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。 表3-1-1 幾種選定條件泄放量基準(zhǔn) 序號 | 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 | 條 件 | 液體泄放 | 氣體泄放 | 14 | 液體水力膨脹 | 見3.3 | | 15 | 外部明火 | | 見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 | -- |
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。 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3-5-1~3-5-3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3-5-1~3-5-3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 |