安全閥的設(shè)置與選用

季成祥，李 光，劉曉龍，季成前，王哲利

(煙臺(tái)萬華化工設(shè)計(jì)院有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

安全閥的設(shè)置與選用

季成祥，李 光，劉曉龍，季成前，王哲利

(煙臺(tái)萬華化工設(shè)計(jì)院有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

本文簡要介紹了安全閥的結(jié)構(gòu)及其設(shè)置原則，列舉了目前國內(nèi)安全閥的主要類型及其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外安全閥安裝使用經(jīng)驗(yàn)，參考國內(nèi)外化工行業(yè)的通用做法給出了安全閥安裝及使用的部分建議。

安全閥；爆破片；彈簧式安全閥；先導(dǎo)式安全閥；設(shè)定壓力；泄放面積

安全閥是一種自動(dòng)閥門，它不借助任何外力，而是利用介質(zhì)本身的力來排出額定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預(yù)定的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥門再自行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。

安全閥的功能是通過下列動(dòng)作過程來實(shí)現(xiàn)的：當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到最高允許壓力時(shí)，安全閥能準(zhǔn)確地開啟，迅速達(dá)到額定開啟狀態(tài)，并排放額定數(shù)量的工作介質(zhì)；在開啟狀態(tài)下安全閥應(yīng)穩(wěn)定地排放；當(dāng)系統(tǒng)壓力降至正常值時(shí)，安全閥應(yīng)及時(shí)關(guān)閉，并在關(guān)閉狀態(tài)下，保持必需的密封性。

圖1 安全閥結(jié)構(gòu)圖

1 安全閥的設(shè)置

(1)在非正常條件下，可能超壓的下列設(shè)備應(yīng)設(shè)安全閥[1]：

頂部最高操作壓力大于等于0.1 MPa(表壓)的壓力容器；

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

往復(fù)式壓縮機(jī)各段出口或電動(dòng)往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵等容積式泵的出口；

凡與鼓風(fēng)機(jī)、離心式壓縮機(jī)、離心泵或蒸汽往復(fù)泵出口連接的設(shè)備不能承受其最高壓力時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)、離心式壓縮機(jī)、離心泵或蒸汽往復(fù)泵的出口；

可燃?xì)怏w或液體受熱膨脹，可能超過設(shè)計(jì)壓力的設(shè)備；

加熱爐管道上如果設(shè)置切斷閥或控制閥，應(yīng)該在該閥上游設(shè)置安全閥；

凝氣透平機(jī)的蒸汽出口管道；

頂部最高操作壓力為 0.03～0.1MPa 的設(shè)備應(yīng)根據(jù)工藝要求設(shè)置；

單個(gè)安全閥的開啟壓力(定壓)，不應(yīng)大于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)一臺(tái)設(shè)備安裝多個(gè)安全閥時(shí)，其中一個(gè)安全閥的開啟壓力(定壓)不應(yīng)大于設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力；其他安全閥的開啟壓力可以提高，但不應(yīng)大于設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的1.05 倍。

(2)下列場合不適合配置安全閥，應(yīng)優(yōu)先選用爆破片[2]：

壓力有可能迅速上升的；

泄放介質(zhì)為含有顆粒、易沉淀、易結(jié)晶、易聚合和介質(zhì)黏度較大；

泄放介質(zhì)有強(qiáng)腐蝕性，使用安全閥時(shí)其價(jià)格很高；

工作壓力很低或很高時(shí)，選用安全閥則其制造比較困難；

當(dāng)使用溫度較低而影響安全閥的工作特性；

需要較大泄放面積。

(3)可能超壓的下列場合宜選擇安全閥與爆破片串聯(lián)使用[2]：

工藝介質(zhì)有極度危害，在工作過程中不允許有任何泄漏，可選擇安全閥與爆破片串聯(lián)使用；

工藝介質(zhì)十分貴重，為減少爆破片破裂后工藝介質(zhì)的損失，可選擇安全閥與爆破片串聯(lián)使用；

當(dāng)介質(zhì)為粘稠介質(zhì)、腐蝕介質(zhì)、自聚介質(zhì)或介質(zhì)中帶有固體顆粒時(shí)，可在安全閥前安裝一組防爆片，并在安全閥和防爆片之間安裝供在線監(jiān)測用的遠(yuǎn)傳壓力表；

