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压力容器安全阀安全泄放量计算主要标准规范

来源:不详 更新时间:2015.07.13
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简介:

    安全阀是锅炉、压力容器和其他受压设备上重要的安全附件之一。安全阀的选型计算,特别是安全泄放量的计算是否正确直接关系到设备乃至人身的安全。按照安全泄放量,安全阀生产厂家就可以给出具体的安全阀型号,从而确定安全阀的排放能力。因此,安全泄放量的计算非常重要。但在实际工作中,计算安全阀安全泄放量时存在容器受热面积、介质汽化潜热和压缩因子计算等方面的问题。

    1、国内安全泄放量计算主要标准规范

    1.1  《压力容器安全技术监察规程》(99版)[1]文献[1]在附件五中分别从压缩气体或水蒸气、液化气以及由于化学反应使气体体积增大的压力容器这3种情况给出了安全泄放量的计算公式。

    1.2 GB150—1998《钢制压力容器》 文献在附录B中对盛装压缩气体或水蒸气的容器、换热设备等产生的蒸汽、非易燃液化气体、因化学反应使气体使体积增大的容器等5种情况分别给出了安全泄放量的计算公式或文字说明。

    1.3 HG/T20570.2— 95《安全阀的设置和选用》

    文献是目前国内有关安全阀内容最详细的标准。分别从阀门误关闭、循环水故障、不凝气的积累、控制阀故障、过度热量输入、易挥发物料进入高 温系统、换热管破裂、化学反应失控及外部火灾等10个方面对安全泄放量的计算进行了分类说明。

    1.4 其他

    文献对炼油厂压力泄放装置的尺寸确定、选 择和安装的推荐作法进行了说明,实际上相当于APIRP520;文献[5]对泄压和减压系统进行了指南,实际上相当于APIRP521。

    2、安全泄放量计算存在问题

    2.1 容器外壁修正系数

    在文献中,对于有完善绝热材料保温层的容 器,其安全阀泄放量采用下式计算:


    

    公式中,Ws为压力容器安全泄放量,kg/h;q为在泄放压力下液化气体的汽化潜热,kJ/kg;λ为常温下绝 热材料的导热系数,kJ/(mh℃ );δ为保温层厚度,m;t为泄放压力下的饱和温度,℃;Ar为容器受热面积,m2 。

    但是对于完善绝热材料保温层的理解一直存在一种偏差。式(1)可以认为是文献[5]中有消防措施公式的修正,但在文献[5]中,完善绝热材料保温层是指保温材料在火灾中有良好的耐热性和机械强度,即要求:①隔热层应能承受暴露温度为904℃且长达2h的情况。②安装好的装置应该确保防火隔热层在经受了消防的高压水流,如来自手提消防带或监测孔的液流冲击后,仍不致脱落。

    常用的绝热材料如泡沫石棉的极限使用温度只有500℃,岩棉的极限使用温度也只有650℃,对这些不能满足上述要求的保温材料,在计算容器的安全泄放量时所选容器外壁修正系数应取1.0。

    2.2  容器受热面积 

    在文献[1]中给出了容器受热面积的计算公式, 需要特别注意的是,该公式计算的容器受热面积不包括附属设备,对于如图1所示的有附属设备的容器,需要将附属设备部分的受热面积也计算其中。

    
    除了设备本体的受热面积Ar本按式(2)计算外, 还需加上附属设备的受热面积Ar附,即总受热面积按式(3)计算。

    Ar本=πDoL (2)Ar总=Ar本+Ar附=πDoL+(πd1l1+πd2l2)(3)式中,Do为设备本体外径,L为设备本体总长度, d1、d2分别为不同附属设备的外径,l1、l2分别为不同附属设备的长度或高度m。

    2.3  汽化潜热

    汽化潜热需要根据容器内介质的性质进行计算,对一些混合物,现大多采用软件计算。在计算时 需要特别注意,安全泄放量计算中所用的汽化潜热是泄放压力下的数值。例如对于丁烷,在1.0MPa下的汽化潜热是282.61kJ/kg,而在2.0MPa下的汽化潜热就成了230.27kJ/kg。

    2.4 气体绝热系数和压缩因子

    气体绝热系数是气体比定压热容和比定容热容的比值。用此值计算气体的特性系数时,一些气体的绝热系数很难得到。若没有绝热系数数据,则气体特性系数可取315。

    文献[2]中给出了气体压缩因子图,通过对比温度和对比压力,插图得到气体压缩因子,对超出此图的情况可采用专有压缩因子计算软件进行求取。

    3、安全阀选型要点

    3.1  微启式和全启式的选择排放气体或蒸汽时,选用全启式安全阀;排放液体时,选用全启式或微启式安全阀;排放水蒸气或空气时,可选用带扳手的安全阀。
    3.2  特殊介质的选择液化石油气系统所使用的安全阀全部限定为弹簧式安全阀,液化气储罐应选用全启式安全阀。对小型储罐,只有当微启式安全阀排放能力大于储罐的安全泄放量时,才可以选用微启式安全阀。

    4、结语 对国内安全阀安全泄放量的计算进行了归纳,特别对安全阀安全泄放量计算中容器外壁修正系数、容器受热面积、汽化潜热和压缩因子等方面存在的问题进行了较为深入的探讨,并提出了安全阀选型时需要注意的问题。

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