压力容器安全泄放量计算[摘录]

1、 1 6 6 广州化工 2 0 0 9 年 3 7卷第 4期 压力容器安全泄放量计算 徐革 常熟制药机械厂有限公司 江苏常熟2 1 5 5 0 0 摘 要 介绍了压力容器在操作压力 操作温度 容器外壁修正系数 容器受热面积 工作介质性质 例如介质汽化潜热和压缩因 子等与经济性时的安全泄放量计算 关键词 压力容器 泄放装置 泄放量计算 Sa f e t y Re l i e f Amo unt Ca l c u l a t i o n f or Pr e s s u r e Ve s s e l xU Ge C h a n g s h u Ma n u f a c t u r e Me d i c i n e Ma c h i n e F a c t o r y C o L t d J i a n g s u C h a n g s h u 2 1 5 5 0 0 C h i n a Abs t r a c t S a f e t yr e l i e f a mo u n t c a l c u l a t i o nf o r pr e s s ur ev e s s e l wa

2、s i n t r o d u c e dwi t ht h eo p e r a t i n gp r e s s u r e s o p e r a t i n gt e mp e mt u r e s p r o p e r t i e s o f wo r k i n g me d i u m s u c h a s l a t e n t he a t o f v a p o r i z a t i o n a n d c o mp r e s s f a c t o r e t c Co r r e c t c o e f fic i e n t o f v e s s e l o u t wall v e s s e l h e a de d a r e a a n d e c o n o mi c b e ne fi t s we r e a s l o p r e s e n t e d Ke y wo r d s pr e s s u r e v e s s e l v e n t i n g de v i c e s r e l i e f a mo un t c

3、 a l c u l a t i o n 随着我国国民经济及生产技术的高速发展 在化学工业 石 油工业 冶金 交通运输 日常生活 国防工业等方面使用压力容 器的量 日益增多 但由于大量年青人及农民工进人工业岗位 因 培训工作深入不够 制造压力容器的材质无合格证 制造过程不 严格 缺乏认真检查与验收工作 运行过程严守操作规程不够或 突然停水停电停汽而造成压力容器超温超压或设计与施工的安 全泄压装置选型与泄放量有误等而引起超压操作 由此对正常生 产及 国家人身安全和财产造成 巨大损失 为了安全生产 保证人民群众的生命与财产安全 进一步完 善与国民经济持续发展 推动工业现代化 必须对压力容器的 人命关天的事 一定要慎之又慎 及时发现与消除隐患 防患于 未然 为此对 压力 容器 必须 安装 安全泄放装置 其常用为安全 阀或防爆片或联合使用 泄放装置泄放设计能力应大于压力容器 的安全泄放量 1 l 压力容器的安全泄放量是指为压力容器出现超 压时为保证其压力不再升高而在单位时间内必须泄放的气体量 例如压缩机 锅炉蒸汽单位时间内输入容器的最大气量 或压力 容器在受热时单位时间内蒸发 分解的最大气量

4、容器内工作介 质发生化学反应在单位时间内产生的最大气量 应用压力容器的 单位依照安全泄放量可选择安全泄放装置型式及使用的安全安 全泄放能力 不同类型及不同使用场合的压力容器有不同的安全 泄放量计算方法 1 安全泄放量计算 1 1 液化气体压力容器 液化气体受热后的体积增大量远大于永久气体 液化气体受 作者简介 徐革 1 9 9 0年至今 长期从事化工压力容器设计 校对和审核工作 热后迅速蒸发的量和蒸发速度取决于其受热的温度 所以用作贮 存或处理液化气体的压力容器应依可能遇到的最不利受热情况 下蒸发量来决定安全泄放量 易燃液化气体或位于有可能发生火灾场合下工作的非易燃 液化气体压力容器的安全泄放量的计算为 1 1 1 无绝热材料保温压力容器的安全泄放量计算依 1 式进行 W s 三 1 g 式 中 s 一压力容器安全泄放量 k g h q 一在泄放压力时 液化气体的气潜热 K J K g 系数 容器装在地面以下 用砂土覆盖时 F 0 3 容器 在地 面上时 F I 0 容器 量 了大于 1 0 U M ra i n 的 喷 淋装置时 F O 6 4 广 容器受热面积 M 半球形封头的卧式

5、容器 Ar T r D o L 椭圆形封头的卧式容器 A r n D o L L O 3 D o 注意卧 式容器的附属设备部分的受热面积也应计算在内 例 炼油装置的卧式电脱盐设备下面具分水柱筒 上面具 电极棒柱筒 该柱筒面积也应计算在内 立式压力容 器 Ar r D o L 球形压力 容器 At 1 2 7 r D 0 2 或从 地 面起到 7 5 M高度以下所包括的外表面积 取二者中 较大值 D o 一压力容器外径 m 三 一压力容器总长 m 一 压力容器内最高液位 m 1 1 2 有良好绝热材料保温层的压力容器的安全泄放量按式 2 2 0 0 9 3 7卷第 4期 广州化工 l 6 7 计算 Ws 2 6 1 6 5 0 t A A r 2 D g 式中卜一 泄放压力下介质饱和温度 o C A 一常温下绝热材料热导率 l J m h 温层厚度 m 口 介质汽化潜热 K J K g 1 2 压缩气体 或水蒸气压力容器 当贮存或处理压缩气体 水蒸气的压力容器 因容器内部不 会产生气体 又即使容器收到较强的辐射热的影响 容器内气体 的压力通常也不会明显升高 此类压力容器的安全泄放量取决于

