压力容器的超压泄放装置课件.ppt
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1、压力容器的超压泄放装置,压力容器安全管理工程,2022/12/10,2,第一节、超压泄放装置与安全泄放量第二节、超压泄放装置安全阀第三节、爆破片第四节、爆破片和安全阀的组合使用,2022/12/10,3,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,超压泄放装置的作用压力容器通常在正常的工作压力下是可以安全运行的。但由于某些物理化学过程或化学反应过程等因素使容器内的压力升高,超过了容器允许承受的压力,使它可能失效并由此造成更大事故。超压压力容器内的实际压力超过设计压力(或超过最大工作压力)。,2022/12/10,4,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,可能产生超压的情况:(1)自身不产生压力的容器输入气量
2、 输出气量,压力上升超压;管道被异物堵塞(包括腐蚀产物),压力上升;阀门操作失误(出口阀关闭),压力上升。(2)较高压力系统的介质经减压阀进入较低压力系统的容器,因减压阀失灵而形成超压。换热中的管子渗漏使高压侧介质流入低压壳层等情况,导致超压。,2022/12/10,5,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,可能产生超压的情况:(3)容器装料过量,如球形贮罐物料安全线为85,其余为气压区。(4)反应器中产物体积有增加的化学反应剧烈,失控超压。为保证压力容器的安全操作,防止超压事故的发生,在压力容器上装设超压泄放装置。超压泄放装置是一种为保证压力容器安全操作,防止产生过量超压的安全附件。,2022/
3、12/10,6,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,安全泄放装置的性能要求:(1)当容器在正常操作压力下运行时,它不影响容器的工作;(2)一旦容器内的压力超过规定时,它能自动开启,把容器内部分介质或气体迅速喷出,使容器内的压力保持在容许的范围之内,达到保护容器的目的;(3)具备自动报警的作用。,2022/12/10,7,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,一、超压泄放装置的设置原则(1)在生产过程中因物料的化学反应,可能使压力增加的容器应单独设置超压泄放装置(如反应器、高压聚合设备等);(2)容器内的介质压力因受热而升压较高,且容器与其它设备连接处装有阀门,应单设泄放装置(如换热器等);(3)液化
4、气容器(如球形贮罐);(4)压力源经过减压后进入容器,P设压力源P,在容器上线进口处设泄压装置;,2022/12/10,8,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,不用设置或单独设置泄放装置的情况(1)P工(最大允许承受压力)P(压力源压力);(2)系统中,有多个设计压力相同的容器,连接无阀门,流阻小,可视为一个容器系统,只需在该系统中容器承压最危险的部位装超压泄放装置。,2022/12/10,9,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,二、超压泄放装置的性能1、安全阀通过阀瓣的开启而泄放出流体介质,以降低容器内压力的一种特殊阀门。它不借助于外力而利用介质本身的力来排出额定数量的流体,以防止压力超过额定的
5、安全值。当压力回复正常后,阀门再行关闭并阻止介质继续流出。优点仅排放压力容器内高于规定的部分压力;自动关闭;重复多次使用,安装调整也比较容易。缺点密封性比较差,会有轻微的泄露;阀的开启有滞后现象,因此泄压反应较慢;介质为不洁净气体时,阀有被堵塞和阀瓣有被黏住的可能。,2022/12/10,10,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,二、超压泄放装置的性能1、安全阀适用范围适用于介质比较洁净的气体;密封要求不高的情形;具有毒性和易燃、易爆介质的设备一般不能采用。选用排放量必须大于设备的安全泄放量;根据设备的工艺条件和工作介质特性选用安全阀的结构形式;,2022/12/10,11,第一节 超压泄放装置
6、与安全泄放量,二、超压泄放装置的性能2、爆破片能够因超压而迅速动作的压力敏感元件为爆破片。由爆破片和支持器等装配组成原理:当爆破片两侧压力差达到预定温度下的预定值时,爆破片即可动作,泄放出压力介质。优点密封性能好;泄压反应速度快;适用范围广;压力容器内介质所含污染物对爆破片的影响小缺点爆破片不能重复使用;破裂后压力容器必须停止运行;爆破元件长期处于高应力状态,容易因疲劳而过早失效,因而元件寿命较短,需定期更换。,2022/12/10,12,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,二、超压泄放装置的性能2、爆破片适用范围-253480甚至更高;7kPa800MPa;开孔8mm10m,甚至更大;酸碱盐类
