安全閥泄放量的確定

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    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(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,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)

續(xù)上表

    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

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