化工装置中安全阀的安装及管道设计

化工装置中安全阀的安装及管道设计

朱林军

中化二建集团有限公司山西省太原市030021

摘要：在化工生产过程中，为了防止压力容器、锅炉和管道等受压设备因火灾、操作故障或停水、停电造成压力设备超过其设计压力而发生爆炸事故，应设置超压用的安全泄放装置，使系统能及时泄压。基于此点，从化工装置中安全阀的安装技术要点入手，对安全阀的进口管和出口管设计进行了分析。期望通过本文的研究能够对提高化工装置的安全性有一定帮助。

关键词：化工装置；安全阀；管道设计

安全阀指的是在启闭件由于受到外力作用在长期保持关闭状态下，可能因为管道中介质压力上升在超过标准安全范围而出现危险的保护装置，其能够自动将介质排放来达到减轻压力、保障化工装置使用安全性的效果。在2013年，我国安全阀市场规模逐渐扩大，在设计方面也正日益完善。为了加强对安全阀安装要点研究以及加深化工装置中管道设计了解深度，本文以安全阀与化工装置为主线，分析了化工装置中安全阀的安装技术要点，研究了化工装置安全阀的进出口管道设计，旨在优化安全阀安装步骤，提升管道设计合理性，从而进一步提升化工装置使用安全性。

一、化工装置中安全阀的安装技术原则要点

1.1化工装置中安全阀的设置原则

（1）在装有切断阀进行切断隔离的独立压力系统中安装安全阀，这种类型的系统通常都为全气相、全液相或气连通的介质；（2）原先容器或管道的物料进口压力处未设置安全阀的须安装安全阀，且安全阀的额定压力值比容器或管道的物料进口处压力小的，必须安装安全阀；（3）某些装置的每段出口管道位置都应当安装安全阀，如往复式压缩机、电动往复泵等；（4）对于加热炉装置而言，如果已在其出口管道安装有控制和切断阀，则应当在其上方安装安全阀；（5）在装置中容易引起水、电、火和爆破等安全事故的部分安装安全阀；（6）对于凝气透平机装置而言，安全阀应当安装在其蒸汽出口部位的管道处、液体发生热膨胀处以及凝气积累可能导致压力超高的容器处。（7）液体因两端阀门关闭而产生膨胀的部位，必须安装安全阀；（8）容器或管道顶部工作压力不小于0.1MPa的必须安装安全阀；（9）对于一些顶部操作压力不小于0.03MPa的设备装置必须安装安全阀，如蒸馏塔和汽提塔等；

1.2安全阀的选用

（1）安全阀适用于清洁、无颗粒和低粘度的流体。（2）在化工生产装置中，一般只选用弹簧式或先导式安全阀。（3）一般可燃、易爆或有毒介质应选用封闭弹簧式安全阀，并将泄放介质引至安全地点；蒸汽或压缩空气等可选用不封闭弹簧式安全阀。（4）排放不可压缩流体时，宜选用微启式安全阀，也可选用全启式安全阀；排放可压缩流体时，应选用全启式安全阀。（5）当介质具有腐蚀性、易结垢、易结焦，会影响安全阀弹簧的正常工作时，可选用平衡波纹管式安全阀。但平衡波纹管式安全阀不适用于酚、蜡液、重石油馏分、含焦粉等介质上以及往复压缩机场所，因为在这些情况下，波纹管有可能被污染或被损坏。（6）排放水蒸汽或空气时，可选用带扳手的安全阀。当介质压力达到指定压力的75%以上时，能利用扳手将阀瓣提升。（7）考虑背压力时，对于弹簧式安全阀，背压不超过整定压力的10%时，选用普通型弹簧安全阀；背压大于整定压力的10%而小于30%时，选用平衡波纹管式安全阀；背压大于整定压力的30%而小于60%时，选用先导式安全阀。（8）对于要求安全阀的密封性能特别好的场合，可选用先导式安全阀。另外，大口径、大排量及高压系统可选用先导式安全阀。