7、腐蚀介质都适用。选用容器内可能发生压力急剧升高的化学反应,或介质具有剧毒性的容器;压力波动大,超压机会多的容器不易采用;,2022/12/10,13,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,二、超压泄放装置的性能3、安全阀爆破片组合装置具有阀型和断裂型的优点,可以防止单独使用安全阀的泄露问题,又可以在完成排放过高压力的动作后恢复容器的继续使用。选用介质具有腐蚀性的液化气体,或剧毒、稀有气体的容器;安全阀有滞后,不能用于器内升压速度极高的反应容器。,2022/12/10,14,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,三、压力容器安全泄放量压力容器在需要作超压泄放时,若单位时间内泄放的量小于介质聚集的量,则该
8、容器内的压力仍将继续上升,险情并未解除,仍有破裂的危险。只有当容器在单位时间内泄放的量等于介质聚集量,则容器内的压力不再升高,该泄放量便是容器的安全泄放量。亦即为保证容器安全,在单位时间内至少必须泄放的量。由于压力容器产生超压的原因不同,因此,计算安全泄放量的方法也有所不同。,2022/12/10,15,第一节 超压泄放装置与安全泄放量,三、压力容器安全泄放量1、压缩气体或蒸汽储存容器的安全泄放量1) 压缩气体或蒸汽容器(仅一个压力源)石油化工厂有很多贮存或处理压缩气体、蒸汽等压力容器,由于其压力源的压力比较稳定,不受外界干扰,因此,该容器的安全泄放量就是该压力源的最大生产能力。对于压缩机取1
9、小时(单位时间)的排气量,锅炉取1小时的蒸汽量为安全泄放量。2) 压缩气体(蒸汽)贮罐(多个源控制)这类容器如集气罐、蒸汽包等。它们可能同时受几个压力源控制或同时分散到几个使用区域去,这类容器的安全泄放量按该容器的最大管径,用下式计算:,2022/12/10,16,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,17,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,18,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,19,2、液化气体储存压力容器的安全泄放量 用以贮存或处理液化气体的压力容器,当环境温度
10、升高时,器内的液化气体受热蒸发,体积迅速增大,从而造成压力容器超压,危及容器的安全。 因此,应该按它在可能遇到的最不利的情况下的蒸发量来确定安全泄放量。 对于介质为易燃液化气体,或装设在有可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气体的压力容器,其安全泄放量要按容器周围发生火灾时的蒸发量来考虑。,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,20,当容器无绝热材料保温层时,其安全泄放量为 Ws=2.55 x105 FAr0.82/q kg/h式中 Ws容器的安全泄放量,kg/h; q在泄放压力下液化气体的汽化潜热,kJ/kg; F系数, 容器装设在地面下用砂土覆盖时,取
11、F=0.3; 容器在地面上时,取F=1; 容器设置在大于10L/m2min 喷淋装置下时,取F=0.6; Ar容器的受热面积,m2。压力容器的受热面积Ar,按下列公式计算,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,21,(1)半球形封头的卧式容器 Ar=Do L ( m2) (2)椭圆形封头的卧式容器 Ar= Do (L+0.3Do) (m2) (3)立式容器 Ar=Do L, (m2 ) (4)球形容器 Ar=D02 /2 (m2) 或从地面起到7.5m高度以下所包括的外表面积,取两者中较大的值。 式中 Do容器外径, m; L容器总长, m; L,容器内
12、最高液位, m。,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,22,当容器具有完善的绝热材料保温时,安全泄放量按下式计算 Ws=2.61(650-t)Ar0.82/q 式中 Ws容器的安全泄放量,kg/h; t在泄放压力下的饱和温度,; 常温下绝热材料的导热系数,kJ/mh,从表中查取。,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,23,Ar容器的受热面积,m2; 保温层厚度,m; q在泄放压力下液化气体的汽化潜热,kJ/kg 对于介质为非易燃液化气体的容器,而且装设在无火灾危险环境下工作时,安全泄放量可根据有无保温层分别选用
