安全閥的設(shè)置及選用

1、安全閥的設(shè)置和選用安全閥是一種能使設(shè)備或管道自動泄壓而防止超壓發(fā)生爆炸的自動閥門，即當(dāng)壓力超過指定的值時，閥門自動開啟，使流體外泄，而當(dāng)壓力回復(fù)到指定的壓力后，閥門自動關(guān)閉， 以保護設(shè)備或管道。安全閥用在鍋爐、 壓力容器等受壓設(shè)備上作為超壓保護裝置。 當(dāng)被保護設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力 異常升高達到規(guī)定值時， 閥門自動開啟，繼而全量排放，以防止壓力繼續(xù)升高，當(dāng)壓力降低 到另一規(guī)定值時，自動關(guān)閉。1安全閥的設(shè)置1.1凡屬下列情況之一的容器必須安裝安全閥：1、 獨立的壓力系統(tǒng)（有切斷閥與其它系統(tǒng)分開）。該系統(tǒng)指全氣相、全液相或氣相連通。2、 容器的壓力物料來源處沒有安全閥的場合。3、 設(shè)計壓力小于壓力來源處的

2、壓力的容器及管道。4、 容積式泵和壓縮機的出口管道。5、 由于不凝氣的累積產(chǎn)生超壓的容器。6、 加熱爐出口管道上如設(shè)有切斷閥或控制閥時，在該閥上游應(yīng)設(shè)置安全閥。7、 由于工藝事故、自控事故、電力事故、火災(zāi)事故和公用工程事故引起的超壓部位。8、 液體因兩端閥門關(guān)閉而產(chǎn)生熱膨脹的部位。9、 凝氣透平機的蒸汽出口管道。10、某些情況下，由于泵出口止回閥的泄漏，則在泵的入口管道上設(shè)置安全閥。1.2石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范的規(guī)定，在不正常條件下，可能超壓的下列設(shè)備應(yīng)設(shè) 安全閥：1、頂部操作壓力大于 0.07MPa 的壓力容器。2、頂部操作壓力大于 0.03MPa 的蒸餾塔、蒸發(fā)塔和汽提塔（汽提塔頂蒸汽通

3、入另一蒸餾塔者除外）。3、往復(fù)式壓縮機各段出口或電動往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵等容積式泵的出口管道上，應(yīng)設(shè)安全閥。安全閥的放空管應(yīng)接至泵入口管道上，并宜設(shè)事故停車聯(lián)鎖裝置（如設(shè)備本身已有安全閥者除外）。4、凡與鼓風(fēng)機、離心式壓縮機、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，上述機泵的出口管道需設(shè)安全閥。以上管道有可能由于火災(zāi)、操作故障或停水、停電等造成管道內(nèi)壓力超過設(shè)計壓力而發(fā)生爆炸事故，故應(yīng)設(shè)置安全閥或其他安全措施。5、可燃氣體或液體受熱膨脹，可能超出設(shè)計壓力的設(shè)備。6、在兩端有可能關(guān)閉，而導(dǎo)致升壓的液化烴管道上，應(yīng)設(shè)安全閥或采取其他安全措施。1.3不宜設(shè)置安全閥的設(shè)備和工藝管道1、

4、加熱爐爐管。2、在同一壓力系統(tǒng)中，壓力來源處已有安全閥，則其余設(shè)備可不設(shè)安全閥。對掃線蒸汽不 宜作為壓力來源。3、有可能被物料堵塞或腐蝕的安全閥應(yīng)在其入口前設(shè)防爆片或在其出入口管道上采取吹掃、加熱或保溫等防堵措施。4、有突然超壓或發(fā)生瞬時分解爆炸危險物料的反應(yīng)設(shè)備，如安全閥不能滿足要求時，應(yīng)裝 防爆片或爆破片和導(dǎo)爆管。5、因物料爆聚、分解造成超溫、超壓可能引起火災(zāi)、爆炸的反應(yīng)設(shè)備，應(yīng)設(shè)報警信號和泄 壓排放設(shè)施，以及自動或手動遙控的緊急切斷進料設(shè)施。2安全閥形式的選擇2.1 排放氣體或蒸汽時，選用全啟式安全閥。根據(jù)美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)API -526，安全閥的標(biāo)準(zhǔn)喉徑截面積及其代號見表1。2.2排放

5、液體時，選用全啟式或微啟式安全閥。2.3排放水蒸汽或空氣時，可選用帶扳手的安全閥。2.4對設(shè)定壓力大于 3 MP a，溫度超過 235C的氣體用安全閥，則選用帶散熱片的安全閥， 以防止泄放介質(zhì)直接沖蝕彈簧。2.5排放介質(zhì)允許泄漏至大氣的，選用開式閥帽安全閥；不允許泄漏至大氣的，選用閉式 閥帽安全閥。2.6排放有劇毒、有強腐蝕、有極度危險的介質(zhì)，選用波紋管安全閥。2.7高背壓的場合，選用背壓平衡式安全閥或?qū)чy控制式安全閥。2.8在某些重要的場合，有時要安裝互為備用的兩個安全閥。兩個安全閥的進口和出口切斷閥宜采用機械聯(lián)鎖裝置，以確保在任何時候（包括維修，檢修期間） 都能滿足容器所要求的泄放面積。3

