安全泄放裝置(包括呼吸閥)

1、安全泄放裝置（包括呼吸閥） 、阻火器、閥門選用及設備設計壓力確定（概要）第一部分 概述1. 應用范圍1.1 應用的超壓工況1.1.1 物理性的超壓1.1.2 化學性的超壓1.1.3 實際應用的超壓工況及設置部位（見 21.2.2節(jié)）1.2 不適用的超壓工況劇烈的氧化反應燃燒和爆炸（包括爆轟和爆燃）2. 在安全保護層分析中的定位（見圖 20.2及圖 20-1，圖 20-2）3. 分類3.1 按保護的容器或系統(tǒng)的壓力分壓力型：安全閥、爆破片裝置常壓型：呼吸閥3.2 按動作原理分（安全閥或呼吸閥）重力型彈簧型先導型3.3 按是否可重新關閉分16可重新關閉的：安全閥、呼吸閥不可重新關閉的：爆破片裝置、

2、緊急泄放口3.4 按承受背壓的性能分（安全閥）普通型平衡型先導型4. 型式4.1 壓力型4.1.1 安全閥1）普通型2）平衡型3）先導型4.1.2 爆破片裝置1）正拱型2）反拱型3）刀架型4）開縫型5）刻槽型6）石墨型7）針形安全閥4.2 常壓型4.2.1 呼吸閥1）重力型2）先導型4.2.2 緊急泄放口重力型5. 超壓保護的另一種方法系統(tǒng)設計方法（見 21.2.1 節(jié)）本質(zhì)更安全采用 sis6. 主要規(guī)程、規(guī)范和標準（見第 20、 21、 22 章主要參考文獻）7. 術語（見 21.1 節(jié)）第二部分 如何選用安全泄放裝置8. 合理地選用安全泄放裝置，必須充分研究三個方面：8.1 被保護的對象

3、流體性質(zhì)、過程特征、超壓工況等8.2 超壓保護的工具安全泄放裝置的型式、功能和特性8.3 容器和系統(tǒng)的設計規(guī)范、標準，以及環(huán)保和安全的法規(guī)。9. 根據(jù)過程特征確定各種潛在的超壓工況結合過程危害分析（pha） （如 hazop 、 lopa 等），找出潛在的超壓工況及其發(fā)生的可信度或概率。 （見 21.2.2.2節(jié)）10. 確 定每個超壓工況的安全泄放量（見 21.3.1 節(jié)、 21.3.3節(jié)、 21.3.4節(jié)和表 21-11）11. 根 據(jù)過程特征、安全泄放裝置的功能以及相關規(guī)范確定選用安全閥的主要參數(shù)：設定壓力、最大泄放壓力、背壓等。11.1 澄 清幾個概念11.1.1 設定壓力和最大泄放壓

4、力（見 21.1.14節(jié)、 21.1.28節(jié)和圖 21-1、圖 21-5）11.1.2 壓力積聚和超壓（見21.1.31 節(jié)、 21.1.29節(jié)和圖 21-1）11.1.3 操作壓差和啟閉壓差（見21.1.17節(jié)、21.1.16節(jié)和圖 21-1、圖 21-5）11.1.4 疊加背壓和積聚背壓（見21.1.3節(jié)）11.2 安 全閥的選用11.2.1 設定壓力的下限安全閥的操作壓差（防泄漏裕量）1） 標準操作壓差（最小操作壓差）（見 21.2.4.1 節(jié)、表21-1、表21-2、圖 21-5 和圖21-6）2） 特殊的操作壓差（見 21.2.4.3節(jié)）11.2.2 設定壓力的上限容器和管道系統(tǒng)設計

