化工裝置中安全閥的安裝及管道設計

周文才，李 平

（1.佛山市華特氣體有限公司，廣東 佛山 528241；2.廣東省工業氣體行業協會，廣東 廣州 510380）

化工裝置中安全閥的安裝及管道設計

周文才1，李 平2

（1.佛山市華特氣體有限公司，廣東 佛山 528241；2.廣東省工業氣體行業協會，廣東 廣州 510380）

化工裝置是工業生產中必不可少的設備之一，由于化工裝置中的介質絕大部分具有易燃易爆、強腐蝕、劇毒等特性，所以確保裝置的安全性非常重要。在化工裝置中，安全閥最主要的作用就是保證裝置安全。基于此點，從化工裝置中安全閥的安裝技術要點入手，對安全閥的進口管和出口管設計進行了分析。期望通過本文的研究能夠對提高化工裝置的安全性有一定幫助。

化工裝置；安全閥；管道設計

安全閥指的是在啟閉件由于受到外力作用在長期保持關閉狀態下，可能因為管道中介質壓力上升在超過標準安全范圍而出現危險的保護裝置，其能夠自動將介質排放來達到減輕壓力、保障化工裝置使用安全性的效果。在2013年，我國安全閥市場規模逐漸擴大，在設計方面也正日益完善。為了加強對安全閥安裝要點研究以及加深化工裝置中管道設計了解深度，本文以安全閥與化工裝置為主線，分析了化工裝置中安全閥的安裝技術要點，研究了化工裝置安全閥的進出口管道設計，旨在優化安全閥安裝步驟，提升管道設計合理性，從而進一步提升化工裝置使用安全性。

1 化工裝置中安全閥的安裝技術要點

1.1 化工裝置中安全閥的設置原則

（1）在全氣相、全液相或氣相相通的獨立壓力系統中安裝安全閥。

（2）若容器壓力物料的來源處沒有配備安全控制裝置，或來源處的壓力大于容器設計壓力，則應當安置安全閥。

（3）在往復式壓縮機各段出口，以及電動往復泵、齒輪泵等處的出口管道位置安裝安全閥。

（4）若加熱爐出口管道安裝了控制閥、切斷閥，則應當在控制閥或切斷閥的上游部位配置安全閥。

（5）在引起電力、火災、工藝、自控事故的超壓部位設置安全閥。

（6）在凝氣透平機的蒸汽出口管道處、液體產生熱膨脹處以及因凝氣積累產生超壓的容器處安裝安全閥。

1.2 安全閥的選型

（1）一般情況下，化工裝置中多數安裝的是彈簧全啟式安全閥，屬于普通型安裝閥。但是，這種安全閥不適用于存在重石油餾分、蠟液、酚等介質的場所，尤其不能用于往復壓縮機，會對安全閥造成損壞。

（2）氣體排放或液體排放時，選用全啟式安全閥；水蒸氣排放時，選用帶扳手的安全閥。

（3）對溫度>235℃、壓力>3MPa的氣體用安全閥選用散熱型安全閥，避免氣體排放對彈簧造成沖擊腐蝕問題。

（4）根據介質排放至大氣的準許情況選用不同的安全閥，若準許排放，則選用開式閥帽安全閥；若不準許排放，則選用閉式閥帽安全閥；若排放的介質具備較強的危險性、腐蝕性、劇毒性，則要選用波紋管安全閥。

（5）在特殊情況下，應安裝兩個安全閥，使其互為備用。采用機械聯鎖裝置作為安全閥的進、出口切斷閥，從而保障安全閥能夠滿足容器的泄放面積要求。

1.3 安全閥的安裝技術要點

（1）一般情況下，安全閥要垂直安裝于管道或設備上；在容器、換熱器、液體管道等特殊部位安裝安全閥時，可進行水平安裝。

（2）選擇易于操作和檢修的部位安裝安全閥，為安全閥預留充足的空間；避免在水平管道的死端安裝安全閥，以防止液體或固體積聚。

（3）對于重量大的大直徑安全閥的安裝，應當設置吊桿，為其拆開后吊裝提供便利條件。

（4）在安裝安全閥之前要對安全閥進行測試，檢驗安全閥是否具備良好的密封性。同時，還要確保安全閥出口處不存在任何阻力，避免安全閥處于受壓工作狀態。

1.4 注意事項

（1）通常情況下，公共物料上的安全閥是排向大氣的，所以并不需要安裝備用的安全閥。如果是氮氣或蒸汽物料上的安全閥，由于工藝要求相對比較嚴格，則應當設置離線備用安全閥，并在安全閥之前安裝切斷閥。

（2）對于間歇式操作的化工裝置也不需要設置備用的安全閥，而排放至火炬工藝系統的安全閥則應當在其后加裝切斷閥，以此來斷開安全閥與系統之間的連接。

（3）當安全閥主要用于工藝物料管道熱膨脹時，無需設置備用的安全閥，但必須在安全閥的前面和后面分別設置切斷閥，這類閥一般只在停機時起作用，化工裝置正常運行的過程中，可以通過離線的方式進行校驗。