6、安全閥型號的確定3.1確定原則1、 根據(jù)計算的最小泄放面積（按3.4 條計算），按制造廠產(chǎn)品資料選擇安全閥。原則是所選 安全閥的實際泄放面積不得小于最小泄放面積。2、 根據(jù)計算的最小泄放面積（喉徑截面積），按表 1 向上圓整選取喉徑代號，再根據(jù)喉徑 代號按制造廠產(chǎn)品資料，選擇安全閥。3.2背壓校正由 3.1 條選擇的安全閥喉徑， 反算安全閥的泄放量。 根據(jù)反算的泄放量計算排放管中的 壓力降，檢查安全閥的型式是否適當(dāng)。3.3安全閥喉徑代號表 1喉徑代號與喉徑截面積關(guān)系表喉徑代號喉徑截面積伽2In2D710.11E1260.196F1980.307G3240.503H5060.785J8301.2

7、87K11851.838L18402.853M23223.6N28004.34P41166.38Q719211.05R1032216.0T1677426.03.4 最小泄放面積的計算341計算的最小泄放面積為物料流經(jīng)安全閥時通過的最小截面積。對于全啟式安全閥為 喉徑截面積，對于微啟式安全閻為環(huán)隙面積。342壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程中規(guī)定：表 1喉徑代號與喉徑截面積關(guān)系表1、對于氣體、蒸汽在臨界條件下的最小泄放面積為:a = 13.16 W - Z T / M )1/2/ Co X P式中：a-最小泄放面積，mm2;W 質(zhì)量泄放流量，kg / h ;Z氣體壓縮因子，查圖 1 ；T 泄放溫度，K;

8、M-分子量；Co 流量系數(shù)，由制造廠提供。若沒有制造廠的數(shù)據(jù)時，對于全啟式安全閥：Co=0.60.7 ;對于帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥：Co = 0.40.5 ;對于不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥：Co = 0.25 0.35 ;X氣體特性系數(shù)，僅與氣體的絕熱系數(shù)有關(guān)，見表2 ;P泄放壓力，MP a。對比壓力 Pi/ PctPi :絕對壓力，MPa ; Pct :臨界壓力， MPa ; T：絕對溫度，K; Tct :臨界溫度，K圖 1 氣體壓縮因子（Z ）值表 2不同性質(zhì)氣體的 X 值名稱X 值名稱X 值名稱X 值甲烷259氯甲烷249氧265乙烷252氯乙烷250水蒸汽260丙烷246乙炔255鹽酸2

9、66(kshi iM i.o芻 * 缶“4.a J旳3D* L恤f2 7 4sM抵獷4 517= M丁烷242乙醛246醋酸247戊烷240空氣265甲醇251己烷234氫266乙醇245乙烯254氦265氯262丙烯247C02258二氧化氮2651 一丁烯244CS2252一氧化氮258順2 一丁烯245co254苯245反2 一丁烯244氬281天然氣255異丁烯244氨2611.3 一丁二烯2392、根據(jù)計算的最小泄放面積(a),計算安全閥喉徑(di)或閥座口徑(D)(1 )對于全啟式安全閥：a=ndi2/ 4(2)對于平面密封型微啟式安全閥：a=nDh(3)對于錐面密封型微啟式安全閥

10、：a=nD sin $ 式中：d 安全閥喉徑，mm ;h 安全閥開啟咼度，mm ;D安全閥的閥座口徑，mm ;0密封面的半錐角，度。4安全閥人口管道的設(shè)計4.1安全閥一般應(yīng)盡量靠近被保護設(shè)備或管道安裝，安裝位置要易于維修和檢驗。4.2管道或設(shè)備上安全閥接管公稱直徑可大于安全閥入口直徑13 級。4.3增大入口管徑：安全閥入口管道的管徑必須大于或等于安全閥入口管徑，其連接大小 頭盡量靠近安全閥入口處。4.4采用長半徑彎頭(R= 1.5DN )。4.5入口管道的壓力降不大于安全閥設(shè)定壓力（表壓）的4.6如果采用先導(dǎo)式安全閥，由容器或管道直接取壓時，可不受入口管的壓力降不大于安 全閥定壓 3%的限制，

11、如圖 2 所示。此時需要有兩個連接管，分別接到主閥和導(dǎo)閥上。從壓力源直接取圖 2 導(dǎo)閥型安全閥由容器或管道直接取壓4.7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。有時設(shè)雙安全閥以保證至少有一個安全閥能正常工作。4.8如果幾個安全閥共用一條入口管道時，入口管道要滿足幾個安全閥的流量要求。4.9由于安全閥入口不宜受脈動壓力影響，在往復(fù)式壓縮機或往復(fù)泵出口處應(yīng)采取脈沖衰減器，但此時對管道內(nèi)介質(zhì)流動有一定的影響。若采用先導(dǎo)式安全閥，將脈沖衰減器加裝在脈沖衰減器圖 34.10管道上安裝的安全閥，應(yīng)位于壓力比較穩(wěn)定，距振動源（如果有）的距離應(yīng)滿足表3的要求。對于壓縮

