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1、安全阀的工艺计算1 各种事故工况下泄放量的计算1.1 阀门误关闭1.1.1 出口阀门关闭，入口阀门未关闭时，泄放量为被关闭的管道最大正常流量。1.1.2 管道两端的切断阀关闭时，泄放量为被关闭液体的膨胀量。此类安全阀的入口一般不大于DN25。但对于大口径、长距离管道和物料为液化气的管道，液体膨胀量按式（1.1-1）计算。1. 1. 3换热器冷侧进出口阀门关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算，计算公式见式（1.1-1）1. 1. 4充满液体的容器，进出口阀门全部关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算。 按式（1.1-1）计算液体膨胀工况的泄放量：V=BH/（GC）lp式中：V一体积泄放量流量，
2、m3/h ；B体积膨胀系统，l/C；H正常工作条件下了大传热量，KJ/h ；G液相密度，kg/m3 ；C定压比热，KJ/（kgC）。p1.2 循环水故障1.2.1 以循环水为冷媒的塔顶冷凝器，当循环发生故障（断水）时，塔顶设置的安全阀 泄放量为正常工作工况下进入冷凝器的最大蒸汽量。1.2.2 以循环水为冷媒的其它换热器，当循环水发生故障（断水）时，应仔细分析影响 的围，确定泄放量。1.3 电力故障1.3.1 停止供电时，用电机驱动的塔顶回流泵、塔侧线回流泵将停止转动，塔顶设置的 安全阀的泄放量为该事故工况进入塔顶器的蒸汽量。1.3.2 塔顶冷凝器为不装百叶的空冷器时，在停电情况下，塔顶设置的安
3、全阀的泄放量 为正常工作工况下，进入冷凝器的最大蒸汽量的 75%。1.3.3 停止供电时，要仔细分析停电的影响围，如泵、压缩机、风机、阀门的驱动机构 等，以确定足够的泄放量。1.4 不凝气的积累1.4.1 若塔顶冷凝器中有较多无法排放的不凝气，则塔顶设置的安全阀的泄放量与 1.2规定。1.4.2 其它积累不凝气的场合，要分析其影响围，以确定泄放量。1.5 调节阀故障1.5.1 安装在设备出口的调节阀，发生故障时若处于全闭位置，则所设安全阀的泄放量 为流经此调节阀的最大正常流量。1.5.2 安装在设备入口的调节阀，发生故障时若处于全开位置时：1）对于气相管道，如果满足低压侧的设计压力小于高压侧的
4、设计压力的 2/3，则安全阀 的泄放量应按式（1.5-1）计算：W=3.171.3（C -C ）P （G /T）1/2v1 v2 h g式中：W质量泄放量流量，kg/h ；C 调节阀的 C 值；v1 vC 调节阀最小流量下的 C 值；v2 vP一高压侧工作压力，MPa ；hG 一气相密度，kg/m3 ；gT泄放温度，K。如果高压侧物料有可能向低压侧传热，则必须考虑传热的影响。2）对于液相管道，安全阀的泄放量为调节阀最大通过量与正常流量之差，并且要估计 高压侧物料有无闪蒸。1.6 过度热量输入 换热器热媒侧的调节阀失灵全开、切断阀误开，设备的加热夹套、加热盘管的切断阀误开等工况下，以过度热量的输
5、入而引起的气体蒸发量或液体的膨胀量来计。1.7 易挥发物料进入高温系统1.7.1 轻烃误入热油以及水误入热油等工况下，由于产生大量蒸汽，致使容器的压力迅 速上升。1.7.2 由于此事故工况下的泄放量无法确定而且压力升高十分迅速，所以，安装安全阀 是不合适的，应设置爆破片。1.8 换热器管破裂1.8.1如果换热器低压侧的设计压力小于高压侧的设计压力的2/3时，则应作为事故工 况考虑。1.8.2根据1.8.1的条件，安全阀的泄放量按式（1.8-1）计算出的结果和高压侧正常流 量比较，取二者的较小值。1.8.3 热热器管破裂时的泄放量W=5.6d2（GXAP）i/2式中：W质量泄放流量，kg/h ；