（4）若是已經在安全閥之前加裝了爆破片，則不需要設置備用的安全閥，并且也不需要在安全閥前設置切斷閥，但必須在爆破片與安全閥之間的位置上加裝壓力表和放空閥。

（5）當3個或以上的安全閥以并聯的方式相連接時，無需設置備用的安全閥，若是有特殊要求則可考慮加裝離線備用安全閥，同時，應當在各個安全閥之前全都加裝切斷閥。由于一些化工裝置比較龐大，一旦發生緊急事故時排放量非常大，所以要并排設置多個安全閥，每個安全閥的定壓均不相同，具體設計時，應從前到后逐次提高。

2 化工裝置安全閥的進出口管道設計

2.1 化工裝置安全閥的進口管道設計

（1）在沒有特殊要求的前提下，安裝在液壓系統上的安全閥應當盡可能選用微啟式，而大型化工裝置中的安全閥則應當選用全啟式，同時安全閥入口管道的直徑不得小于安全閥本身的入口直徑。在常規的設計工程中，入口隔離閥的最小流道面積必須大于等于安全閥的入口面積。

（2）如果化工裝置安全閥的進口管阻力降過大，則會引起安全閥不規則震顫。由于化工裝置上的安全閥除了需要防止管道內部以及容器的壓力超壓之外，還需要對液流的正常運行起保護作用。鑒于此，安全閥的進口壓力不宜過大，通常情況下，應當低于定壓的3%。在具體設計過程中，可以采取如下措施減少壓力降：

1）可將安全閥設置在出口管的上方或是容器的頂部位置處，同時在進行配管時，管路應當盡量設置的短一些，并且應當確保安全閥的位置與被保護的管道或是設備之間的距離較近，這樣能夠使安全閥的保護作用獲得最大程度地發揮。

2）在沒有特殊要求的前提下，安裝在化工裝置或是管道上的安全閥的接管直徑可與進口直徑相等，也可以大于進口直徑1～3級，但決不允許超過3級。

3）在具體設計過程中，必須對壓力脈沖的影響予以充分考慮。

4）若是選用先導式安全閥，則必須設置兩個連接管，此時進口管的壓力降將不受定壓3%的限制。5）安全閥的進口位置處必須使用長半徑的彎頭。6）應當將安全閥設置在高于出口排放管道的地方，以免形成袋形影響排放效果。

7）安全閥必須遠離波動源，盡可能將之設置在壓力最穩定的位置處。同時，在設置過程中，應當采取相應的防堵管措施，以免出口管路堵塞。

2.2 安全閥出口管設計

（1）必須滿足流速要求。通常情況下，化工裝置中的介質絕大多數都是易燃易爆、劇毒和腐蝕性極強的液體，為了避免對環境造成污染，必須對安全閥開啟之后所排放出來的液體進行嚴格控制。HG/T 20570.2-95中對安全閥出口管的直徑給出了明確規定，即出口管的直徑不得小于安全閥的出口直徑，這是安全閥出口管設計時必須重點注意的環節。為此，在對化工裝置安全閥出口管進行設計的過程中，應當確保安全閥的出口截面積≥排放管的截面積。如果有很多安全閥一起向總管進行排放時，所有安全閥的總排放量不得超出總管的承受能力。

（2）出口管道壓力設計。在具體設計過程中，應當先對管道背壓值進行準確計算。通常情況下，背壓值不得超過定壓的10%。同時，應當采取有效的措施對安全閥排放過程中的反作用力進行處理，可以按照相應的反作用力計算方法求出其大小，然后以此為依據，布置固定管架對管道進行支撐，以此來減少或消除反作用力的影響。

（3）當化工裝置安全閥的出口介質允許向大氣中進行排放時，管口不得朝向有行人經過的區域、電纜以及臨近設備，管口的高度要盡可能設置的高一些。

（4）在對排放烴類氣體的安全閥出口管道進行設計時，必須設置相應的滅火蒸汽管或是氮氣管，而重組分氣體安全閥的出口管道應當接火炬管網。

（5）在設計時，應當避免可能造成排放管阻塞的情況發生，如果有必要的話應當設置排泄孔，借此來防止雨雪、冷凝液等在排放管中積聚。必須注意的是，安全閥排放應當導至安全的地點，尤其是危險介質的排放及疏液。

3 結束語

總而言之，在化工生產中，化工裝置的運行安全性尤為重要，而想要進一步確保裝置的安全、可靠、穩定運行，就必須做好安全閥的安裝及其管道設計工作。只有選擇最適合化工裝置的安全閥類型，并對管道進行合理設計，才能真正使安全閥的作用得以最大限度的發揮，從而為裝置的安全運行提供可靠保障。

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The Installation of Safety Valve and Pipeline in Chem icalPlantDesign

ZHOUWen-cai1，LIPing2
(1.FoshanWaltGasCo.,Ltd.，Foshan Guangdong 528241；2.The IndustrialGases Industry Association ofGuangdong Province，Guangzhou 510380，China)

The chemical plant is one of the essential industrial production equipment,chemical plantbecause the vast majority of themedia have flammable,highly corrosive,toxic and other characteristics,so to ensure the safety of the device is very important.In the chemicalplant,themost important role is to ensure the safety valve device security.For this reason,the safety valve installation techniques in this article from the chemical plant in the startof the inlet valve and outlet pipe design are analyzed.Expect to be able to improve the security of chemical facilities have some help through this study.

chemicalplant；safety valve；pipeline design

TH134

B

1672-545X（2014）04-0192-03

2014-01-08

周文才（1984—），男，廣東汕頭人，技術員，大學本科，學士學位，主要從事各種特種氣體產品的開發和研究工作。