安全閥的設置與選用

張拂曉，邱海燕

(1．煙臺萬華化工設計院有限公司，山東 煙臺 264006；2．煙臺石川密封墊板有限公司，山東 煙臺 264006)

化工設計

安全閥的設置與選用

張拂曉1，邱海燕2

(1．煙臺萬華化工設計院有限公司，山東 煙臺 264006；2．煙臺石川密封墊板有限公司，山東 煙臺 264006)

簡述了安全閥的功能、結構形式及工作原理；介紹了安全閥整定壓力、超壓、背壓的確定原則；詳述了安全閥的設置、選型方法；同時也總結了安全閥進、出口管道的設計要求。

安全閥；功能；工作原理；設置

安全閥是一種自動閥門，它不借助任何外力，而是利用介質本身的力來排出額定數量的流體，以防止系統內壓力超過預定的安全值。當壓力恢復正常后，閥門再自行關閉并阻止介質繼續流出。

安全閥的功能是通過下列動作過程來實現的：當系統達到最高允許壓力時，安全閥能準確地開啟，迅速達到額定開啟狀態，并排放額定數量的工作介質；在開啟狀態下安全閥應穩定地排放；當系統壓力降至正常值時，安全閥應及時關閉，并在關閉狀態下，保持必需的密封性。

1 安全閥的形式及其優缺點

安全閥的主要類型及其優缺點如下：

表1 安全閥的主要類型及其優缺點

2 安全閥的設置

在非正常條件下，下述可能超壓的設備應設安全閥[1]：

(1)頂部最高操作壓力大于等于0.1MPa的壓力容器；

(2)頂部最高操作壓力大于0.03MPa的蒸餾塔、蒸發塔和汽提塔(汽提塔頂蒸汽通入另一蒸餾塔者除外)；

(3)往復式壓縮機各段出口或電動往復泵、齒輪泵、螺桿泵等容積式泵的出口(設備本身已有安全閥者除外)；

(4)凡與鼓風機、離心式壓縮機、離心泵或蒸汽往復泵出口連接的設備不能承受其最高壓力時，鼓風機、離心式壓縮機、離心泵或蒸汽往復泵的出口；

(5)兩端閥門關閉而產生可燃氣體或液體受熱膨脹，可能超過設計壓力的設備；

(6)頂部最高操作壓力為0.03～0.1MPa的設備應根據工藝要求設置。

3 安全閥的整定壓力、超壓

安全閥的整定壓力，是指安全閥入口的靜壓達到該值時，安全閥的閥瓣開始升起，物料連續流出時的壓力。

安全閥的超壓，是指在泄放過程中，安全閥入口處的壓力超過設定壓力的部分，通常以百分數表示。安全閥的整定壓力加上超壓，等于泄放壓力。

當設備上裝有安全閥時，安全閥的整定壓力與設備的超壓限度應滿足如下規定：

(1)當設備上僅安裝一個安全閥時，安全閥的整定壓力應不大于設計壓力，設備的超壓限度應不大于設計壓力的10%或20KPa中的較大值；

(2)當設備上安裝多個安全閥時，其中一個安全閥的動作壓力應不大于設計壓力，其他安全閥的動作壓力可提至設備設計壓力的1.05倍，設備的超壓限度應不大于設計壓力的16%或30kPa中的較大值；

(3)當考慮設備在遇到火災或接近不能預料的外來熱源而可能釀成危險時，設備的超壓限度應不大于設計壓力的21%。

4 安全閥背壓

背壓是指作用在安全閥出口處的壓力，分為靜背壓和動背壓。靜背壓是指安全閥未起跳時，閥出口的壓力；動背壓是指安全閥起跳后，由于流體流動引起的摩擦壓力降值。

對于彈簧式安全閥，由于彈簧設定時不考慮靜背壓的影響，出口管道的動背壓與靜背壓之和要求不大于設定壓力的(表壓)的10%；對于波紋管背壓平衡式安全閥，要求不大于40%。背壓可通過反作用力作用于安全閥上，相當于附加阻力。當安全閥開始起跳時，設備所需要承受的耐壓值等于安全閥的整定壓力加上背壓值。故當安全閥的整定壓力一定時，背壓值越高，設備所需要承受的耐壓值就越大，設備越不安全。因此，當安全閥出口的總背壓較大時，需要相應降低安全閥的整定壓力，以保證安全閥的整定壓力加背壓值不超過設備的設計壓力。

5 安全閥的選用[2]

當設備需要安裝泄放裝置且沒有特殊要求時，應優先選用安全閥。

(1)安全閥適用于清潔、不含固體顆粒且黏度低的介質；

(2)安全閥不能單獨用于壓力迅速增長的場合；

(3)安全閥不宜單獨用于閥座與閥瓣密封面可能被介質粘連或介質可能生成結晶體或介質可能腐蝕安全閥的場合，此類工況可以將爆破片串聯在安全閥入口側組合使用；

(4)由于安全閥會有前泄，為了最大限度地減少貴重介質、有毒介質或其他危害性介質通過安全閥向外泄露，可以將爆破片串聯在安全閥入口側組合使用；

(5)當安全閥泄放的總管網含有腐蝕性介質時，為了防止來自泄放總管網的腐蝕性氣體進入安全閥內部，可以將爆破片串聯在安全閥出口側組合使用；

(6)安全閥的形式通常采用彈簧直接載荷式安全閥，閥型有全啟式和微啟式。全啟式安全閥適用于泄放氣體、蒸汽及液化氣介質；微啟式安全閥一般適用于泄放液體介質；排放水蒸氣或空氣時，可選用帶扳手的安全閥；