6、 容器的气体输入量 其安全泄放量按式 3 计算 Ws 2 8 3 X l O o v d 2 3 式中 一压力容器的安全 泄放量 K g h d 一压力容器进口管的内径 m m 压力容器进口管内气体流速 m s p 气体在泄放排气状态下的质量 K g m 当压力容器如有多个进口管时 则 d必须应用所有进 口管总 流通面积折算 出的总内径 气体气流速度 对一般气体用 v l O 1 5 m s 饱和蒸汽 v 2 0 3 0 m s 过热蒸汽 v 3 0 6 0 m s 进行 计算 对多气源供气的集气罐或分气罐必须采用公式 3 而对于 压缩机贮气罐 废热锅炉汽包等单机附属贮气 汽 罐 压力容器 的安全泄放量的计算可直接采用压缩机的排气量或锅炉的最大 蒸发量 计算时应注意统一单位 因压缩机的排气量单位常用 M 应依理想气体状态方程式将其转换成安全泄放量的单位 Kg h 在计算安全泄放量时 必须把气体在标准状态下的质量换算 成设计工作状态下的气体质量 为计算方便 把式 3 采用经过 换算的式 4 直接计算安全泄放量 Ws Ws 7 5 5 p o v a U P 4 式中 p 气 体在标准状态

7、下的质量 K g M 一 压力容器进气管内气体的流速度 r n s d 压力容器总进气管内径 m m p 压力容器 泄压装置 的泄放 排气 压力 绝对 MPa 压力容器在泄放 排气 时的介质温度 K 例如 有个氧气贮罐 设计压力为 2 M P a 设计温度为 5 0 C 进气总管内径为 8 0 mm 求其安全泄放量 解 氧气在标准状下质量p o 1 4 2 8 9 K g M3 容器泄放压力选为设 计压力 P 2 0 MP a 2 1 M P a 绝对压力 设 计温度 T 2 7 3 5 0 3 2 3 K 进气总管直径 d 8 0 mm 取一般气体最大速度为t 1 5 m s 代入式 4 则安全泄放量为 Ws 一 7 5 5 p u d Z P 盟 67 33 44 Kg h 注意上面式 1 2 中安全泄放量计算中所用的汽化潜热是 泄放压力的数值 例如对于丁烷 在 1 0 MP a 下的汽化潜热为 2 8 2 6 1 K J K g 而在 2 0 M P a 下的汽化潜热为 2 3 0 2 7 K g K g 液氨贮罐 于泄放 压力 0 8 MP a 表压时汽化潜热 q 1 1 8

8、X 1 0 3 K J K g 1 3 气体绝热系数和压缩因子 气体绝热系数是气体比定压热容和比定容热容的比值 用此 值计算气体的特性系数时 一些气体的绝热系数较难得到 如无 绝热系数数据 则气体特性系数可取 3 1 5 1 3 J 文献口 中给出了气体压缩因子图 通过对 比温度和对比压力 插 图可得气体压缩因子 1 4反应容器 反应釜 蒸发容器 因化学反应使气体体积增大的反应压力容器或由于压力容 器内液体受热蒸发而产生 或增大 压力的换热容器 其安全泄 放量应依压力容器内化学反应所需时间或压力上升速度来决定 换热压力容器也可根据输入载体的最大热量所能生成的最大气 量来决定 2 压力容器泄放装置的选择 当计算出压力容器安全泄放量后 可选择合适的安全泄放装 置型式及尺寸大小 对密封要求很严的场合 例如有毒 昂贵介 质 则用隔离式安全阀 对一般介质的单个泄放装置 可用双作用 光导式安全阀 对易燃易爆或有毒介质 可用爆破片 对气态介 质 用反拱带槽型爆破片较好 对液体 则用正拱带槽型爆破片 对大型料仓 则用正拱开缝型或平板开缝型爆破片装置 当排气 体 液化气贮罐 蒸汽时用全启式安全阀 排水蒸

9、汽或空气时可用 带扳手安全阀 排放液体时可用全启式或微启式安全阀 对排毒 性及易燃介质用封闭式排放方式 当排泄压缩空气 蒸汽 氧气 氮气与不污染环境的气体可用开放式或半开放式安全阀 3 结语 压力容器必须有泄放或排介质的安全泄压装置 依上述方法 先计算出安全泄放量 进而选择安全阀或防爆破片或它们的联合 装置 保温材料以选绝热阻燃耐高温抗水的为好 嘲 以最经济又 安全地保证压力容器安全运行 参考 文献 1 于浦义 等 石油化工压力管道设计手册 北京 化学工业出版社 2 0 0 7 2 2 G B1 5 0 1 9 9 8 钢制压力容器 S 3 HG T 2 0 5 7 0 2 9 5 安全阀的设置 和选用 s 4 J S Y T1 0 0 4 4 2 0 0 2 炼 油厂压力 泄放装 置的尺 寸确定 选 择和 安装 的 推荐做法 S 5 S Y T 1 0 0 4 3 2 0 0 2 泄压和减压系统指南 s 6 任美凤 卞溯渊 杨建 火灾工况压力容器安全泄放量计算公式的探 讨 化工设 计 2 0 0 6 1 4 7 0 8 7 祖 因希 液化石油气操作技术与安全管理 M 北 京 化学工业出版社 2 0 0 0 8 梅允福 环氧树脂阻燃耐热的探讨 环氧树脂应用技术 1 9 8 5 4 2 3 2 7 1 4

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