12、機等大型設(shè)備振動源，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使入口管道破壞。4.11保護全充滿液體的設(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。4.12安全閥入口管道至少要有 5 %的坡度，坡向被保護的系統(tǒng)。入口管道盡量避免袋形彎，如不能避免，則對于易凝物質(zhì)，在袋形彎低點有連續(xù)流動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；對于不凝介質(zhì)，在袋形彎的最低處有易于接近的放 凈閥。表 3安全閥距震動源的最小距離壓力波動源最小直管段長度控制閥和截止閥25 倍管徑不在一個平面內(nèi)的兩個彎頭20 倍管徑同一個平面內(nèi)的兩個彎頭15 倍管徑一個彎頭10 倍管徑脈動衰減器1

13、0 倍管徑5 安全閥出口管道的設(shè)計5.1安全閥出口管道的管徑要不小于安全閥出口直徑。5.2安全閥出口管道應(yīng)考慮背壓不超過安全閥定壓的一定值。對于彈簧式安全閥，普通型其背壓不超過安全閥定壓的10%，波紋管型（平衡型）其背壓不超過安全閥的定壓的30% ；先導(dǎo)式安全閥，其背壓不超過安全閥定壓的60%。具體的數(shù)值應(yīng)查閱制造廠樣本，由工藝計算確定。5.3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)。54 安全閥直接排向大氣時：1、排放的氣相要排向安全地點，一般出口朝上，排放口要切成平口，使排出物直接向上高 速排出。在管道低點有一個 610 的排液孔。管口附絲網(wǎng)以避免飛鳥筑巢。見

14、圖4。1：端部切成平口； 2 :此處壓降不超過定壓的 3%圖 4 安全閥的安裝2、 排放口要高出以排放口為中心的7.5m 半徑范圍內(nèi)的地面、設(shè)備、操作平臺等2.5m 以上。對于有毒、或有腐蝕性、或易燃物料，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。當(dāng)允許排向大氣時，排放口要高出以排放口為中心的15 m 半徑范圍內(nèi)的地面、設(shè)備、操作平臺3 m 以上。3、 安全閥排放氣體的溫度高于物料的自燃溫度，則排出管要設(shè)滅火蒸汽，見圖16.0.1 3所示。滅火蒸汽管最小管徑為DN25。4、特殊工藝物料，如易自聚，易結(jié)晶等，在排出管設(shè)氮氣吹掃口，連續(xù)通入氮氣。5、排至大氣的液體要向下引至安全地點。5.4.石化裝置大多數(shù)工藝介質(zhì)的安全閥

15、排出口都是接至火炬總管上，并要求順流向 45 斜接在泄壓總管的頂部，以免總管內(nèi)的凝液倒入支管，并可減少安全閥的背壓，如圖5。但對于干氣系統(tǒng)，不一定要有坡度。去火炬總管圖 5 安全閥與總管連接5.5 濕氣體泄壓系統(tǒng)排放管內(nèi)不應(yīng)有袋形積液處，安全閥的安裝高度應(yīng)高于泄壓系統(tǒng)。若安全閥出口低于泄壓總管或排出管需要抬高接入總管時，應(yīng)在低處易于接近處設(shè)手動放液閥，以免袋形管段形成，如圖6。手動放液閥圖 6 泄壓系統(tǒng)放液閥5.6 泄壓管道使用閘閥時，閥桿應(yīng)水平安裝，不可朝上，以免閥桿和閥板連接的銷釘腐蝕 或松動時，滑板下滑。工程裝置車間或工段安全閥數(shù)據(jù)表工程號第頁共頁1、安全閥位號：3、被保護設(shè)備的位號：2

16、、P I 圖圖號：4、管道編號：5、最大工作壓力：MPa （表）7、最咼工作溫度：C6、設(shè)計壓力：MPa （表）8、設(shè)計溫度：C45去火炬泄壓總管9、物料性質(zhì)：名稱：相態(tài)：臨界壓力MPa臨界溫度：C分子量 M :絕熱指數(shù) k :壓縮因子 Z :氣相密度 G :kg / m3膨脹系數(shù) B :1/C比熱 Co :k J / k gC氣化熱 H :kJ/kg粘度卩m P a s10、 安全閥設(shè)定壓力：MPa(表)11、超壓:%12、 背壓 Pb :MPa13、靜背壓：MPa14、 安全閥泄放壓力P:MPa15、泄放溫度 T :K16、 設(shè)備參數(shù)：直徑 D :m設(shè)備全長 L :m換熱管內(nèi)徑 d :mm取大輸入熱量 H :k J / h17、 保溫材料的厚度do :m18、導(dǎo)熱系 d :k J / m Ch