(7)當背壓/設定壓力﹤10%時，可選用彈簧直接載荷式安全閥；當背壓/設定壓力介于10%～40%時，需選用平衡波紋管式安全閥；對于高背壓的工況，背壓/設定壓力﹥40%時，需選用自激式非直接載荷安全閥，即先導式安全閥；排放劇毒、強腐蝕、極度危險的介質，需選用波紋管安全閥；

(8)當排放介質允許泄漏至大氣時，選用開式閥帽的安全閥；不允許泄露至大氣的，選用閉式閥帽的安全閥；

(9)對于設定壓力大于3Mpa、溫度超過235℃的氣體用安全閥，通常選用帶散熱片形式的，以防止泄放介質沖蝕彈簧；

(10)用于液體介質的安全閥，其公稱直徑至少為15mm。

6 安全閥入口管道的設計[3]

(1)安全閥應設置在設備本體或連接管線上容易安裝、檢查、維護的部位，安全閥的閥體應在設備或管線頂部并垂直向上；

(2)安全閥應設置在靠近設備壓力源的位置。若用于氣體介質，應設置在氣相空間(包括液體上方的氣相空間)或與該空間相聯通的管線上；若用于液體介質，應設置在正常液面以下；

(3)設備和安全閥之間的所有管道、管件的截面積應不小于安全閥的泄放面積，其接管應盡可能短而直，以免產生過大的壓力損失，通常要求安全閥入口管路的阻力降不超過整定壓力的3%；

(4)若設備一個連接口上裝設2個或2個以上的安全閥(不含備用的安全閥)時，則該連接口入口的截面積，應當至少等于這些泄放裝置進口截面積的總和；

(5)設備與安全閥之間一般不宜設置中間截斷閥。對于連續操作的設備，可在設備與安全閥之間設置截斷閥專供檢修用。設備在正常工作期間，截斷閥應處于全開的位置并鉛封；

(6)安全閥的入口管道應盡量避免袋形彎，如果實在不能避免，對于易凝物質，在袋形彎低點需設置連續流動的排液管聯通至同一壓力系統，若凝液易變稠或成固態，則此排液管需要伴熱；對于不凝介質，在袋形彎的最低處應設置易于接近的放凈閥。

7 安全閥出口管道的設計

安全閥出口管路設計應符合下列規定：

(1)安全閥出口管道的管徑要不小于安全閥的出口直徑；

(2)安全閥的出口管道一般不設切斷閥，如必須設置，則要求切斷閥鉛封開；

(3)可燃液體設備的安全閥出口泄放管應接入儲罐或其他容器，泵的安全閥出口泄放管宜接至泵的入口管道、塔或其他容器；

(4)可燃氣體設備的安全閥出口泄放管應接至火炬系統或其他安全泄放設施；

(5)泄放可能攜帶液滴的可燃氣體應經分液罐后接至火炬系統；

(6)對于盛裝易爆介質或者毒性程度為極度、高度或者中度危害介質的容器，安全閥的排出管應引至安全地點，并且進行妥善處理，不得直接排入大氣；

(7)安全閥排放氣體的溫度高于物料的自然溫度時，排出管要設置滅火蒸汽，滅火蒸汽管最小管徑為DN25；

(8)對于易自聚、易結晶的特殊工藝物料，安全閥的出口管道應設置氮氣吹掃口，連續通入氮氣；對于易冷凝的氣體，應在低點設置蒸汽伴熱管，以免積液；

(9)安全閥的排放管道應坡向主管，盡量避免袋型彎；如無法避免時，在低點要設置易于接近的放凈閥。排放管與主管的連接，要從主管上部或側面順流向45°角插入，既可防止總管內的凝液倒入支管，又可減少管路壓力降；

(10)安全閥的出口管道由于泄放時的作用力、振動和自身的自重、熱脹冷縮等原因，應設支架支撐，支撐結構應有足夠的強度或剛度，以保證能承受安全閥泄放時所產生的反力。

8 結束語

安全閥是壓力容器必須的安全附件之一，它是石油、化工裝置重要的安全保護措施。根據設備的具體工作條件正確設置、選用安全閥，是保證安全閥能否正常工作，以及能否起到安全保護作用的重要前提。

[1] 章日讓.石化工藝及系統設計實用技術問答[M].2版.北京：中國石化出版社，2007．

[2] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB150-2011 壓力容器[S]. 北京：中國標準出版社， 2012.

[3] 中華人民共和國化學工業部.HG/T 20570.2-95.安全閥的設置和選用[S].北京：化工部工程建設標準編輯中心，1996.

(本文文獻格式：張拂曉，邱海燕.安全閥的設置與選用[J].山東化工，2016，45(04)：90-92.)

Setup and Selection for Safety Valve

Zhang Fuxiao, Qiu Haiyan

(1.Yantai Wanhua Chemical Engineering Design Co. ,Ltd. , Yantai 264006, China;2.Yantai Ishikawa Gasket Co. , Ltd. , Yantai 264002, China )

The function, structural style and operational principle of safety valve were illustrated, the set pressure, over pressure and back pressure were introduced, the setup and selection mode were detailedly specified, the design requirements of safety valve's inlet and outlet pipeline were also summarized.

safety valve; function; operational principle; setup

2016-01-06

張拂曉(1983—)，碩士研究生，工程師，煙臺萬華化工設計院安裝室副經理，從事化工工藝管道設計工作。

TQ053.2

A

1008-021X(2016)04-0090-03