(4)可能超壓的下列場合宜選擇安全閥與爆破片并聯(lián)使用：

作為壓力容器的附加安全設(shè)施，安全閥可與爆破片并聯(lián)使用，爆破片僅用于火災(zāi)情況下的超壓泄放；

為增加異常工況(如火災(zāi)等)下的泄放面積，安全閥可與爆破片并聯(lián)使用。

2 安全閥的主要類型及其優(yōu)缺點(diǎn)

見表1。

表1 安全閥的主要類型、優(yōu)缺點(diǎn)及其典型應(yīng)用

圖2 先導(dǎo)式安全閥典型性能曲線

先導(dǎo)式安全閥是一種依靠導(dǎo)閥排出介質(zhì)來驅(qū)動(dòng)或控制的安全閥。導(dǎo)閥本身是一種直接載荷式安全閥，導(dǎo)閥不借助外力，通過感應(yīng)進(jìn)入導(dǎo)閥的介質(zhì)壓力來控制主閥的開啟或關(guān)閉。其性能曲線見圖2。

3 安全閥的安裝及使用

3.1 安全閥入口管道[3]

1)安全閥一般應(yīng)盡量靠近被保護(hù)設(shè)備或管道安裝，安裝位置要易于維修和檢驗(yàn)。管道直徑不小于安全閥的入口直徑，入口管道的壓力降不大于安全閥設(shè)定壓力(表壓)的3%。入口管道一般不設(shè)切斷閥；如果必須設(shè)置，則切斷閥要鉛封開啟，而且不影響安全閥的操作。有時(shí)設(shè)雙安全閥以保證至少有一個(gè)安全閥能正常工作。

2)如果幾個(gè)安全閥共用一條入口管道時(shí)，入口管道要滿足幾個(gè)安全閥的流量要求。

3)安全閥距振動(dòng)源(如果有)的距離應(yīng)滿足要求。對(duì)于壓縮機(jī)等大型設(shè)備振動(dòng)源，更應(yīng)注意安全閥的設(shè)置位置，以避免誤開啟和由于振動(dòng)使入口管道破壞。

4)保護(hù)全充滿液體的設(shè)備所用的安全閥，要安裝在設(shè)備的頂部或頂部出口管道上。

5)安全閥入口管道至少要有5%的坡度，坡向被保護(hù)的系統(tǒng)。入口管道盡量避免袋形彎，如不能避免，則對(duì)于易凝物質(zhì)，在袋形彎低點(diǎn)有連續(xù)流動(dòng)的排液管連至同一壓力系統(tǒng)，若凝液易變稠或成固態(tài)，則此排液管要伴熱；對(duì)于不凝介質(zhì)，在袋形彎的最低處有易于接近的放凈閥。

6)核算在工作溫度范圍內(nèi)管道是否需要補(bǔ)償；同時(shí)要核算與安全閥入口管道相連的工藝管道本身熱脹冷縮的長度變化。

3.2 安全閥出口管道[3]

1)安全閥出口管道的管徑要不小于安全閥出口直徑。對(duì)于彈簧式安全閥，彈簧設(shè)定時(shí)不考慮靜背壓的影響，出口管道的動(dòng)背壓與靜背壓之和要不大于設(shè)定壓力(表壓)的10%。對(duì)于波紋管背壓平衡式安全閥要不大于50%。安全閥的出口管道一般不設(shè)切斷閥，如必須設(shè)置，則要求切斷閥鉛封在開啟狀態(tài)。