13、不低于上述两公式计算值的30% 。,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,24,表1 常用绝热材料,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,25,3、器内化学反应使气体体积增大的压力容器安全泄放量 由于器内介质的化学反应,使气体体积增大和压力升高的压力容器,其安全泄放量应根据容器内化学反应可能生成的最大气量,以及反应时所需的时间来决定。,第一节 超压泄放装置与安全泄放量三、压力容器安全泄放量,2022/12/10,26,压力容器安全技术思考题,第五章:压力容器的安全泄压装置1什么情况下,压力容器必须单独设安全泄压装置
14、?2什么是压力容器安全泄放量?3简述安全泄放装置的性能要求。,2022/12/10,27,额定泄放量的计算,安全阀的作用,安全阀的分类,安全阀的工作特性,安全阀的使用,2022/12/10,28,安全阀的作用,安全阀的作用 当压力容器内的压力超过正常的工作压力时能自动开启,将容器内的介质排出一部分,而当压力降至正常压力时,又能自动关闭,以保证压力容器不致因超压运行而发生事故。,2022/12/10,29,加载机构:重块式、杠杆式、弹簧式,阀瓣开启特性:微启式、全启式,气体的排放方式:半封闭式、敞开式、全封闭式,安全阀的分类,2022/12/10,30,重块式安全阀,利用重块来平衡内部流体作用在
15、阀瓣上的力,并通过加减重块的方式来调节阀的开启压力。,杠杆式安全阀,利用杠杆原理,在杠杆的一端使用重量较小的重锤,以获得较大的作用力来平衡内部流体作用在阀瓣上的力。,2022/12/10,31,杠杆式安全阀,安全阀原理图,GA49H-40型冲量安全阀,2022/12/10,32,弹簧式安全阀常用的安全阀,2022/12/10,33,全启式安全阀,阀瓣开启高度等于或大于阀座喉部直径的1/4,具有动作敏捷、排放量大,广泛应用于气体介质的系统上。,微启式安全阀,阀瓣开启高度为阀座喉部直径的1/201/40,开启与回座过程中阀瓣无突跳和突关动作,系统压力不会由此而引起剧烈的波动,适用于液体介质的系统中
16、。,2022/12/10,34,敞开式安全阀,阀盖是敞开的,使弹簧腔与大气相通,排放的气体直接进入周围的空间,有利于降低弹簧的温度。适用于介质为蒸汽、压缩空气以及无污染介质的系统上。,全封闭式安全阀,所排出气体全部通过排气管道排放,排气管排出的气体被收集起来重新利用或作其他处理。安全阀和排气侧要求密封严密,介质不能向外泄露。主要用于介质有毒、易燃和其他对大气造成污染的容器。,2022/12/10,35,安全阀型号的计算,标准阀门的型号由下列六个部分构成:,2022/12/10,36,安全阀型号的计算,表1 连接形式代号(2),2022/12/10,37,安全阀型号的计算,表2 结构型式代号(3
17、),2022/12/10,38,安全阀型号的计算,表3 密封面或衬里材料代号(4),注:由阀体直接加工的阀座密封面材料用“W”表示;当阀座和阀瓣密封面材料不同时,用低硬度材料阀体材料代号用汉语拼音字母表示。如表4所列。,2022/12/10,39,安全阀型号的计算,表4 阀体材料代号(5),注:PN1.6MPa的灰铸铁阀体和PN2.5MPa碳素钢阀体,省略本代号。型号示例:A42Y-16C表示:弹簧封闭全启式安全阀,法兰连接,密封面材料硬质合金,公称压力1.6Mpa,阀体材料为碳素钢。,2022/12/10,40,运动过程:,正常工作状态,阀瓣与阀座形成密封情况。,非正常时(即压力升高),阀瓣
18、开启,介质泄放。,恢复正常时,阀瓣回座到阀座密封面上,形成密封。,安全阀的工作特性,2022/12/10,41,安全阀的工作特性,正常工作状态的条件 前泄阶段,h=0,h=0,2022/12/10,42,安全阀的工作特性,回座阶段,3. 开启、泄放阶段,h=0,h0,开启,泄放,回座,关闭,2022/12/10,43,安全阀的工作特性,图:安全阀的运动过程,微启式,全启式,上述安全阀的运动过程如图所示:,2022/12/10,44,安全阀的额定泄放量是按安全阀的理论泄放量与额定泄放量系数的乘积。 额定泄放量系数即安全阀的泄放系数乘以减低系数(取0.9)的乘积。 安全阀额定泄放量与压力容器所需安
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