放量計(jì)算主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
1.1
《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(99版)[1]文獻(xiàn)[1]在附件五中分別從壓縮氣體或水蒸氣、液化氣以及由于化學(xué)反應(yīng)使氣體體積增大的壓力容器這3種情況給出了安全泄放量的計(jì)算公式。 
1.2 GB150—1998《鋼制壓力容器》[2]
文獻(xiàn)[2]在附錄B中對(duì)盛裝壓縮氣體或水蒸氣的容器、換熱設(shè)備等產(chǎn)生的蒸汽、非易燃液化氣體、因化學(xué)反應(yīng)使氣體使體積增大的容器等5種情況分別給出了安全泄放量的計(jì)算公式或文字說(shuō)明。1.3 HG/T20570.2—95《安全閥的設(shè)置和選用》[3]文獻(xiàn)[3]是目前國(guó)內(nèi)有關(guān)安全閥內(nèi)容詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)。分別從閥門誤關(guān)閉、循環(huán)水故障、不凝氣的積累、控制閥故障、過(guò)度熱量輸入、易揮發(fā)物料進(jìn)入高
溫系統(tǒng)、換熱管破裂、化學(xué)反應(yīng)失控及外部火災(zāi)等10個(gè)方面對(duì)安全泄放量的計(jì)算進(jìn)行了分類說(shuō)明。
1.4 其他
文獻(xiàn)[4]對(duì)煉油廠壓力泄放裝置的尺寸確定、選擇和安裝的作法進(jìn)行了說(shuō)明,實(shí)際上相當(dāng)于APIRP520;文獻(xiàn)[5]對(duì)泄壓和減壓系統(tǒng)進(jìn)行了指南,實(shí)際上相當(dāng)于APIRP521。
2 安全泄放量計(jì)算存在問(wèn)題2.1 容器外壁修正系數(shù)
在文獻(xiàn)[1]中,對(duì)于有完善絕熱材料保溫層的容器,其安全閥泄放量采用下式計(jì)算
導(dǎo)致設(shè)備超壓的原因： 一是操作故障，二是火災(zāi)。確定安全閥的泄放量時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝過(guò)程的具體情況并按可能發(fā)生危險(xiǎn)情況中的大一種考慮，但不應(yīng)機(jī)械地將各種不利情況考慮在同一時(shí)間發(fā)生。 
3.1 操作故障時(shí)的泄放量 在一般情況下，可參考表3-1-1所列基準(zhǔn)確定，此表取自APIRP520（第五版，1990）。如果掌握同類裝置的大實(shí)際泄放量，則可按該值確定泄放量。 表3-1-1 幾種選定條件泄放量基準(zhǔn) 序號(hào) | 條 件 | 液體泄放 | 氣體泄放 | 1 | 容器出口關(guān)閉 | 大液體進(jìn)入量 | 進(jìn)入的蒸氣和水蒸汽總量，加泄放條件下產(chǎn)生的蒸氣量 | 2 | 冷凝器供水中斷 | -- | 在泄放條件下，冷凝器的總凝汽量 | 3 | 塔頂回流中斷 | -- | 進(jìn)入的蒸氣和水蒸汽總量，加泄放條件下產(chǎn)生的蒸氣量，減側(cè)線回流冷凝的蒸氣量 | 4 | 側(cè)線回流中斷 | -- | 進(jìn)入和離開該側(cè)線部位的蒸氣差值 | 5 | 吸收塔貧油中斷 | -- | 通常不用 | 6 | 不凝氣積聚 | -- | 在塔中與序號(hào)2的結(jié)果相同，在其它容器內(nèi)，與序號(hào)1的結(jié)果相同 | 7 | 高揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入： 水進(jìn)入熱油中 輕質(zhì)烴進(jìn)入熱油中 | -- | 對(duì)于塔，通常難以預(yù)見(jiàn) 對(duì)于換熱器，采用兩倍于一根管子截面積破裂導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入時(shí)所產(chǎn)生的蒸氣量 | 8 | 儲(chǔ)罐或緩沖罐溢出 | 大液體進(jìn)入量 | -- | 9 | 自動(dòng)控制故障 | | 必須逐個(gè)對(duì)各種情況做分析 | 10 | 不正常的熱量或 蒸汽輸入 | -- | 估計(jì)大蒸氣產(chǎn)生量，包括過(guò)熱產(chǎn)生的不凝氣 | 11 | 換熱器管子破裂 | -- | 從兩倍于一根管子的截面積進(jìn)入蒸氣或水蒸汽，與序號(hào)7的結(jié)果相同 | 12 | 內(nèi)部爆炸 | -- | 用常規(guī)泄壓裝置不能控制，但應(yīng)避免對(duì)外界影響 | 13 | 化學(xué)反應(yīng) | -- | 按正常和失控兩種條件估計(jì)的蒸氣產(chǎn)量 |
