化工裝置中安全閥的安裝及管道設(shè)計

周文才，李 平

（1.佛山市華特氣體有限公司，廣東 佛山 528241；2.廣東省工業(yè)氣體行業(yè)協(xié)會，廣東 廣州 510380）

化工裝置中安全閥的安裝及管道設(shè)計

周文才1，李 平2

（1.佛山市華特氣體有限公司，廣東 佛山 528241；2.廣東省工業(yè)氣體行業(yè)協(xié)會，廣東 廣州 510380）

化工裝置是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備之一，由于化工裝置中的介質(zhì)絕大部分具有易燃易爆、強(qiáng)腐蝕、劇毒等特性，所以確保裝置的安全性非常重要。在化工裝置中，安全閥最主要的作用就是保證裝置安全?；诖它c(diǎn)，從化工裝置中安全閥的安裝技術(shù)要點(diǎn)入手，對安全閥的進(jìn)口管和出口管設(shè)計進(jìn)行了分析。期望通過本文的研究能夠?qū)μ岣呋ぱb置的安全性有一定幫助。

化工裝置；安全閥；管道設(shè)計

安全閥指的是在啟閉件由于受到外力作用在長期保持關(guān)閉狀態(tài)下，可能因?yàn)楣艿乐薪橘|(zhì)壓力上升在超過標(biāo)準(zhǔn)安全范圍而出現(xiàn)危險的保護(hù)裝置，其能夠自動將介質(zhì)排放來達(dá)到減輕壓力、保障化工裝置使用安全性的效果。在2013年，我國安全閥市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大，在設(shè)計方面也正日益完善。為了加強(qiáng)對安全閥安裝要點(diǎn)研究以及加深化工裝置中管道設(shè)計了解深度，本文以安全閥與化工裝置為主線，分析了化工裝置中安全閥的安裝技術(shù)要點(diǎn)，研究了化工裝置安全閥的進(jìn)出口管道設(shè)計，旨在優(yōu)化安全閥安裝步驟，提升管道設(shè)計合理性，從而進(jìn)一步提升化工裝置使用安全性。

1 化工裝置中安全閥的安裝技術(shù)要點(diǎn)

1.1 化工裝置中安全閥的設(shè)置原則

（1）在全氣相、全液相或氣相相通的獨(dú)立壓力系統(tǒng)中安裝安全閥。

（2）若容器壓力物料的來源處沒有配備安全控制裝置，或來源處的壓力大于容器設(shè)計壓力，則應(yīng)當(dāng)安置安全閥。

（3）在往復(fù)式壓縮機(jī)各段出口，以及電動往復(fù)泵、齒輪泵等處的出口管道位置安裝安全閥。

（4）若加熱爐出口管道安裝了控制閥、切斷閥，則應(yīng)當(dāng)在控制閥或切斷閥的上游部位配置安全閥。

（5）在引起電力、火災(zāi)、工藝、自控事故的超壓部位設(shè)置安全閥。

（6）在凝氣透平機(jī)的蒸汽出口管道處、液體產(chǎn)生熱膨脹處以及因凝氣積累產(chǎn)生超壓的容器處安裝安全閥。

1.2 安全閥的選型

（1）一般情況下，化工裝置中多數(shù)安裝的是彈簧全啟式安全閥，屬于普通型安裝閥。但是，這種安全閥不適用于存在重石油餾分、蠟液、酚等介質(zhì)的場所，尤其不能用于往復(fù)壓縮機(jī)，會對安全閥造成損壞。

（2）氣體排放或液體排放時，選用全啟式安全閥；水蒸氣排放時，選用帶扳手的安全閥。

（3）對溫度>235℃、壓力>3MPa的氣體用安全閥選用散熱型安全閥，避免氣體排放對彈簧造成沖擊腐蝕問題。

（4）根據(jù)介質(zhì)排放至大氣的準(zhǔn)許情況選用不同的安全閥，若準(zhǔn)許排放，則選用開式閥帽安全閥；若不準(zhǔn)許排放，則選用閉式閥帽安全閥；若排放的介質(zhì)具備較強(qiáng)的危險性、腐蝕性、劇毒性，則要選用波紋管安全閥。

（5）在特殊情況下，應(yīng)安裝兩個安全閥，使其互為備用。采用機(jī)械聯(lián)鎖裝置作為安全閥的進(jìn)、出口切斷閥，從而保障安全閥能夠滿足容器的泄放面積要求。

1.3 安全閥的安裝技術(shù)要點(diǎn)