6、d管径，mm ；G液相密度，kg/m3 ；P高压侧（管程）与低压侧（壳程）的压差，MPa。本公式适用于高压流体为液相。1.9化学反应失控1.9.1 对于放热的化学反应，如果温度、压力和流量等自动控制失灵，使化学反应失控， 形成“飞温”，这时产生大量的热量，使物料急剧大量蒸发，形成超压。这类事故工况， 安装安全阀无论在反应时间，还是在泄放速率方面均不能满足要求，应设置爆破片。1.9.2 如果专利所有者能提供准确的化学反应动力学关联式，推算出事故工况下的泄放 量，则可以在专利所有者和建设方的同意下设置安全阀。1.10 外部火灾1.10.1 本规定适用于盛有液体的容器暴露在外部火灾之中。1.10.2
7、容器的湿润面积（A）容器液面之下的面积统称为湿润面积。外部火焰传入的热量通过湿润面积使容器的 物料气化。不同型式设备的湿润面积计算如下：1）卧立式容器：距地面 7.5m 或距能形成大面积火焰的平台之上 7.5m 高度围的容器外 表面积与最高正常液位以下的外表面积比较，取两者中较小值。a）对于椭圆形封头的设备全部外表面积为：A = nD（L+0.3D）e o oA 一外表面积，m2 ； eD 一设备直径，m ； oL设备总长（包括封头），m。b）气体压缩出口的缓冲罐一般最多盛一半液体，湿润表面为容器总表面积的50%。C）分馏塔的湿润表面为塔底正常最高液位和7.5m高度塔盘上液体部分的表面积之 和
8、。2）球型容器：球型容器的湿润面积，应取半球表面积或距地面7.5m高度下表面积二者中的较大值。3）湿润面积包括火灾影响围的管道外表面积。1.10.3容器外壁校正系数（F）容器壁外的设施可以阻碍火焰热量传至容器，用容器外壁校正系数（F）反映其对传热的影响。1）根据劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程（1991 年 1 月 1 日施行）中规定：a）容器在地面上无保温：F=1.0b）容器在地面下用砂土覆盖：F=0.3c）容器顶部设有大于101/ （m2min）水喷淋装置：F=0.6d）容器在地面上有完好保温，见式（1.10-4）。2）根据美国石油学会标准 API-520：a）容器在地面上无保温：F=
9、1.0b）容器有水喷淋设施：F=1.0c）容器在地面上有良好保温时，按式（1.10-2）计算：九F=4 2 x 106 一（904.4 -1）do式中：入一保温材料的导热系数，kJ/（mhC）；d 一保温材料厚度，mot泄放温度，C。d）容器在地面之下和有砂土覆盖的地上容器，（F）值按式（1.10-2）计算，将其中的保温材料的导热系数和厚度换成土壤或砂土相应的数值。另外，保冷材料一般不耐烧，因此，保冷容器的外壁校正系数（ F ）为1.0 。1.10.4安全泄放量1 ）根据劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程（ 1991年1月1日施行）中规定：a）无保温层2.55 x105 x F x A0.8
10、2W=WHl式中：W质量泄放量，kg/h ；片一泄放条件下的汽化热。kJ/kg ；A一润湿面积，m2 ；F容器外壁校正系数，取1.10.3 （1）中的取值。b）有保温层2.61 x（650一t）xx xA0.82W=WH x dlo式中：t泄放温度，C；入一保温材料的导热系数，kJ/（mhC）；d 一保温材料的厚度，m。 o1）根据美国石油学会标准 API-520 中规定：对于有足够的消防保护措施和有能及时排走地面上泄漏的物料措施时，容器的泄放量为：1.555 x 105 x F x A0.82w=否则，采用式（1.10-6）计算：2.55 x 105 x F x A0.82W=式中符号同式（
