煤化工儀表設計

煤化工儀表設計目錄相關標準及規(guī)定基本知識和概念選型實例和探討總結和建議相關標準及規(guī)定相關標準及規(guī)定國外國內(nèi)IGCDOC13/12/EOxygenPipelineandPipingSystemsGB16912-2008深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關氣體安全技術規(guī)程MSS-SP-61PressureTestingofSteelValveAPI598ValveInspectionandTestingGB/T13927-2008工業(yè)閥門-壓力試驗GB/T26480-2011閥門的檢驗和試驗基本知識和概念基本知識和概念1234評估234著火鏈撞擊工況定義豁免壓力1火災三要素基本知識和概念引起火災需要有三個要素：氧化劑，燃料和點火能量。大氣中的火災可以通過消除三個要素之一來預防，但在氧氣系統(tǒng)中它們是無法分開的。含有氧氣的閥門,調壓閥,管道,接頭以及其它元件實際上就是燃料，著火能量來自系統(tǒng)內(nèi)部。因此系統(tǒng)設計,元件選擇,結構材料,加工方法以及系統(tǒng)操作和維護需要根據(jù)規(guī)范和程序進行選擇。1.火災三要素基本知識和概念Oxygen氧化劑Fuel燃料Heat能量火災三要素基本知識和概念當系統(tǒng)中釋放出少量能量，并點燃某種燃點溫度較低的材料，或某種較小質量和較大表面面積的粒子時，著火鏈即開始。一旦較小的物體被點燃，其產(chǎn)生的熱量會點燃燃點溫度較高的較大材料，從而產(chǎn)生出更多的熱量，直到火焰可以自持。常見的點火機制：機械撞擊、粒子撞擊、摩擦、壓縮加熱。2.著火鏈基本知識和概念IGCDOC13/12/E《OXYGENPIPELINEANDPIPINGSYSTEMS》中將氧氣工況劃分為“撞擊場合”和“非撞擊場合”。同樣在GB16912-2008《深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關》也參考了EIGA的劃分方式。其定義為：使氧氣流動方向突然改變或產(chǎn)生漩渦的位置，從而引起氧氣中夾帶的顆粒對管壁的撞擊，這樣的位置稱作撞擊場合，否則稱為非撞擊場合。“撞擊場合”容易發(fā)生激發(fā)能源，引起燃燒與爆炸，是危險場合，安全控制要求更加嚴格。3.撞擊工況定義基本知識和概念撞擊（包含不限于以下）*三通（從支管進入總管的氣流）。*承插焊三通及彎頭。*支管接頭比如焊接支管，對焊凸臺，承插凸臺及螺紋凸臺。*閥門*孔板*入口與出口縮徑比大于3：1的異徑接頭（偏心和同心）（用于流量從大到?。?溫度計套管非撞擊（包含不限于以下）*直管道。*對焊三通，具有長（或平滑）的彎曲半徑（用于從主管流到支管）。*長半徑彎頭（大于等于1.5直徑）。*所有內(nèi)表面打磨平滑的，由6件（5個焊縫）作成的90°斜接彎頭以及由3件（2個焊縫）作成的45°彎頭。*具有最大3：1縮徑比的偏心和同心異徑接頭?；局R和概念適用于150℃（302℉）以下設計溫度的碳鋼管以及200℃（392℉）設計溫度的不銹鋼管撞擊場合：

0.3MPaA<P<1.5MPaA

V<30m/s1.5MPaA<P<10MPaA

P*V<45MPa.m/s10MPaA<P<20MPaA

V<4.5m/s非撞擊場合：

0.3MPaA<P<1.5MPaA

V<60m/s1.5MPaA<P<10MPaA

P*V<80MPa.m/s10MPaA<P<20MPaAV<8m/sIGCDOC13/12/E對流速的限制基本知識和概念根據(jù)不同的金屬可燃性，對于氧氣的流速有一定的限制要求。如果阻燃合金在管道的設計壓力下能阻燃，則此時不需要考慮流速限制，IGCDOC13/12/E給出了豁免壓力這一概念，即豁免壓力為金屬免除考慮流速限制的最小壓力。基于豁免壓力仍需考慮金屬材料的厚度。4.豁免壓力基本知識和概念豁免壓力和最小厚度要求合金最小厚度豁免壓力銅合金不規(guī)定20.68MPa鎳銅合金不規(guī)定20.68MPaInconel6003.18mm8.61MPaInconel6253.18mm6.90MPaMonel4000.762mm20.58MPaMonelK5000.762mm20.58MPa304/304L，

