化學爆炸時化工設備的安全泄放設計

付強

摘要：化工廠生產過程中一旦發生安全事故就會導致后續生產過程面臨極大風險，甚至導致出現安全事故，因而具有相當的重要性。

關鍵詞：化學爆炸;化工設備;安全泄放

1化學爆炸問題

在化學爆炸發生的時候，化工設備的危險性會急劇上升，如果沒有做好設備安全泄放設計，就會造成不可估量的后果。所以，必須要針對化學爆炸時的化工設備安全泄放進行有效設計。主要集中論述了化學爆炸時化工設備的安全泄放設計，分析了設計的具體的方法和要求，希望能夠為今后的設計工作提供參考，提升今后化工設備的設計水平。針對化學爆炸狀況，化工設備的安全性關乎建筑和居民的安全，因此，必須要對化學爆炸時的化工設備安全泄放進行科學設計，確保其能夠具有較高的安全性能。

2化工設備的安全泄放問題

化工設備，即化學工業生產中所用的機器和設備的總稱。化工生產中為了將原料加工成一定規格的成品，往往需要經過原料預處理、化學反應以及反應產物的分離和精制等一系列化工過程，實現這些過程所用的機械設備的統稱。通常可分為兩大類：化工機器。指主要作用部件為運動的機械，如各種破碎機，過濾器、離心分離機、旋轉窯、攪拌機、旋轉干燥機等。化工設備。指主要作用部件是靜止的或者只有很少運動的機械，如各種容器（槽、罐、釜等）、塔器、反應器、散熱器、普通干燥器、蒸發器，反應爐、電解槽、結晶設備、吸附設備、普通分離設備等。方式一：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后不加截斷閥。方式二：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后應加截斷閥。方式三：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后應加截斷閥及副線閥。方式四：只安裝一個安全閥，且安全閥前再裝上一組爆破片;在爆破片及安全閥之間，安裝有可供在線校驗使用的四通組件接口。方式五：只安裝一個安全閥，且安全閥前再裝上一組爆破片;在爆破片及安全閥之間，安裝有可供在線校驗使用的四通組件接口，且爆破片前和安全閥后又分別加裝一個截斷閥。方式六：指同時安裝兩個安全閥，且在每個安全閥前后加裝一個截斷閥，使安全閥可互為備用的情況。

3超壓原因和安全泄放量的一般分析

如果超壓原因之間不存在工藝或機械或電氣之間的聯系，或如果可能相繼發生超壓的原因所間隔的時間很長，足以對它們進行單獨的分類，那么包括外部火源在內的超壓原因都被認為是獨立的。如果這些原因是獨立的，那么能引起超壓的兩個或多個同時發生的情況將不假定。發生超壓的原因很多，如容器出口關閉、止回閥故障、公用工程故障、工藝變化和化學反應、水力膨脹、外部著火，等等。針對以上兩種管道安全閥常見單元進行分析，容積式泵和壓縮機的出口管道發生超壓的主要原因是出口管道閥門關閉或出口管道發生堵塞，兩端閥門關閉的液體管道發生超壓的主要原因是由液體受熱膨脹引起的。確定需要泄放的液體或蒸氣量是根據輸入的凈能量推算出來的。兩種能量輸入最普遍的形式就是：（1）熱輸入即通過汽化或熱膨脹過程引起的間接壓力輸入;（2）來自高壓源引起的直接壓力輸入。超壓可能是由其中一個或兩個原因引起的。此外，還應考慮壓力、溫度及組份的影響。