11、1.10-3）取1.10.3 （2）中的取值。2 最小泄放面积的计算2.1 计算的最小泄放面积为物料流经安全阀时通过的最小截面积。对于全启式安全阀 为喉径截面积，对于微启式安全阀为环隙面积。2.2 根据劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程（1991 年 1 月 1 日施行）中规定：2.2.1 对于气体、蒸汽在临界条件下的最小泄放面积为：a=13.16ZTx ：_M式中：a最小泄放面积，mm2 ;W质量泄放流量，kg/h ；X气体特性系数；P泄放压力，MPa ；Z气体压缩因子；T泄放温度，K ；M分子量。流量系数（C ）由制造厂提供。若没有制造厂的数据时，对于全启式安全阀：C=0.6oo0.7
12、；对于带调节圈的微启式安全阀：C=0.40.5 ；对于不带调节圈的微启式安全阀：oC=0.250.35。o气体特性系数（X）见附录1。气体压缩因子（Z）查附录6。2.2.2根据计算的最小泄放面积（a），计算安全阀喉径（d1）或阀座口径（D）1）对于全启式安全阀兀d 2a=厂（2.2-2）2）对于平面密封型微启式安全阀a=兀 Dh（2.2-3）3）对于锥面密封型微启式安全阀a=nDhsin w（2.2-4）式中：d全安阀喉径，mm ；h安全阀开启高度，mm;D安全阀的阀座口径，mm ；w 密封面的半锥角，度。2.3 根据美国石油学会标准API-520中的规定如下：2.3.1临界条件的判断如果背压
13、满足式（2.3-1），则为临界流动，否则为亚临界流动。-2 1亠厶k 1pWPf=P（2.3-1）式中：b cf k + 1 _Pb背压，MPa ；P临界流动压力，MPa ；cfP泄放压力，MPa ；k绝热指数。2.3.2气体或蒸汽在临界流动条件下的最小泄放面积13.16W面(2.3-2)a=xC - X - P - K Mob式中：a最小泄放面积，mm2 ;W质量泄放流量，kg/h;C 流量系数；oX气体特性系数；P泄放压力，MPa ；Kb背压修正系数；T泄放温度，K ；Z气体压缩因子；M分子量。流量系数（C ）由制造厂提供，若没有制造厂的数据，则取C =0.975。系数（X）式 oo2.
14、3-3）计算或查附录1 。(2.3-3)X=520 Jk -背压修正系数（Kb）仅用于波纹管背压平衡式安全阀（查附录5）临界流动条件下， 对于弹簧式安全阀Kb=1.0。气体压缩因子（Z）查附录6所示。部分物料的绝热指数（k）见附录2，若没有k的数据，则X=315。2.3.3气体或蒸气在亚临界条件下的最小泄放面积1）式（2.3-4）适用于导阀式安全阀和弹簧设定时考虑了静背压的影响的弹簧式安全阀，在亚临界流动条件下的最小泄放面积的计算：a=1.8xl0-2(2.3-4)亚临界流动系数（人）查附录7。流量系数（C ）值由制造厂提供，若没有制造厂数据时，C =0.975，其它符合同前。 oo2）简便计算弹簧式安全阀在亚临界流动条件下的最小泄放面积时，可先按临界流动条 件下的式（2. 3-2）计算，再将计算结果除以按附录8查得的背压修正系数（ Kb） ，即为 亚临界条件下的最小泄放面积。3）背压平衡式安全阀在亚临界流动时的最小泄放面积按式（2.3-2）计算，但背压修正 系数（KJ应由制造厂提供。b2.3.4水蒸汽a=0.19 C x P x K x K(2.3-5)o sh N流量系数（C ）值由制造厂提供。若无制造厂数据时，C =0.975。水蒸汽过热系数（ K ）查附录3 ，对于饱和蒸汽， K