5、規(guī)范的要求（見 21.2.6.1 節(jié)及表 21-10）11.3 最 大泄放壓力泄放壓力的上限（見 21.2.6.1 節(jié)、21.2.6.2節(jié)、圖21-10和圖21-11）11.4 確 定設定壓力和最大泄放壓力分4 種情況（見21.2.6.3節(jié)和表21-10）11.5 背 壓11.5.1 背壓對安全閥性能的影響（見 21.2.7節(jié)）11.5.2 背壓對安全閥費用和安全排放系統(tǒng)投資的影響（見 21.2.7節(jié)和 21.5.2.4節(jié)）11.5.3 背壓的確定優(yōu)化設計12. 爆破片裝置的選用12.1 爆破片裝置和安全閥一樣，都是超壓保護的安全泄放裝置。在使用時必須符合容器和管道系統(tǒng)設計規(guī)范的要求，亦即最大

6、標定爆破壓力（相當于安全閥的設定壓力）及最大泄放壓力必須符合前面討論的規(guī)范規(guī)定12.2 爆破片裝置是不可重新關閉的裝置，其動作原理、制造和試驗 方法等均不同于安全閥，不能用一個設定壓力（及其允差）確定 訂貨要求，必須提出一個爆破壓力范圍一一允許爆破范圍。通常 用規(guī)定爆破壓力、制造范圍和爆破壓力允差規(guī)定這個允許爆破范 圍。（見21.2.5節(jié)）12.3 允許爆破范圍的下限一一最小標定爆破壓力（或最小規(guī)定爆破 壓力）最大正常操作壓力爆破片操作比=最小標定爆破壓力（或當規(guī)定爆破壓力w0.3mpa時為最小規(guī)定爆破壓力）爆破片操作比相當于安全閥的操作壓差。操作比的值1,越小，裕量越大。（見 21.1.27

7、 節(jié)、21.2.5.1 節(jié)、表 21-3、表 21-4 和表 21-5）12.4 允許爆破范圍的上限一一最大標定爆破壓力相當于安全閥設定壓力的上限，必須符合相關設計規(guī)范的規(guī)定（見 21.2.5.2 節(jié)）12.5 允許爆破范圍的確定（見 21.2.5.3 節(jié)、21.2.5.4節(jié)、表 21-6、表 21-7、表 21-8、表 21-9）12.6 澄清標定爆破壓力、最大/最小爆破壓力以及規(guī)定爆破壓力、最 大/最小規(guī)定爆破壓力的概念（見 21.1.19節(jié)、21.1.21 節(jié)、21.1.22 節(jié)、21.1.23 節(jié)、21.1.24節(jié)、21.1.25節(jié)、21.1.26節(jié)、圖 21-2和圖 21-3）設計人

8、員根據(jù)工藝要求、過程特征和相關規(guī)范的規(guī)定，提出規(guī)定爆破壓力、 制造范圍和爆破壓力允差 （由此可得到最大/最小標定爆破壓力、最大/最小規(guī)定爆破壓力和允許爆破范圍），作為訂貨要求，制造廠生產(chǎn)的產(chǎn)品標記的標定爆破壓力只要在允許爆破范圍內(nèi)都是合格的。因此，實際上產(chǎn)品只有一個標定爆破壓力。13安全泄放裝置的選型13.1 選用安全閥、爆破片裝置、還是兩者的組合（見 21.6節(jié)及圖21-26）13.2 安全閥選型的一些導則13.2.1 對閥門操作壓差的要求13.2.2 對閥門啟閉壓差的要求13.2.3 對閥門尺寸（高度）和/或重量的要求13.2.4 對閥門承受背壓的要求13.2.5 工藝流體類型的要求13.

9、2.6 壓力脈動要求13.2.7 低溫使用要求13.2.8 高溫使用要求14安裝問題14.1 入口管道不可回收總壓力損失3%設定壓力，以避免閥門頻跳（chatter）導致影響泄放性能惡化；破壞閥座密封面，或爆破片壽命等21.5.1 節(jié)）14.2 出口管道防止背壓超過閥門限制（見 21.5.2節(jié)）14.3 進、出口切斷閥的設置（見 21.4 節(jié)）14.4 泄放反作用力影響（見 21.5.4 節(jié)）14.5 多個并聯(lián)安全泄放裝置的安裝14.5.1 多個并聯(lián)安全泄放裝置的安裝合理性14.5.2 多個并聯(lián)安全泄放裝置的安裝壓力設定14.5.3 多個并聯(lián)安全泄放裝置的安裝注意事項（見 21.5.3節(jié)）第三