2)安全閥的排放管道應(yīng)坡向主管，盡量避免袋形彎。無法避免時(shí)，在低點(diǎn)要設(shè)易接近的放凈閥。對(duì)于易凝氣體，在低點(diǎn)設(shè)蒸汽伴熱管，以免積液。

3)排放管與主管的連續(xù)，要從主管上部或側(cè)面順流向45°角插入。既可防止總管內(nèi)的凝液倒入支管，又可減少管路壓力降。

4)核算在可能的工作溫度范圍內(nèi)出口管道的補(bǔ)償。

5)對(duì)于排放來自冷凍(液化烴等)的物料，應(yīng)檢查管材是否合理。

3.3 安全閥設(shè)置數(shù)量一般要求[4]

1)在一開一備設(shè)備或間斷生產(chǎn)的操作單元中，或設(shè)備內(nèi)物料可倒空時(shí)，可不設(shè)置在線備用安全閥，安全閥的前后一般不加切斷閥。

2)凡需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一年以上的設(shè)備，且在安全閥的校驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，可利用其他措施能保證系統(tǒng)不超壓，可不設(shè)置在線備用安全閥，安全閥前后應(yīng)加裝有鉛封的切斷閥。

3)凡是每年有停車檢修機(jī)會(huì)的裝置，可不設(shè)置在線備用安全閥，安全閥前后一般不設(shè)置切斷閥。

4)如果以上方式皆不能滿足校驗(yàn)條件的場合，可同時(shí)安裝兩個(gè)(或多個(gè))安全閥，且每個(gè)安全閥前后加裝有鉛封的切斷閥，并用鉛封使它們保持一開一閉的狀態(tài)互為備用。

5)在安全閥校驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，不能利用其它措施來保證系統(tǒng)不超壓時(shí)，應(yīng)設(shè)置副線。

6)獨(dú)立對(duì)空排放的安全閥，安全閥后一般不加切斷閥。

4 結(jié)束語

安全閥種類繁多，適用的工況、介質(zhì)、場所各有區(qū)別，在設(shè)計(jì)及使用中，要按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及現(xiàn)有安全閥的使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選用和安裝。同時(shí)需兼顧安全閥的經(jīng)濟(jì)性，部分不適宜選用安全閥的地方，可用爆破片替代或采用安全閥-爆破片聯(lián)合裝置。安全閥的出口管道要排入連續(xù)運(yùn)行的密閉處理系統(tǒng)，防止排入大氣污染環(huán)境。

[1] 中國石油化工集團(tuán)公司. GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2009.

[2] 中國寰球化學(xué)工程公司. HG/T 20570.3-1995 爆破片的設(shè)置和選用[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

[3] 中國寰球化學(xué)工程公司. HG/T 20570.2-1995 安全閥的設(shè)置和選用[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

[4] 中國化工集團(tuán)上海工程有限公司. 化工工藝設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

(本文文獻(xiàn)格式：季成祥，李 光，劉曉龍，等.安全閥的設(shè)置與選用[J].山東化工,2017,46(13):106-108.)

Selection and Installation of Safety Valves

JiChengxiang,LiGuang,LiuXiaolong,JiChengqian,WangZheli

(Yantai Wanhua Chemical Design Institute Co.,Ltd.,Yantai 264000,China)

In this article,the structure and the installation of Safety Valves were introduced. Several types of common Safety Valves were listed,including the advantages and disadvantages for each type. Some suggestions for Safety Valves were given at the last of this article,taking Chinese standards and common applications abroad into account.

safety valves; rupture disk; spring loaded safety valves; pilot-operated safety valve; set pressure; discharge flow area

2017-06-09

季成祥(1990—)，男，山東臨沂人，助理工程師，現(xiàn)從事石化工程設(shè)計(jì)工作。

TQ055.8

A

1008-021X(2017)13-0106-03