316/316L，321，3473.18mm1.38MPa304/304L，316/316L，321，3476.35mm2.58MPa基本知識和概念阻燃性能排行1.銅，銅基合金，鎳-銅合金-最強2.不銹鋼（300系列）3.碳鋼4.鋁-最弱1.銅，銅基合金，鎳-銅合金最慢2.碳鋼3.不銹鋼（300系列）4.鋁-最快注：不銹鋼一旦被引燃，其燃燒速度快于碳鋼，然而奧氏體不銹鋼（300系列）仍認為優(yōu)于碳鋼，是基于高阻燃性。引燃速率排行金屬的選擇基本知識和概念API598ValveInspectionandTestingMSS-SP-61PressureTestingofSteelValveGB/T13927-2008工業(yè)閥門-壓力試驗GB/T26480-2011閥門的檢驗和試驗開關閥泄漏測試標準基本知識和概念適用范圍AB1.SCOPE1.1ThisStandardPracticecoversrequirementsandacceptancecriteriaforshellandseatclosurepressuretestingofsteelvalves.1.2ThisStandardPracticeisnotintendedforusewithcontrolvalves.Forcontrolvalves,seeANSIBl6.37andANSI/FCI70-2.4.1.1Atthemanufacturersoptionagaspressureofnolessthan80psi(5.6bar)maybesubstitutedforthevalvesizesandpressureclasseslisted.氣壓泄漏測試MSS-SP-61基本知識和概念MSS-SP-61與API598測試時間對比MSS-SP-61閥門尺寸≤2“21/2

-8”10”-18”≥20”測試時間15sec.15sec.60sec.120sec.API598閥門尺寸≤2“21/2

-6”8”-12”≥14”測試時間15sec.60sec.120sec.120sec.基本知識和概念MSS-SP-61對應泄漏量：10ml/hr/1”=10/60*8=1.33ml/min/8”

API598對應泄漏量：16drops/min/8”=1ml/min/8”(1ml約為16drops)MSS-SP-61與API598泄漏量對比選型實例和探討選型實例和探討以某廠空分裝置為例，低壓氧氣管道介質溫度20℃，操作壓力6.0MPaG，密度1.43kg/Nm3，管徑DN200（219x13），最大流量44000Nm3/h，管道材質0Cr18Ni9，在此管道上需設置遠傳溫度計一支。通過計算氧氣流速為7.61m/s

在非撞擊場合下，P*V=45.6<80MPa.m/s，但溫度度計套管使用為撞擊工況，P*V>45MPa.m/s，且在臨界值附近。因此套管材質需選用鎳基合金，并通過減少插入深度，增大管道截面積，以迅速減少流體變化對后續(xù)管道的影響。A溫度儀表選型選型實例和探討測量元件一般選用鎳基合金或銅基合金（Inconel或Monel）如選用填充液，針對氧氣工況要選用填充液是氟油的變送器，并且要對變送器進行脫脂處理導壓管材質選擇建議選擇鎳基合金，因在開車工況下，會出現(xiàn)壓縮加熱現(xiàn)象，即打開根部閥時氧氣從高壓區(qū)域流向低壓區(qū)域，體積膨脹，速度增加。如氣流受到阻礙，氣體壓縮變熱，壓差越大，溫度越高，易產(chǎn)生危險。B壓力儀表選型選型實例和探討盡量選擇流速變化小，對流向改變小，撞擊不嚴重的測量方式，如文丘里管。以某氣化工況為例，進氧氣加熱器前氧氣流量測量，流體溫度34℃，操作壓力4.7MPaA，流量32270Nm3/h，管道口徑DN200(219x8)，材質304。通過計算氧氣流速為6.75m/s,P*V=31.7<80MPa.m/s,管道材質選用不銹鋼是沒有問題的。C流量儀表選型實例和探討為保證測量精度，節(jié)流裝置孔徑比宜大于2:1，而此場合為撞擊工況。通過選擇文丘里管喉部口徑為125mm，可計算出喉部流速為17.92m/s,P*V=83.7>80MPa.m/s，因此文丘里管喉部及擴散段應采用鎳基合金材質。同時為保持流量計的整體性，建議進入文丘里管整體使用鎳基合金材質。C流量儀表選型實例和探討以某氣化工況為例，氧氣管道DN80（Φ88.9x5.49），氧氣壓力7.6MPaA，溫度40℃，輸送氧量為8000Nm3/h。氧氣流速V計算值為7.16m/s。P*V=54.416，根據(jù)管道中氧氣最高允許流速，閥門材料不允許使用奧氏體不銹鋼，7.6MPa低于Monel400，MonelK500的豁免壓力，閥芯閥座的選擇Monel合金，閥芯閥座不要做硬質堆焊。盡量不要縮頸處理，保持與管有管道同口徑。同時需考慮管道材質的溫壓曲線和閥體材料的溫壓曲線是否一致，如不能