10、部分 工藝系統(tǒng)設計的其它問題15 . 呼吸閥選用15.1 呼吸閥用于保護常壓（包括微內(nèi)壓）容器和管道系統(tǒng)超壓的安全泄放裝置。 因此呼吸閥的選用與安全閥的選用一樣， 必須考慮三個方面：15.1.1 被保護的對象容器和管道系統(tǒng)內(nèi)的流體性質(zhì)及過程特征15.1.2 保護的工具呼吸閥的型式、功能和特性15.1.3 容器和管道系統(tǒng)的設計規(guī)范、標準，以及環(huán)保和安全的法規(guī)。這三方面不是均等的，呼吸閥必須滿足保護對象及相關法規(guī)和規(guī)范的要求。15.2 安全泄放量的確定根據(jù)超壓工況，按照相關標準計算15.3 呼吸閥的設定壓力（開啟壓力）和最大泄放壓力的確定根據(jù)超壓工況，按照采用的容器規(guī)范和標準的規(guī)定確定。15.4

11、呼吸閥的背壓呼吸閥加阻火器， 特別是在呼吸閥排入排放總管的情況下， 會對呼吸閥產(chǎn)生背壓。 背壓會影響呼吸閥的開啟功能以及泄放量， 設計必須考慮背壓的作用。15.5 為了保證安全，通常危險液體的儲罐設置三重保護：充氮，呼吸閥和緊急泄放口。15.6 常壓（包括微內(nèi)壓）容器的設計壓力比壓力容器低得多，設計壓力與操作壓力的操作壓差很小。 在這個操作壓差內(nèi)需要分別設定氮氣控制、 呼閥開啟以及緊急泄放口打開， 必須慎重研究選擇各個設定點，防止因各個設定點太靠近，導致同時動作，或者超壓。15.7 一般重力型呼吸閥需要100%超壓（亦即 2倍設定壓力）達到全開啟的額定泄放量。先導型呼吸閥全開啟的超壓w10%設

12、定壓力。而且在開啟前，操作壓力越大，密封性越好。國外有些特殊設計的重力型呼吸閥也可在超壓10%設定壓力時全開啟。15.8 對于冰點較高的液體（如醋酸）儲罐的呼吸閥需考慮防凍設施。對于低溫應用的呼吸閥應選擇軟閥座或有防凍措施的先導閥。 對于可能產(chǎn)生聚合的液體應用也應采取適當?shù)拇胧?5.9 有關呼吸閥的主要標準15.9.1 ansi/api std 2000 2009 venting atmospheric andlow-pressure storage tanks15.9.2 api std 620 2009 design and construction of large, welded,

13、low-pressure storage tanks15.9.3 api std 650 2008 welded tanks for oil storage15.9.4 gb50341 2003 立式園筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范15.9.5 sh3046 92 石油化工立式園筒形鋼制焊接儲罐設計規(guī)范15.9.6 gb50160 2008 石油化工企業(yè)防火規(guī)范15.9.7 sh/t 3007 2007石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范15.9.8 sy/t 0511.1-2010 第 1 部分：呼吸閥16 .設備設計壓力的確定16.1 設備設計壓力為什么要由工藝系統(tǒng)專業(yè)確定？老體制和新體制的比較 （主要

14、的區(qū)別在于不是孤立地， 而是從系統(tǒng)的概念進行分析）16.2 標準壓力設計準則和特殊壓力設計準則16.3 設備設計壓力確定的程序16.3.1 由化工工藝專業(yè)根據(jù)工藝要求提出最大正常工作壓力 （mnop）16.3.2 工藝系統(tǒng)專業(yè)考慮過程的特征和各種工況，加上系統(tǒng)的附加條件，確定工藝系統(tǒng)的 mnop16.3.3 不會產(chǎn)生超壓的本質(zhì)安全設計設備，最小設計壓力 =mnop16.3.4 絕大多數(shù)的設備可能產(chǎn)生超壓工況，按設計規(guī)范必須設置安全泄放裝置 （對于處于獨立壓力系統(tǒng)中得幾個設備和管道系統(tǒng)， 只需在一處設置） 。因此設備設計壓力的確定必須結合安全泄放裝置的設定壓力的確定。（ 1）安全泄放裝置的操作壓

