化工石化裝置中安全閥設(shè)置的探討

化工石化裝置中安全閥設(shè)置的探討

0基于于特定條件的多安全閥設(shè)置原油泄漏是原油工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中最重要的安全措施之一。傳統(tǒng)的安全閥設(shè)置一般是以最大泄放量工況為基礎(chǔ),根據(jù)API526規(guī)定選取相應(yīng)尺寸的安全閥。選取時(shí),泄放量在安全閥額定流通范圍內(nèi),只選取一個(gè)安全閥。這種設(shè)置方法簡(jiǎn)單、安全。在相同條件下,多安全閥設(shè)置是在保證足夠泄放量的前提下,以安全閥設(shè)置的合理性為目標(biāo),通過(guò)將一個(gè)大排量的安全閥合理地分成幾個(gè)小排量的安全閥,從而控制總泄放量有一個(gè)合理的泄放余量。這種設(shè)置方法與單安全閥設(shè)置法相比,在控制額定泄放量、減小火炬總管乃至整個(gè)火炬系統(tǒng)尺寸及其所需的公用工程用量、減少機(jī)械設(shè)計(jì)負(fù)荷、減小環(huán)境污染等方面有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。1安全閥的泄放余量下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)介紹單安全閥和多安全閥設(shè)置過(guò)程,特別說(shuō)明如何為系統(tǒng)選擇多個(gè)安全閥的方案。某壓力系統(tǒng)安全閥設(shè)定壓力為12ba,泄放溫度為60℃,泄放量為40000kg/h。單安全閥設(shè)置過(guò)程為首先根據(jù)PAI520標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算得到必需的泄放面積為42.85cm上面所列結(jié)果表明,安全閥個(gè)數(shù)增加有利于精確控制排放總量,同時(shí)表明當(dāng)安全閥設(shè)置由一個(gè)變?yōu)閮蓚€(gè)時(shí),增加效果最為明顯。對(duì)于安全閥泄放余量的選擇可以從如下幾個(gè)方面考慮:1)假設(shè)基礎(chǔ)。安全閥泄放量計(jì)算的假設(shè)基礎(chǔ)是建立在最苛刻的條件下;2)計(jì)算公式。API520中的安全閥計(jì)算公式是建立在理想氣體絕熱膨脹過(guò)程的基礎(chǔ)上,對(duì)于可壓縮氣體(Z<1.0)是個(gè)保守的計(jì)算方法;3)安全閥泄放余量即安全閥額定排放量大于需要泄放量;在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,安全閥泄放余量取10%~20%為宜。由于在安全閥計(jì)算和選擇過(guò)程中都存在一定的余量,所以一般單安全閥的設(shè)置,特別是對(duì)大排量的工況,往往會(huì)過(guò)度設(shè)計(jì)。綜上,兩個(gè)安全閥方案2為最優(yōu)。這個(gè)方案安全閥數(shù)量少,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;同時(shí)額定排放量控制精確。2安全閥泄放系統(tǒng)比較選擇單安全閥和兩個(gè)安全閥方案2形成的安全閥泄放系統(tǒng)進(jìn)行比較。通過(guò)對(duì)安全閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)尺寸,相關(guān)設(shè)備尺寸及其它方面的比較,說(shuō)明兩者的區(qū)別。2.1安全閥和火炬總管壓力安全閥出入口管線設(shè)計(jì)流量應(yīng)為額定泄放量,假設(shè)入口管線當(dāng)量長(zhǎng)度為50m,普通安全閥,動(dòng)被壓不超過(guò)超壓的10%,火炬總管壓力為0.05ba。表8列出了設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù):多安全閥系統(tǒng)排放管線尺寸比較小,有利于排放管線的布置。隨著排放管線尺寸增大,布置會(huì)越來(lái)越困難。2.2分液罐、液封罐、火炬柱及吹掃密封用公用工程消耗量的降低為了說(shuō)明排放量對(duì)火炬的影響由于火炬總管尺寸的減小,與之相關(guān)的分液罐、液封罐、火炬柱及吹掃密封用公用工程消耗量也隨之減少;同時(shí),火炬燃燒產(chǎn)生的廢氣、熱輻射和聲光噪音污染也相應(yīng)減少。2.3力學(xué)性能分析假設(shè)采用放空系統(tǒng),安全閥排放反力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表10:M分子量,kg/kmol;P排放點(diǎn)處?kù)o壓,barg。上述排放反力結(jié)果為靜態(tài)數(shù)據(jù),對(duì)于動(dòng)態(tài)過(guò)程做如下分析:由于多安全閥的設(shè)定壓力不同,安全閥工作時(shí),第一個(gè)安全閥先打開(kāi),當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到第二個(gè)設(shè)定壓力時(shí),其它安全閥再打開(kāi)。從第一個(gè)安全閥起跳到達(dá)到最大泄放量時(shí)的時(shí)間要大于一個(gè)安全閥的設(shè)置,所以多安全閥系統(tǒng)中排放反力在單位時(shí)間的變化要小于單安全閥系統(tǒng),這可以得出多安全閥排放時(shí)所產(chǎn)生的反力對(duì)相關(guān)設(shè)備的影響較小。2.4多安全閥設(shè)置特點(diǎn)上述對(duì)安全閥及其相關(guān)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了定量分析,表明了兩種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出的安全閥系統(tǒng)的差別。下邊將對(duì)其它有關(guān)經(jīng)濟(jì),環(huán)境,安全等方面的區(qū)別進(jìn)行定性說(shuō)明。(1)震顫和頻跳(2)根據(jù)API520I中規(guī)定,對(duì)多個(gè)安全閥的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),除第一個(gè)安全閥外,其它的安全閥設(shè)定壓力可以是第一個(gè)的105%此外,多安全閥可以有更高的超壓,可以用較小的泄放面積泄放相同的量。同時(shí)可以提高安全閥背壓,從而減小排放管線尺寸。(3)由于安全閥是非經(jīng)常操作設(shè)備,單安全閥設(shè)置中的是全尺寸備閥,每個(gè)閥(包括備閥)使用頻率低;多安全閥設(shè)置中,總有兩個(gè)閥是處于工作狀態(tài),而且備閥只是替代了一部分排量,大大增加了安全閥的使用率。考慮到設(shè)備折舊,多安全閥設(shè)置有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。(4)單安全閥設(shè)置方法中的排放管線管徑大,配管所需的連續(xù)占地面積和空間大,不利于合理利用空間,使管道設(shè)計(jì)和裝配變得的不靈活,有時(shí)甚者不能滿足排放管線與火炬總管的配管要求。(5)此外單個(gè)安全閥尺寸變小,重量變輕,有利于拆裝、維修和運(yùn)輸。3安全閥優(yōu)化改造綜上所述,通過(guò)對(duì)安全閥合理的設(shè)置,可以精確的控制安全閥額定泄放量,從而達(dá)到改善安全閥操作性