續(xù)上表 序號(hào) | 條 件 | 液體泄放 | 氣體泄放 | 14 | 液體水力膨脹 | 見(jiàn)3.3 | | 15 | 外部明火 | | 見(jiàn)3.5 | 16 | 動(dòng)力中斷（水蒸汽、電源、或其它） | | 要研究裝置以確定動(dòng)力中斷的影響，按可能發(fā)生的壞情況確定泄放量 | | 分餾塔 | -- | 所有泵都有可能停運(yùn)，回流液和冷卻水中斷 | | 反應(yīng)器 | -- | 要考慮攪拌或攪動(dòng)；急冷和抑制；液流中斷；按反應(yīng)失控產(chǎn)生的蒸汽量考慮 | | 空冷器 | -- | 風(fēng)扇失靈，按正常和事故負(fù)荷之差確定泄放量 | | 緩沖罐 | 進(jìn)入的大液體量 | -- |
表3-1-1與中石化總公司標(biāo)準(zhǔn)《煉油裝置工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定SHJ1076-86》表7.1.2基本相同。 
3.2 換熱器管破裂時(shí)，安全閥泄放量可按式3-2-1～式3-2-2計(jì)算。 介質(zhì)為氣相時(shí) Gv=246.3×104× (△P·ρv)0.5 (3-2-1) 介質(zhì)為液相時(shí) GL=16.8×104× (△P/ργ)0.5 (3-2-2) 式中： Gv—氣體泄放量，kg/h; GL—液體泄放量，m3/h; di—換熱器管內(nèi)徑，m; △P—高低壓側(cè)壓力差，MPa; ρv—氣體密度，kg/m3； ργ—液體相對(duì)密度。 3.3 液體膨脹 充滿液體的容器或長(zhǎng)管道由于液體膨脹而要求的泄放量，可按式3-3-1計(jì)算： 式中：Q—傳入熱量，W； Cp—液體比熱，KJ/kg·℃； ω—液體每升高1℃體積膨脹系數(shù)，見(jiàn)表3-3-1； 其它符號(hào)意義同前。 表3-3-1 各種烴液體和水在15.6℃下的膨脹系數(shù)ω 液體名稱 | 膨脹系數(shù)ω | °API | ρ | | 3～34.9 | 1.052～0.8504 | 0.00072 | 35～50.9 | 0.8498～0.7758 | 0.0009 | 51～63.9 | 0.7753～0.7242 | 0.00108 | 64～78.9 | 0.7238～0.6725 | 0.00126 | 79～88.9 | 0.6722～0.6420 | 0.00144 | 89～93.9 | 0.6417～0.6279 | 0.00153 | 94～100 | 0.6275～0.6112 | 0.00162 | 水 | | 0.00018 |
3.4 氣體儲(chǔ)罐等壓力容器的安全泄放量，按式3-4-1計(jì)算： Gv=2.83×10-3ρv·V· （3-4-1) 式中：Gv—安全泄放量，kg/h; ρv—泄放條件下氣體密度，kg/m3； di—容器進(jìn)口管內(nèi)徑，mm; V—容器進(jìn)口管內(nèi)流速，m/s。 3.5 火災(zāi)條件下容器的安全泄放量 由于容器內(nèi)液體潤(rùn)濕的表面積，在受到火焰輻射時(shí)全產(chǎn)生蒸氣。為了確定蒸氣產(chǎn)生量，先要確定受火焰源輻射影響的潤(rùn)濕表面積，一般系指等于或低于火焰源7.5m的那部分容器表面積。而火焰源是指地面火源，但也可能是受到大量火點(diǎn)的任何標(biāo)高位置，應(yīng)根據(jù)具體情況確定。容器的安全泄放量可按式3-5-1～3-5-3計(jì)算。 3.5.1 介質(zhì)為易燃液化氣體或裝在有可能發(fā)生火災(zāi)的環(huán)境下工作時(shí)的非易燃液化氣體： A、對(duì)無(wú)絕熱材料保溫層的壓力容器 式中Gv—安全泄放量，kg/h; F—系數(shù)，容器設(shè)在地面下用砂土覆蓋時(shí)，取F=0.3；容器在地面上時(shí)，取F=1； 容器設(shè)置在大于10L/m2min噴淋設(shè)施下時(shí)，取F=0.6。 A—容器的受熱面積（m2)，按下列公式計(jì)算（Do外徑，m; L長(zhǎng)度m; L’容器內(nèi)高液位,m); 對(duì)半球形封頭的臥式容器A=π·Do·L； 對(duì)橢圓形封頭的臥式容器A=π·Do(L+0.3Do); 對(duì)立式容器A=π·Do·L’； 對(duì)球形容器A=1/2π·或從地平面起到7.5m高度以下所包括的外表面積， 取二者中較大的值； Hv—在泄放壓力下液體的蒸發(fā)潛熱，kJ/kg。（低于93kJ/kg不能用）。 如果在沒(méi)有滅火設(shè)備的場(chǎng)合，式3-5-1應(yīng)改為3-5-2： B、對(duì)有完善的絕熱材料保溫層的液化氣體壓力容器 、式中：Gv—容器的安全泄放量，kg/h; t—泄放壓力的飽和溫度，℃； λ—常溫下絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·k; δ—保溫層厚度，m; 其他符號(hào)同前。 3.5.2 介質(zhì)為非易燃液化氣體的容器，而且裝在無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境下，安全泄放量可根據(jù)其有無(wú)保溫層分別選用不低于按公式3-5-1～3-5-3計(jì)算值的30%。與本文相關(guān)的論文有：安全閥定期檢驗(yàn)辦事指南 |
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