安全阀与爆破片的组合应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)大连华油工程项目管理有限公司 作者:呼日查

  介绍了安全阀和爆破片的特点、应用范围以及使用中应注意事项。安全泄压装置是压力容器及压力管道中最主要的安全装置。按其结构分为安全阀、爆破片、防爆帽、易熔塞及安全阀与爆破片构成的组合型式。比较常用的为安全阀、爆破片以及组合型式。在行业标准HG/T20570.2《安全阀的设置和选用》以及HG/T20570.3《爆破片的设置和选用》中对安全阀和爆破片的计算、选形、设置等做较为详尽的规定,在《压力容器安全技术监察规程》和GB150.1~150.4-2011《压力容器》中对安全阀和爆破片的选用也做了规定。选用安全阀和爆破片时应对这些标准规范有个明确的认识。

1、特点

  安全阀的特点是开启压力可以调节,根据设定的开启压力能自动开闭,不致造成中断生产,但安全阀的密封性较差,会有微量泄漏,动作滞后,不适用于快速泄压的场合,对黏性或含固体颗粒的介质,可能会造成堵塞或粘连而影响使用。

  爆破片与安全阀不同。爆破片在完成泄压后不能恢复原来的状态,会造成操作中断,但爆破片的密封性好、反应迅速、灵敏度高、泄放量大,能适应黏性大、毒性大、腐蚀性强的介质,特别是因异常化学反应导致压力瞬间急剧升高或达到燃爆的场合。

  安全阀与爆破片构成的组合型式,在一些特殊场合可有效地发挥它们各自的优点,规避其缺点。

2、安全阀与爆破片的组合应用

  安全阀与爆破片的组合应用,通常有以下三种情况,见图1。

安全阀与爆破片的组合应用

图1 安全阀与爆破片的组合应用

  在图1(a)中,将安全阀和爆破片分别安装在压力容器上,各自发挥作用。在这种形式中,将安全阀作为一级泄放装置,当因物理原因超压时,由安全阀排放;爆破片作为二级泄放装置,当发生异常工况(如产生异常化学反应)致压力容器内的压力迅速升高或发生火灾需较大泄放面积时,由爆破片与安全阀同时排放。此时,爆破片的标定爆破压力略高于安全阀的设定压力,且不大于压力容器的设计压力。

  在图1(b)中,将爆破片安装在安全阀出口处。这种形式适用于压力容器内压力有脉动的场合或泄放总管有可能存在腐蚀性气体的环境。安全阀对爆破片起稳压作用,而爆破片可起到防止安全阀泄漏以及保护安全阀不受泄放总管内腐蚀性气体腐蚀的作用。此时,爆破片的最大设计爆破压力不超过弹簧式安全阀设定压力的10%。

  在图1(c)中,将爆破片安装在安全阀入口处。这种应用形式适用于密封和耐腐蚀要求高以及有粘污介质的情况下,爆破片对安全阀起保护作用,安全阀也可使容器继续运行,同时可降低因爆破片的破裂而损失大量的工艺物料。此时,爆破片的标定爆破压力与安全阀的设定压力相同。

  爆破片在安全阀入口处使用,将降低大约20%的安全阀泄放能力,在选用安全阀时应加以考虑。在选择爆破片时还要注意爆破片爆破后不能有碎片。爆破片在安全阀入口处串联使用时,必须在爆破片与安全阀之间设置压力表和放空阀,并经常检查压力表,以确认爆破片是否破裂。

3、安全阀与爆破片应用中应注意事项

  安全阀应尽量靠近被保护的设备或管道安装,在其入口或出口管道一般不设切断阀,如必须要设置切断阀,则要求切断阀铅封在开启状态下(C.S.O),而且不影响安全阀的操作。要注意安全阀出入口管道热胀冷缩的变化,要有足够的补偿量。安全阀必须保持垂直。其出口管道由于泄放时的作用力、振动、自重和热胀冷缩等原因,应设支架支撑。对于特殊工艺物料,如易自聚、易结晶等,应在排放管设氮气吹扫口,连续通入氮气。当安全阀排放的气体温度高于物料的自燃温度时,排出管要设置灭火蒸汽。

  当安全阀的开启压力接近于操作压力时,存在着较大的潜在危险。在实际情况中,安全阀在压力接近起跳点时有渗漏的倾向,其结果可使阀座及阀瓣表面上的沉积物增加,从而使安全阀发生腐蚀或堵塞,导致安全阀不能正常工作。对于毒性、腐蚀性或特别贵重的流体,应规定安全阀的开启压力与操作压力之间有较大的压差,这样可避免这些介质向外排放。

  阀门的机械载荷主要来自管线中的流体及与其相连接的管道。流体在传输过程中的振动和水锤现象可能会产生远远超过规定的最大压力的峰值压力。管道连接引起的载荷会对阀门的密封性和操作的轻便性产生不利的影响。

  爆破片单独用作泄压装置时,爆破片的入口管处应设置一切断阀,以便于更换爆破片。此切断阀应在开启状态下加铅封(C.S.O)。爆破片的

  入口管道应短而直,管径不小于爆破片的公称直径。爆破片的出口管道应泄向安全场所或密闭回收系统,出口管道应有足够的支撑,还要考虑爆破时的反冲力和振动。

  当工艺介质十分贵重或有剧毒时,应与安全阀串联使用或设置密闭回收系统,回收因泄漏或因压力剧增而导出的工艺物料。在选择爆破片材料时,要特别注意爆破片不能被介质腐蚀。同时,还要考虑使用的温度和材料的抗疲劳特性。

  爆破片与安全阀都必须定期检验,检查表面是否有伤痕、腐蚀、变形和异物吸附。特别是爆破片,应当定期更换。

4、振动对安全阀的影响

  当弹簧式安全阀承受底座引起的振动时,许多重要的阀门零件会自由滑动或摇动,零件之间会出现一种复杂而又相互关联的运动。零件之间的这种相对运动将减少在阀瓣上的有效弹簧力。因此,安全阀的开启压力在振动条件下,将低于静态条件下预期的压力值。此外,如果由零件的相对运动产生的惯性力足够高时,会使阀门过磨损,大大缩短阀门的工作寿命,严重时会因零件的相对运动导致阀门发生早期磨损和失效。有的阀门在使用了几个月后,由于振动力使手柄的销钉头剪断,造成手柄脱落。在某些振动严重的装置上,安全阀工作不到一年就发生失效,其原因是调节环的螺纹被破坏,阀门的表面损伤以及导向套和阀瓣支持套被严重擦伤。

  阀门的弹簧机构在振动条件和静止条件下的力平衡有很大不同。因此,假若振动很严重,安全阀实际开启压力将不同于预计在非振动条件下的开启压力,其改变依赖于振动的大小。这种情况对设备系统的稳定性和阀门的密封性都带来不利影响。

  减少振源或减小振动影响可采取以下办法:合理选择阀门在系统所处的位置和阀门入口连接件的形式及在合理的位置设置管道支架,都能起到减小振动影响的作用。

5、小结

  因某些异常工况的出现,压力容器以及压力管道不可避免地会发生超压现象。安全泄压装置作为压力容器及压力管道的重要安全装置,不可缺少。在选择安全泄压装置时必须加以充分考虑,分析工艺介质的特性以及可能出现的异常工况。通过选择适当的安全泄压装置,合理地进行匹配,严格按照规范及标准进行使用,确保安全生产。

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