1.3安全阀的安装技术要点

（1）一般情况下，安全阀要垂直安装于管道或设备上；在容器、换热器、液体管道等特殊部位安装安全阀时，可进行水平安装。（2）选择易于操作和检修的部位安装安全阀，为安全阀预留充足的空间；避免在水平管道的死端安装安全阀，以防止液体或固体积聚。（3）对于重量大的大直径安全阀的安装，应当设置吊杆，为其拆开后吊装提供便利条件。（4）在安装安全阀之前要对安全阀进行测试，检验安全阀是否具备良好的密封性。同时，还要确保安全阀出口处不存在任何阻力，避免安全阀处于受压工作状态。

二、化工装置中安全阀的安装技术

（1）安全阀选型完成准备安装时，应首先对安全阀进行测试检验，保证其封口密封良好、其承受压力大于装置内最大压力，并且安全阀出口畅通无阻挡；（2）安全阀的安装方式，除了热换器、气体管道以及容器等特殊装置采用水平安装，其他情况下通常都使用垂直安装于装置表面；（3）安全阀的安装部位应当选用在易于维护且方便操作的部位，严禁把安全阀安装在水平管道的死端，避免管道内介质积聚产生隐患；（4）在进行较大的安全阀安装时，为了方便将来安全阀拆开后吊装需要进行加设吊杆。

三、化工装置安全阀管道设计

3.1化工装置中安全阀的进口管道设计

安全阀入口管道的最大压力损失通过最大流量计可计算出损失值，应设计在安全阀定压的3%范围以内，且为入口压力损失、管道阻力和切断阀阻力之和。（1）安全阀的安装时注意位置应当合理，尽量贴近被保护的设备或管道；（2）安全阀于设备或管道的接管公称直径最大允许在入口直径的3倍内；（3）安全阀入口管道的直径不得小于入口的管径，且异径管的连接也应该与安全阀的入口处相近；（4）安装连接时采用不小于1.5DN的长半径弯头；（5）在安装时应考虑并估算压力脉动值；（6）多个安全阀联动安装时，进口主管截面积应大于等于格支管截面积之和；

3.2化工装置中安全阀的出口管道设计

（1）当管道或设备内介质需要排向大气时，要注意排出口的位置及附近的建筑和设施，确保安全；（2）安全阀排放管排向大气时，端部切成平口，使排出物迅速排出，远离平台等有人之处，靠近阀门出口低点处开设直径6-10mm的小孔，以免雨、雪或冷凝液积聚在排出管内；（3）安全阀排出管直接接入泄压总管时，公称直径大于等于50mm的支管顺流向45°斜接在泄压总管的顶部，公称直径小于等于40mm的支管可垂直接入泄压总管顶部；（4）湿气体泄压系统排放管内不得有袋形积液处，安全阀出口管道的高度应比泄压总管高。如果有特殊的情况需要其低于泄压总管，则应在出口管道的下方做好相应的排液措施，以免低点积液；（5）安全阀出口管道和泄压总管宜设3‰的坡度，对于干气系统可不设坡度；（6）平稳水平地安装阀门上的闸阀阀杆，加强阀杆的安装连接牢固度，避免其下降引起管道堵塞；（7）对于有液化烃流入的管道，因液化烃导致介质气化降低管道温度的，则应使用体温刚体并配备相应的伴热保温装置；（8）在清理时会用到蒸汽进行吹扫的管道，应考虑、计算由蒸汽产生的膨胀指数及可能产生的对安全阀的影响；（9）管道布置时充分考虑由于泄压排放引起的反作用力，合理设置支架；（10）几个安全阀并联安装时，出口主管截面积应大于等于格支管截面积之和。

结束语

总而言之，在化工生产中，化工装置的运行安全性尤为重要，而想要进一步确保装置的安全、可靠、稳定运行，就必须做好安全阀的安装及其管道设计工作。只有选择最适合化工装置的安全阀类型，并对管道进行合理设计，才能真正使安全阀的作用得以最大限度的发挥，从而为装置的安全运行提供可靠保障。

参考文献

[1]王海燕．浅析化工装置安全阀进、出口配管的设计田[J]．化工管理，2013（14）：248．

[2]张博，穆柯．浅谈安全阀在化工及管道上的安装设置[J]．中国石油和化工标准与质量，2013（19）：53．

[3]张旭江，牛晓彦．化工装置中蒸汽管道的设计[J]．科技致富向导，2012（26）：279

[4]马峻．结合实例分析化工装置工艺管道设计的合理性[J]．中国石油和化工标准与质量，2013（o5）：80．