化工裝置安全閥選型分析

目前,在石油化工生產(chǎn)中,安全閥的應(yīng)用對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全,起到了舉足輕重的作用,安全閥的密封性是個(gè)十分嚴(yán)肅的問(wèn)題,千萬(wàn)要慎重處事. 安全閥要能在一定的壓力下,上升區(qū)域內(nèi)開啟;同時(shí)又要求在一定的壓力降時(shí)在石油化工裝置不正常工作情況下,需要針對(duì)不同的設(shè)備和管道系統(tǒng)來(lái)安裝安全閥,在設(shè)計(jì)石油化工裝置是要充分的考慮到石油的特質(zhì),同時(shí)也要考慮到壓力容器的壓力值,確保壓力容器能夠安全的運(yùn)行.安全閥是壓力裝置的后一道保護(hù)屏障,如果在石油壓力容器當(dāng)中產(chǎn)生的壓力值超過(guò)了預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn),那么安全閥就會(huì)自動(dòng)開啟并釋放出足夠的介質(zhì),調(diào)整容器的壓力值.配管設(shè)計(jì)是安全閥能夠安全運(yùn)行的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此要合理的進(jìn)行配管設(shè)計(jì),才能夠確保安全法的安全運(yùn)行.設(shè)計(jì)選型過(guò)程中由于各種因素引起的超壓事故，給出各種事故工況下安全閥安全泄放量的計(jì)算方法，指導(dǎo)安全閥設(shè)計(jì)選型。說(shuō)明安全閥的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)需要有針對(duì)性，從而滿足安全系統(tǒng)的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性要求。

隨著工藝現(xiàn)代化水平的不斷提高，各類生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)流程的組織與配置越來(lái)越趨于大型化與復(fù)雜化，人們開始更加意識(shí)到安全的重要性。在現(xiàn)代化工裝置中，為了防止因系統(tǒng)超壓而引發(fā)安全事故，工程設(shè)計(jì)中對(duì)安全系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，安全閥的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。除了GB150中對(duì)于壓力容器超壓泄放裝置的有關(guān)規(guī)定與要求外，國(guó)內(nèi)外的一系列標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)于安全泄放裝置的設(shè)計(jì)選型及計(jì)算提出了更為詳細(xì)的分類與。

2化工裝置安全閥選型分析超壓分析

比較國(guó)內(nèi)外關(guān)于安全泄放裝置設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，我們發(fā)現(xiàn)：GB150中對(duì)于盛裝壓縮氣體或水蒸氣及盛裝液化氣體等各類容器提出了安全泄放量的計(jì)算方法，但對(duì)于容器超壓的原因未作具體劃分；而在API520及API521中對(duì)于安全閥引起超壓的原因作了更為詳細(xì)的劃分與分析，針對(duì)各種事故工況下的安全閥泄放量提出了不同的計(jì)算方法；在化工部標(biāo)準(zhǔn)HG/T20570.2中借鑒總結(jié)了國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)并提出了下列十種事故工況下泄放量的計(jì)算方法：閥門誤關(guān)閉、循環(huán)水故障、電力故障、不凝氣積累、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)、換熱器管破裂、化學(xué)反應(yīng)失控、外部火災(zāi)。

在化工設(shè)備設(shè)計(jì)中，管殼式換熱器是十分常見的設(shè)備之一，應(yīng)用范圍廣泛。在管殼式換熱器的管程與殼程中，往往存在著較大的溫差與壓差。因此，安全閥的設(shè)置對(duì)于管殼式換熱器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是*的。下面重點(diǎn)以管殼式換熱器設(shè)計(jì)時(shí)在不同因素影響下安全閥安全泄放量的計(jì)算來(lái)進(jìn)行分析，從而說(shuō)明安全閥針對(duì)性設(shè)計(jì)選型的重要性。

3化工裝置安全閥選型分析工況一：管程液體熱膨脹

以冷卻器為例，殼程走熱流體（氣相或液相），管程走冷流體（如冷卻水）。當(dāng)管程流體進(jìn)出口閥門誤關(guān)閉時(shí)，造成換熱器內(nèi)管程流體停滯，此時(shí)由于熱流體持續(xù)加熱管程，在長(zhǎng)時(shí)間下可能致使管程液體發(fā)生熱膨脹超壓。在該工況下，在管程設(shè)置安全閥的泄放量為被關(guān)閉液體的膨脹量，此類安全閥一般選用微啟式即可。對(duì)于此工況下液體膨脹泄放量可按下式計(jì)算：

4化工裝置安全閥選型分析 工況二：換熱管破裂

如果換熱器低壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力小于高壓側(cè)的設(shè)計(jì)壓力的2/3時(shí)，考慮此事故工況，且要求高壓側(cè)流體走管程。在計(jì)算換熱器管子破裂引起超壓時(shí)，API521中作了以下假設(shè)：

1）換熱器只有1跟管子斷裂；

2）管子是在管板處斷裂；

3）高壓側(cè)流體一部分通過(guò)管板處的斷裂口進(jìn)入低壓側(cè)，一部分通過(guò)一段較長(zhǎng)的管子流入低壓側(cè)。這兩部分的流量，簡(jiǎn)化處理為通過(guò)管板處斷裂口流量的2倍。

5.2 對(duì)于殼程盛裝氣體的換熱器設(shè)備

根據(jù)API521中規(guī)定，無(wú)潤(rùn)濕表面的容器在外部火災(zāi)情況下的泄放量

6化工裝置安全閥選型分析 結(jié)論

從上述各類事故工況的分析來(lái)看，決定管殼式換熱器安全閥設(shè)計(jì)的成敗與否，關(guān)鍵在于正確計(jì)算各類事故工況下的安全泄放量，從而根據(jù)所需泄放量計(jì)算小泄放面積來(lái)指導(dǎo)安全閥選型。而國(guó)內(nèi)常用的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)GB150中并沒有對(duì)各類可能引起超壓的事故工況作詳細(xì)的說(shuō)明與劃分，在實(shí)際安全閥設(shè)計(jì)選型過(guò)程中容易造成困難與偏差。因此，有關(guān)這部分安全閥的詳細(xì)設(shè)計(jì)還是應(yīng)該多借鑒國(guó)外的一些成熟標(biāo)準(zhǔn)。從而使小到一臺(tái)換熱器設(shè)備大到整條化工工藝生產(chǎn)線的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，既能滿足安全的可靠性，又滿足經(jīng)濟(jì)的合理性。