15、差（對于爆破片裝置為操作比）為了確保安全泄放裝置正常工作 （不提前開啟或破裂， 使安全閥的泄漏量符合規(guī)范要求） ，設定壓力與操作壓力（ mnop ）之間必須保持一定的操作壓差。對于動力鍋爐， 流體較單一 （水和蒸汽） ， 過程也較簡單， asme規(guī)定了最小操作壓差。 對于化工過程的壓力容器和管道， 流體性質(zhì)復雜，過程多變， asme 只提出最小操作壓差的推薦值， （見表 21-1）（ 2） 對于無特殊要求的一般容器和管道，采用標準壓力設計準則：最小設計壓力=mnop+標準操作壓差。標準壓差由工程公司規(guī)定。如有的公司規(guī)定：普通型安全閥為10%maop或1075psi （取其中較大的值） ； 先導

16、型安全閥為 5%mnop 或 1025ps（i 取其中較大的值）。而設定壓力w設計壓力（對于單個安全泄放裝置）（ 3）對于有特殊要求的容器和管道，采用特殊壓力設計準則，根據(jù)要求（流體性質(zhì)和價值、過程特征，以及環(huán)保和安全法規(guī)）提高操作壓差 :最小設計壓力=mnop+殊的操作壓差（見 21.2.4.1節(jié)、 21.2.4.3節(jié)、表21-1表 21-5）對于爆破片裝置，用操作比代替操作壓差。16.3.5 對于在獨立壓力系統(tǒng)中的設備和管道， 根據(jù)安全泄放裝置設置的位置，對每個設備按相對位置（上游或下游） ，設計壓力需作相應的調(diào)整。（見 21.2.3節(jié)和圖 21-4）17.閥門選用導則17.1 前言一般閥

17、門選用都參照同類工藝過程， 或借鑒相似裝置的經(jīng)驗。 新的化工技術的閥門選用 （特別是關鍵閥門） 都由專利商或工藝包提供方確定?，F(xiàn)代石油化工發(fā)展迅速， 新產(chǎn)品和新工藝層出不窮， 本節(jié)試圖對于新的工藝過程選用閥門；或者判斷現(xiàn)有裝置的閥門選用是否合理，從工藝系統(tǒng)和管道設計角度提出一些通用的準則。選用閥門必須熟悉閥門的型式，結構和功能，但是閥門作為化工裝置的重要組成部分，合理選用閥門所考慮的范疇應擴大到化工工藝、過程系統(tǒng)、管道設計、環(huán)保和安全、外部環(huán)境、相關法規(guī)和標準及經(jīng)濟性等等。下面對各種條件和因素作一說明。17.2 閥門選用需考慮的條件及一般導則17.2.1 流體的性質(zhì)17.2.2 流動條件17.

18、2.3 工藝（過程）系統(tǒng)設計條件（ 1）系統(tǒng)操作模式要求的閥門功能（ 2）在各種工況下的操作條件和流動參數(shù)（ 3）閥門的上游和/或下游的管道組成件及設備的水力學條件。（ 4）系統(tǒng)設計壓力和設計溫度的確定17.2.4 管道設計條件（ 1）閥門的上游和下游的管道走向（ 2）閥門的上游和/或下游的設備型式和布置及管道組成件的布置（ 3）閥門附近的設備和管道布置（ 4）根據(jù)壓力管道相關“規(guī)程”和“規(guī)范”確定管道等級，gc1級管道用閥門應符合相關規(guī)定。17.2.5 外部環(huán)境17.2.6 化工安全設計要求17.2.7 相關法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范和標準環(huán)保和安全、質(zhì)量監(jiān)察容器、管道、設計閥門質(zhì)量和檢驗，泄漏試驗，耐火試驗等。17.2.