4化工爆炸時化工設備的安全泄放設計方法

4.1安全閥技術

安全閥技術是最早出現的一種防超壓安全泄放技術，由于其應用經驗豐富，至今仍處于被優先選用的地位。安全閥技術有兩大技術性能：其一為排放性能;其二為密封性能。前者要求安全閥能在給定壓力下啟跳，而且能在排放完一定數量的壓力介質后及時回座;后者要求它在關閉狀況時保證密封。保證安全閥排放性能的技術指標有：開啟壓力、開啟高度和啟閉壓差。檢驗其密封性能的技術指標是泄漏率。由于結構和性能上的優點，彈簧式安全閥已在大多數場合下取代了其他形式的安全閥（如：重錘式）。彈簧安全閥在開啟壓力下不能迅速開啟，導致很大的壓力升高的缺點，也由利用反沖原理設計的反沖機構有效地被克服了。但由此產生的不良后果是安全閥的啟閉壓差增大。實際上，這種全啟式安全閥由于介質的反沖力，使其開啟后閥瓣所受的介質作用力有時可增至介質對閥瓣沖出力的2倍左右。現有安全閥的另一致命弱點是泄漏。一只即使在出廠檢驗時泄漏率為零的安全閥，在使用一段時間后，也會產生泄漏。這是由于安全閥在使用中，周圍介質溫度的變化（特別是當安全閥安裝在露天時）會引起密封面變形。另外，密封面受到工作介質的浸蝕等，都會導致微量泄漏。微量泄漏的出現，會加劇介質對密封面的浸蝕，同時由于介質通過泄漏處產生節流，造成密封面徑向溫度梯度，從而引起密封面翹曲，這又促使泄漏增加。由于這些因素互相作用的結果，最后導致安全閥不能繼續使用。安全閥的泄漏，可造成可觀的經濟損失。產品的技術性能很難符合要求，例如規定蒸汽用安全閥的開啟壓力誤差應小于±3%，啟閉壓差應小于7%的開啟壓力，但實際產品的啟閉壓差有時高于15%的開啟壓力，在做定壓試驗時，當安全閥啟跳幾次后，其開啟壓力誤差可達20%以上。泄放系數！是考慮安全裝置阻力時，介質在單位時間內的實際質量排量與同一介質在同一參數和同一壓差下通過理想噴嘴時的理論排量之比，泄放系數取決于安全裝置的結構、流道部分的形狀和尺寸比例以及內壁的粗糙程度。這里，安全裝置的形狀和尺寸比例具有決定意義。可以認為，安全裝置的泄放系數與雷諾數無關，因而也就與介質的性質和參數無關。這是因為經過安全裝置的流動通常是在大大高于臨界雷諾數的情況下發生的，所以流道的幾何相似足可保證流動的相似性。

4.2爆破片技術

與安全閥不同，爆破片沒有統一的技術性能，不同形式的爆破片具有不同的適用性能。爆破片技術有兩大技術關鍵：其一為爆破壓力;其二為泄放能力。前者要求爆破片在給定壓力下準確爆破，后者要求它在爆破后能及時地將“多余”的介質釋放出去。對爆破片在快速超壓時的動態爆破特性，目前研究得還不夠充分。現有研究結果表明，在類似于化學燃爆（可燃氣體、粉塵燃爆）這樣的快速超壓下，爆破片的爆破壓力與升壓速度成正比。但這一結論只限于爆破片不受燃爆介質的溫度影響的場合。堆焊結束后，可用手提砂輪機或磨光機將堆焊面高出鋼板部分適當修磨，使邊緣與鋼板平滑過渡，以減少應力集中。若發現焊接缺陷，必須嚴格清除，然后補焊。對于特別重要的部位，堆焊后進行滲透探傷或磁粉探傷，以確保修理質量。以上是鍋爐維修中運用堆焊技術所需注意的技術環節，其實效性已被實踐證明，不可忽視。

5結束語

化工設備的運行對于生產整體過程有著直接的影響效果，如果一旦發生化學爆炸，很可能會導致設備出現泄露事故，要避免這樣的問題需要有關工作人員共同努力。

參考文獻：

[1]蔡濤，霍有利，許曉麗.論FPSO安全消防系統設計類型[J].石油和化工設備，2019，22（01）：77-79.

（作者單位：沈陽科創化學品有限公司）