（1）一般情況下，安全閥要垂直安裝于管道或設(shè)備上；在容器、換熱器、液體管道等特殊部位安裝安全閥時，可進(jìn)行水平安裝。

（2）選擇易于操作和檢修的部位安裝安全閥，為安全閥預(yù)留充足的空間；避免在水平管道的死端安裝安全閥，以防止液體或固體積聚。

（3）對于重量大的大直徑安全閥的安裝，應(yīng)當(dāng)設(shè)置吊桿，為其拆開后吊裝提供便利條件。

（4）在安裝安全閥之前要對安全閥進(jìn)行測試，檢驗(yàn)安全閥是否具備良好的密封性。同時，還要確保安全閥出口處不存在任何阻力，避免安全閥處于受壓工作狀態(tài)。

1.4 注意事項(xiàng)

（1）通常情況下，公共物料上的安全閥是排向大氣的，所以并不需要安裝備用的安全閥。如果是氮?dú)饣蛘羝锪仙系陌踩y，由于工藝要求相對比較嚴(yán)格，則應(yīng)當(dāng)設(shè)置離線備用安全閥，并在安全閥之前安裝切斷閥。

（2）對于間歇式操作的化工裝置也不需要設(shè)置備用的安全閥，而排放至火炬工藝系統(tǒng)的安全閥則應(yīng)當(dāng)在其后加裝切斷閥，以此來斷開安全閥與系統(tǒng)之間的連接。

（3）當(dāng)安全閥主要用于工藝物料管道熱膨脹時，無需設(shè)置備用的安全閥，但必須在安全閥的前面和后面分別設(shè)置切斷閥，這類閥一般只在停機(jī)時起作用，化工裝置正常運(yùn)行的過程中，可以通過離線的方式進(jìn)行校驗(yàn)。

（4）若是已經(jīng)在安全閥之前加裝了爆破片，則不需要設(shè)置備用的安全閥，并且也不需要在安全閥前設(shè)置切斷閥，但必須在爆破片與安全閥之間的位置上加裝壓力表和放空閥。

（5）當(dāng)3個或以上的安全閥以并聯(lián)的方式相連接時，無需設(shè)置備用的安全閥，若是有特殊要求則可考慮加裝離線備用安全閥，同時，應(yīng)當(dāng)在各個安全閥之前全都加裝切斷閥。由于一些化工裝置比較龐大，一旦發(fā)生緊急事故時排放量非常大，所以要并排設(shè)置多個安全閥，每個安全閥的定壓均不相同，具體設(shè)計時，應(yīng)從前到后逐次提高。

2 化工裝置安全閥的進(jìn)出口管道設(shè)計

2.1 化工裝置安全閥的進(jìn)口管道設(shè)計

（1）在沒有特殊要求的前提下，安裝在液壓系統(tǒng)上的安全閥應(yīng)當(dāng)盡可能選用微啟式，而大型化工裝置中的安全閥則應(yīng)當(dāng)選用全啟式，同時安全閥入口管道的直徑不得小于安全閥本身的入口直徑。在常規(guī)的設(shè)計工程中，入口隔離閥的最小流道面積必須大于等于安全閥的入口面積。

（2）如果化工裝置安全閥的進(jìn)口管阻力降過大，則會引起安全閥不規(guī)則震顫。由于化工裝置上的安全閥除了需要防止管道內(nèi)部以及容器的壓力超壓之外，還需要對液流的正常運(yùn)行起保護(hù)作用。鑒于此，安全閥的進(jìn)口壓力不宜過大，通常情況下，應(yīng)當(dāng)?shù)陀诙▔旱?%。在具體設(shè)計過程中，可以采取如下措施減少壓力降：

1）可將安全閥設(shè)置在出口管的上方或是容器的頂部位置處，同時在進(jìn)行配管時，管路應(yīng)當(dāng)盡量設(shè)置的短一些，并且應(yīng)當(dāng)確保安全閥的位置與被保護(hù)的管道或是設(shè)備之間的距離較近，這樣能夠使安全閥的保護(hù)作用獲得最大程度地發(fā)揮。

2）在沒有特殊要求的前提下，安裝在化工裝置或是管道上的安全閥的接管直徑可與進(jìn)口直徑相等，也可以大于進(jìn)口直徑1～3級，但決不允許超過3級。

3）在具體設(shè)計過程中，必須對壓力脈沖的影響予以充分考慮。

4）若是選用先導(dǎo)式安全閥，則必須設(shè)置兩個連接管，此時進(jìn)口管的壓力降將不受定壓3%的限制。5）安全閥的進(jìn)口位置處必須使用長半徑的彎頭。6）應(yīng)當(dāng)將安全閥設(shè)置在高于出口排放管道的地方，以免形成袋形影響排放效果。

7）安全閥必須遠(yuǎn)離波動源，盡可能將之設(shè)置在壓力最穩(wěn)定的位置處。同時，在設(shè)置過程中，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的防堵管措施，以免出口管路堵塞。

