淺談化工項目中安全閥的設置及應用

余文(四川省醫藥設計院有限公司，四川 成都 610000)

淺談化工項目中安全閥的設置及應用

余文(四川省醫藥設計院有限公司，四川 成都 610000)

作為重要的安全保障措施，安全閥在化工裝置中的應用已相當普遍。但是在近些年的安全事故中，也有不少是由于安全閥故障及設置不當造成的。由于設備超壓原因復雜，給安全閥的選型造成一定困難。本文從選用安全閥的影響因素、安全閥泄放量計算及工程實例說明等方面闡述化工裝置中安全閥的正確設置，希望對化工從業人員一定的參考意義。

安全閥;泄放量;火災工況

安全閥的合理設置需要綜合設計、制造、檢驗、安裝、使用、校驗和維修等多方面因素，是制造商、設計者、使用者、監管機構共同參與才能完成的。對于工程設計人員來說，如何正確的計算和選用安全閥，在化工裝置中對于防止設備管道超壓、預防安全事故是極其重要的。

1 選用安全閥的影響因素[1]

（1）安全閥的形式

目前化工裝置中的安全閥主要按國家標準（GB/T 12241）、閥瓣開啟高度、結構、平衡內壓的方式等條件進行分類。通過合理的分類，以細化安全閥的類型，從而使用者才可以根據不同的使用條件進行安全閥類型的初步選擇。

（2）工藝系統

安全閥的設置首先應滿足化工裝置的工藝系統要求。通常工藝對安全閥的要求主要體現在壓力、輸送介質和泄放量三個方面。

（3）附屬管線

安全閥所屬管線，尤其是進出口管道布置和支吊架選型對安全閥是否能夠正常運行起到非常重要的作用。一般情況下，需要結合安全閥的實際安裝條件，進行管道應力計算，通過改變管道走向和設置合理的管道支吊架，以確保安全閥在各個工況下運行時的應力得以消除，避免局部應力對被保護的設備和管道造成振動或損壞。

2 安全閥的泄放量計算[2][3]

在安全閥的計算選型中，應首先確定安全閥的泄放量。造成設備超壓的原因一般分為三大類：一是操作故障；二是動力故障；三是火災。安全閥的最大泄放量是指能夠排放任何一個單獨原因而引起的超壓。在確定泄放量時應考慮有可能發生的不同事故工況下的泄放量并取最大值。不同事故工況下的超壓原因復雜，具體有：操作人員影響、閥門誤關閉、冷卻或回流發生故障、、控制閥故障、電力故障、不凝性氣體積聚、過度熱量輸入、換熱器管破裂、外部火災等。本文著重介紹外部火災工況下盛裝液化氣體容器的安全泄放量。其他事故工況下的泄放量按照相關規范取值即可。

（1）介質為易爆液化氣體或位于有可能發生火災環境下工作的非易爆液化氣體的容器，分有、無絕熱保溫層情況：

A）無絕熱保溫層時，安全泄放量按式（2.1）計算：

B）有完整的絕熱保溫層時（例如在火災條件下，保溫層不被破壞），安全泄放量按式（2.2）計算：

（2.2）

（2）介質為非易爆液化氣體的容器，置于無火災危險的環境下工作時，安全泄放量可根據有、無絕熱保溫層，分別參照式（2.1）或式（2.2）計算，取值不低于計算值的30%。

在式（2.1）及式（2.2）中，W為安全泄放量（kg/h），t為泄放溫度（℃），λ為保溫材料的導熱系數（KJ/（m·h·℃）），d0為保溫材料厚度（m），Hl為泄放條件下的氣化熱（KJ/kg），F為容器外壁校正系數，A為潤濕面積（m2）。

其中，容器外壁校正系數F根據以下情況取值：

A）容器置于地面上：F=1.0

B）容器置于地面下用砂土覆蓋：F=0.3

C）容器頂部設有大于10L/(m2·min)的水噴漆裝置時：F=0.6

其中，潤濕面積A根據以下情況取值：

A）臥式容器半球形封頭：A=3.14D0L

B）臥式容器橢圓形封頭：A=3.14D0（L+0.3×D0）

C）立式容器：A=3.14D0h1

D）球形容器：A=1.57D02或從地面起到7.5m高度以下所包括的外表面積，取兩者中較大值。

以上各式中，D0為容器外直徑（m），L為容器總長度（m），h1為容器最高液位（m）。

3 火災工況下泄放量計算實例

以下以國內某工程的氯硅烷精餾塔塔頂安全閥為例說明火災工況下的泄放量計算。條件如下：該精餾塔外形尺寸：φ 2200×43760，裙座高度6.2m，塔身保溫材料為硅酸鋁鎂質卷氈，導熱系數為0.1548 KJ/（m·h·℃），保溫厚度70mm。安全閥設定壓力0.6MP。塔頂物料質量分數分別為SiHCl3：93.8%；SiCl4：0.3%；SiH2Cl2：5.9%。通過相關流程模擬軟件計算得出泄放溫度為103.6℃，泄放條件下的汽化熱為155.8KJ/kg。

此工況屬于有完整保溫層的易燃液化氣體容器，應按式（2.2）進行計算。首先計算潤濕面積，取離地面高度7.5米以下的潤濕面積為計算面積。2

由此可知，此精餾塔在火災工況下的安全閥泄放量為122.4kg/h。此處需要說明的是，安全閥的最終泄放量選擇及安全閥選型還需考慮其他工況，并作出比較才能確定。

4 結語

安全閥在化工裝置中起著安全保障的重要作用，其計算、選型也至關重要。本文著重闡述了安全閥選型的影響因素，對火災工況下的盛裝液化氣體容器的安全閥泄放量進行了詳細分析，并列舉了工程實例。

[1]李曉亮,化工裝置中安全閥工藝設計及附屬管道應力分析[D],2014.

[2]安全閥的設置和選用.HG/T 20570.2-95.

[3]壓力容器.GB150-2011.

余文（1983-），男，漢族，籍貫：湖北省仙桃市，職稱：中級工程師，研究方向：化工設計。