安全閥泄放量的確定

                        上海申弘閥門有限公司

    在計算安全閥時，應先確定工藝所要求的泄放量。對國內安全閥安全泄放量的計算進行了歸納,在此基礎上,針對安全閥安全泄放量計算中容器外壁修正系數、容器受熱面積、汽化潛熱和壓縮因子等方面存在的問題進行了較為深入的探討。關鍵詞: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備上重要的安全附件之一。安全閥的選型計算,特別是安全泄放量的計算是否正確直接關系到設備乃至人身的安全。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,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、調節閥、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,安全泄放量的計算非常重要。但在實際工作中,計算安全閥安全泄放量時存在容器受熱面積、介質汽化潛熱和壓縮因子計算等方面的問題。
1 國內安全泄放量計算主要標準規范
1.1 
《壓力容器安全技術監察規程》(99版)[1]文獻[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反應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算公式。

1.2 GB150—1998《鋼制壓力容器》[2]
文獻[2]在附錄B中對盛裝壓縮氣體或水蒸氣的容器、換熱設備等產生的蒸汽、非易燃液化氣體、因化學反應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算公式或文字說明。1.3 HG/T20570.2—95《安全閥的設置和選用》[3]文獻[3]是目前國內有關安全閥內容詳細的標準。分別從閥門誤關閉、循環水故障、不凝氣的積累、控制閥故障、過度熱量輸入、易揮發物料進入高
溫系統、換熱管破裂、化學反應失控及外部火災等10個方面對安全泄放量的計算進行了分類說明。
1.4 其他
文獻[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行了說明,實際上相當于APIRP520;文獻[5]對泄壓和減壓系統進行了指南,實際上相當于APIRP521。
2 安全泄放量計算存在問題2.1 容器外壁修正系數
在文獻[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算

    導致設備超壓的原因：   一是操作故障，二是火災。確定安全閥的泄放量時，應根據工藝過程的具體情況并按可能發生危險情況中的大一種考慮，但不應機械地將各種不利情況考慮在同一時間發生。

3.1  操作故障時的泄放量

    在一般情況下，可參考表3-1-1所列基準確定，此表取自APIRP520（第五版，1990）。如果掌握同類裝置的大實際泄放量，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

續上表

    表3-1-1與中石化總公司標準《煉油裝置工藝設計技術規定SHJ1076-86》表7.1.2基本相同。

3.2  換熱器管破裂時，安全閥泄放量可按式3-2-1～式3-2-2計算。

    介質為氣相時

                 Gv=246.3×104×(△P·ρv)0.5              (3-2-1)

    介質為液相時

                 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—換熱器管內徑，m;

          △P—高低壓側壓力差，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，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ω

3.4  氣體儲罐等壓力容器的安全泄放量，按式3-4-1計算：

         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—容器進口管內徑，mm;

          V—容器進口管內流速，m/s。

3.5  火災條件下容器的安全泄放量

    由于容器內液體潤濕的表面積，在受到火焰輻射時全產生蒸氣。為了確定蒸氣產生量，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的任何標高位置，應根據具體情況確定。容器的安全泄放量可按式3-5-1～3-5-3計算。

3.5.1  介質為易燃液化氣體或裝在有可能發生火災的環境下工作時的非易燃液化氣體：

    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，容器設在地面下用砂土覆蓋時，取F=0.3；容器在地面上時，取F=1；

            容器設置在大于10L/m2min噴淋設施下時，取F=0.6。

        A—容器的受熱面積（m2)，按下列公式計算（Do外徑，m; L長度m; 

           L’容器內高液位,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潛熱，kJ/kg。（低于93kJ/kg不能用）。

    如果在沒有滅火設備的場合，式3-5-1應改為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熱系數，W/m·k;

           δ—保溫層厚度，m;

           其他符號同前。

3.5.2  介質為非易燃液化氣體的容器，而且裝在無火災危險的環境下，安全泄放量可根據其有無保溫層分別選用不低于按公式3-5-1～3-5-3計算值的30%。與本文相關的論文有：安全閥定期檢驗辦事指南