2.2 安全閥出口管設(shè)計

（1）必須滿足流速要求。通常情況下，化工裝置中的介質(zhì)絕大多數(shù)都是易燃易爆、劇毒和腐蝕性極強(qiáng)的液體，為了避免對環(huán)境造成污染，必須對安全閥開啟之后所排放出來的液體進(jìn)行嚴(yán)格控制。HG/T 20570.2-95中對安全閥出口管的直徑給出了明確規(guī)定，即出口管的直徑不得小于安全閥的出口直徑，這是安全閥出口管設(shè)計時必須重點(diǎn)注意的環(huán)節(jié)。為此，在對化工裝置安全閥出口管進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)確保安全閥的出口截面積≥排放管的截面積。如果有很多安全閥一起向總管進(jìn)行排放時，所有安全閥的總排放量不得超出總管的承受能力。

（2）出口管道壓力設(shè)計。在具體設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)先對管道背壓值進(jìn)行準(zhǔn)確計算。通常情況下，背壓值不得超過定壓的10%。同時，應(yīng)當(dāng)采取有效的措施對安全閥排放過程中的反作用力進(jìn)行處理，可以按照相應(yīng)的反作用力計算方法求出其大小，然后以此為依據(jù)，布置固定管架對管道進(jìn)行支撐，以此來減少或消除反作用力的影響。

（3）當(dāng)化工裝置安全閥的出口介質(zhì)允許向大氣中進(jìn)行排放時，管口不得朝向有行人經(jīng)過的區(qū)域、電纜以及臨近設(shè)備，管口的高度要盡可能設(shè)置的高一些。

（4）在對排放烴類氣體的安全閥出口管道進(jìn)行設(shè)計時，必須設(shè)置相應(yīng)的滅火蒸汽管或是氮?dú)夤埽亟M分氣體安全閥的出口管道應(yīng)當(dāng)接火炬管網(wǎng)。

（5）在設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)避免可能造成排放管阻塞的情況發(fā)生，如果有必要的話應(yīng)當(dāng)設(shè)置排泄孔，借此來防止雨雪、冷凝液等在排放管中積聚。必須注意的是，安全閥排放應(yīng)當(dāng)導(dǎo)至安全的地點(diǎn)，尤其是危險介質(zhì)的排放及疏液。

3 結(jié)束語

總而言之，在化工生產(chǎn)中，化工裝置的運(yùn)行安全性尤為重要，而想要進(jìn)一步確保裝置的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，就必須做好安全閥的安裝及其管道設(shè)計工作。只有選擇最適合化工裝置的安全閥類型，并對管道進(jìn)行合理設(shè)計，才能真正使安全閥的作用得以最大限度的發(fā)揮，從而為裝置的安全運(yùn)行提供可靠保障。

[1]尹伊君.有關(guān)石油化工裝置的管道設(shè)計與工藝探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（10）:93.

[2]馬 峻.結(jié)合實(shí)例分析石油化工裝置工藝管道設(shè)計的合理性[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（05）:80.

[3]張 博，穆 柯.淺談安全閥在石油化工及管道上的安裝設(shè)置[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（19）:53.

[4]王海燕.淺析化工裝置安全閥進(jìn)、出口配管的設(shè)計[J].化工管理，2013（14）:248.

[5]陳漢玉.石油化工裝置安全閥的配管設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（04）:223-224.

[6]張旭江，牛曉彥.化工裝置中蒸汽管道的設(shè)計[J].科技致富向?qū)В?012（26）:279.

[7]孫秀敏，張 敏.石油化工裝置設(shè)計與安全[J].甘肅科技，2009（03）:38-40.

The Installation of Safety Valve and Pipeline in Chem icalPlantDesign

ZHOUWen-cai1，LIPing2
(1.FoshanWaltGasCo.,Ltd.，F(xiàn)oshan Guangdong 528241；2.The IndustrialGases Industry Association ofGuangdong Province，Guangzhou 510380，China)

The chemical plant is one of the essential industrial production equipment,chemical plantbecause the vast majority of themedia have flammable,highly corrosive,toxic and other characteristics,so to ensure the safety of the device is very important.In the chemicalplant,themost important role is to ensure the safety valve device security.For this reason,the safety valve installation techniques in this article from the chemical plant in the startof the inlet valve and outlet pipe design are analyzed.Expect to be able to improve the security of chemical facilities have some help through this study.

chemicalplant；safety valve；pipeline design

TH134

B

1672-545X（2014）04-0192-03

2014-01-08

周文才（1984—），男，廣東汕頭人，技術(shù)員，大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，主要從事各種特種氣體產(chǎn)品的開發(fā)和研究工作。