1、刍议化工工艺安全阀的设计与计算【摘 要】安全阀的设计选用是化工工艺设计中的重要内容，在满足工艺要求的前提下，采用科学合理的方法进行计算和确定合适的安全阀的型号，不仅能保证设备和管路系统的正常安全运行，而且能降低工程投资，方便日常操作。 【关键词】 化工工艺设计 安全阀设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 在化工工艺设计中为了保护设备或管路系统的安全，一般会设置安全附件，常见的有安全阀和爆破片。安全阀是根据压力系统的工作压力自动启闭的一种安全保护阀门，一般安装于封闭系统的设备或管路上。当设备和管道内压力超过安全阀设定压力时，安全阀将自动开启泄压，使设备或管道内介质压力在设定压力
2、之下，保护设备或管道正常工作，防止发生意外，减少损失。 安全阀的分类 根据其整体结构及加载机构的不同，安全阀可以分为重锤杠杆式、弹簧式和脉冲式三种。 1. 重锤杠杆式安全阀 重锤杠杆式安全阀是利用重锤和杠杆来平衡作用的阀瓣上的力。重锤杠杆式安全阀结构简单，调整容易而又比较准确，所加的载荷不会因阀瓣的升高而有较大的增加，适用于温度较高的场合，过去用得比较普遍，特别是用在锅炉和温度较高的压力容器上。但重锤杠杆式安全阀结构比较笨重，加载机构容易振动，并常因振动而产生泄漏；其回座压力较低，开启后不易关闭及保持严密。 2. 弹簧式安全阀 弹簧式安全阀是利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的力。螺旋圈形弹簧
3、的压缩量可以通过转动它上面的调整螺母来调节，利用这种结构就可以根据需要校正安全阀的开启（整定）压力。弹簧安全阀结构轻便紧凑，灵敏度较高，安装位置不受限制，而且因为对振动的敏感性小，可用于移动式的压力容器上。这种安全阀的缺点是所加的载荷会随着阀的开启而发生变化，即随着阀瓣的升高，弹簧的压缩量增大，作用在阀瓣上的力也跟着增加。这对安全阀的迅速开启是不利的。另外，阀上的弹簧会由于长期受高温的影响而使弹力减小。用于温度较高的容器上时，常常要考虑弹簧的隔热或散热问题，从而使结构变得复杂起来。 3. 脉冲式安全阀 脉冲式安全阀由主阀和辅阀构成，通过辅阀的脉冲作用带动主阀动作、其结构复杂，通常只适用于安全泄
4、放量很大的锅炉和压力容器。 安全阀的选用原则 排放气体或蒸汽时，选用全启式安全阀； 排放液体时，选用全启式或微启式安全阀； 排放有剧毒、强腐蚀性、极度危险的介质，应选用波纹管安全阀； 液化石油气汽车槽车或液化石油气铁路罐车用安全阀，一般选用全启式内装安全阀； 液化气储罐及机泵进出口跨线用安全阀一般选用弹簧全启封闭式安全阀，管道膨胀线用安全阀一般选用弹簧微启封闭式安全阀； 若要求对安全阀做定期开启试验时，应选用带提升扳手的安全阀。当介质压力达到开启压力的 75%以上时，可利用提升扳手将阀瓣从阀座上略为提起，以检查安全阀开启的灵活性； 三，安全阀的操作参数 1. 定压（Ps）：安全阀的定压即为安全
5、阀的开启压力，其数值必须小于或等于设备或管道的设计压力。 当安全阀的定压等于设备设计压力时，可查表 3.1 安全阀的定压表 3.1 安全阀定压表 2. 积聚压力（Pa）：安全阀的积聚压力为安全阀的最高泄放压力与其定压之差。在油安全阀的最高泄放压力与其定压之差。在油倍，即 Pa=0.1Ps 。 3. 最高泄放压力（Pm）：安全阀达到最高泄放能力时的压力即为安全阀的最高泄放压力。 4. 背压（P2）安全阀的背压为安全阀开启前泄压总管的压力与安全阀开启后介质流动所产生的流动阻力之和。 5. 回座压力：安全阀的回座压力介于安全阀的操作压力与定压之间。当定压高于操作压力的 10%时，回座压力一般高于操作
6、压力的 5%。 四，安全阀的排放能力计算： 4.1 液化气储罐用安全阀由于液化气的主要成分是 C3、C4 的烷烃和烯烃，还有少量的乙烷、乙烯、戊烷等。其饱和蒸汽压较高，所以液化气一般采用球罐或卧式罐储存。根据规范的要求，在每台液化气储罐上设置 2 个安全阀，其中一个安全阀的定压可取最高操作压力加上0.18MPa，或储罐的设计压力这两者中的较小值。另一个安全阀的定压可取第一个安全阀定压的 1.051.1 倍，但不应超过设备的设计压力。 我们以容积 V=1000m3（=12.3m）的不保温球罐，储存 40的丙烯为例进行安全阀的计算。 （1）储罐的操作压力：取 40丙烯的饱和蒸汽压力，即 P=1.7
7、MPa (a)。 （2）安全阀的定压：根据表 3.1-1，取 Ps=P+0.18 =1.88 MPa(a)。（3）安全阀的背压：由于油库库区一般不设置火炬设施，安全阀的放空口采取高出相邻最高平台 3 米以上就地放空的方式，所以安全阀的背压取大气压。即 P =0.1 MPa(a)。 （4）储罐的安全泄放量： 式中：WS - 储罐安全泄放量，kg/h； q- 在泄放压力下液化气体的潜热，kJ/ kg；q=304.05 kJ/ kg F- 系数，取 F=1 ； A r- 容器受热面积，m2； （5）安全阀的排放能力及喉径计算： 五，安全阀选用的注意事项 1.在安全阀的选用过程中，所选用的安全阀的实际喷嘴面积一定要稍大于计算需要的安全阀的喷嘴面积。如果实际选用安全阀的偏小，则介质泄放不及时，容易使受压设备受损；如果实际选用安全阀的偏大，则安全阀回座时容易产生振动，形成所谓的喘振现象，不仅噪声大，而且降低安全阀的使用寿命。 2.所选用的安全阀的主体材质要根据输送介质情况确定，一般油品、油气选用碳钢材质，腐蚀性介质选用不锈钢材质。 3.所选用安全阀的接口法兰标准及制造标准需与整个工程采用的标准相统一，便于采购及施工。
