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安全閥泄放量的確定

  • 發(fā)布日期:2014/9/14      瀏覽次數(shù):1454
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                                  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。對國內(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、氣動閥門、電動閥門、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,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)算等方面的問題。
    1 國內(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)方面對安全泄放量的計(jì)算進(jìn)行了分類說明。
    1.4 其他
    文獻(xiàn)[4]對煉油廠壓力泄放裝置的尺寸確定、選擇和安裝的作法進(jìn)行了說明,實(shí)際上相當(dāng)于APIRP520;文獻(xiàn)[5]對泄壓和減壓系統(tǒng)進(jìn)行了指南,實(shí)際上相當(dāng)于APIRP521。
    2 安全泄放量計(jì)算存在問題2.1 容器外壁修正系數(shù)
    在文獻(xiàn)[1]中,對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。

    3-1-1  幾種選定條件泄放量基準(zhǔn)

    序號

      

    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2的結(jié)果相同,在其它容器內(nèi),與序號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

    --

    對于塔,通常難以預(yù)見

    對于換熱器,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

    儲罐或緩沖罐溢出

    大液體進(jìn)入量

    --

    9

    自動控制故障

     

    必須逐個(gè)對各種情況做分析

    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

      

    液體泄放

    氣體泄放

    14

    液體水力膨脹

    3.3

     

    15

    外部明火

     

    3.5

    16

    動力中斷(水蒸汽、電源、或其它)

     

    要研究裝置以確定動力中斷的影響,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;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

    --

     

        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—液體相對密度。

    3.3  液體膨脹

        充滿液體的容器或長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),見表3-3-1

              其它符號意義同前。

     

    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

     

    334.9

    1.0520.8504

    0.00072

    3550.9

    0.84980.7758

    0.0009

    5163.9

    0.77530.7242

    0.00108

    6478.9

    0.72380.6725

    0.00126

    7988.9

    0.67220.6420

    0.00144

    8993.9

    0.64170.6279

    0.00153

    94100

    0.62750.6112

    0.00162

     

    0.00018

     

    3.4  氣體儲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3-5-13-5-3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、對無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長度m; 

               L’容器內(nèi)高液位,m);

               對半球形封頭的臥式容器A=π·Do·L;

               對橢圓形封頭的臥式容器A=π·Do(L+0.3Do);

               對立式容器A=π·Do·L’;

               對球形容器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)。

        如果在沒有滅火設(shè)備的場合,式3-5-1應(yīng)改為3-5-2

    B、對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;

               其他符號同前。

    3.5.2  介質(zhì)為非易燃液化氣體的容器,而且裝在無火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境下,安全泄放量可根據(jù)其有無保溫層分別選用不低于按公式3-5-13-5-3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