化工装置中安全阀的安装及管道设计

周文才，李 平

（1.佛山市华特气体有限公司，广东 佛山 528241；2.广东省工业气体行业协会，广东 广州 510380）

化工装置中安全阀的安装及管道设计

周文才1，李 平2

（1.佛山市华特气体有限公司，广东 佛山 528241；2.广东省工业气体行业协会，广东 广州 510380）

化工装置是工业生产中必不可少的设备之一，由于化工装置中的介质绝大部分具有易燃易爆、强腐蚀、剧毒等特性，所以确保装置的安全性非常重要。在化工装置中，安全阀最主要的作用就是保证装置安全。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。

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。

1 化工装置中安全阀的安装技术要点

1.1 化工装置中安全阀的设置原则

（1）在全气相、全液相或气相相通的独立压力系统中安装安全阀。

（2）若容器压力物料的来源处没有配备安全控制装置，或来源处的压力大于容器设计压力，则应当安置安全阀。

（3）在往复式压缩机各段出口，以及电动往复泵、齿轮泵等处的出口管道位置安装安全阀。

（4）若加热炉出口管道安装了控制阀、切断阀，则应当在控制阀或切断阀的上游部位配置安全阀。

（5）在引起电力、火灾、工艺、自控事故的超压部位设置安全阀。

（6）在凝气透平机的蒸汽出口管道处、液体产生热膨胀处以及因凝气积累产生超压的容器处安装安全阀。

1.2 安全阀的选型

（1）一般情况下，化工装置中多数安装的是弹簧全启式安全阀，属于普通型安装阀。但是，这种安全阀不适用于存在重石油馏分、蜡液、酚等介质的场所，尤其不能用于往复压缩机，会对安全阀造成损坏。

（2）气体排放或液体排放时，选用全启式安全阀；水蒸气排放时，选用带扳手的安全阀。

（3）对温度>235℃、压力>3MPa的气体用安全阀选用散热型安全阀，避免气体排放对弹簧造成冲击腐蚀问题。

（4）根据介质排放至大气的准许情况选用不同的安全阀，若准许排放，则选用开式阀帽安全阀；若不准许排放，则选用闭式阀帽安全阀；若排放的介质具备较强的危险性、腐蚀性、剧毒性，则要选用波纹管安全阀。

（5）在特殊情况下，应安装两个安全阀，使其互为备用。采用机械联锁装置作为安全阀的进、出口切断阀，从而保障安全阀能够满足容器的泄放面积要求。

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。

1.4 注意事项

（1）通常情况下，公共物料上的安全阀是排向大气的，所以并不需要安装备用的安全阀。如果是氮气或蒸汽物料上的安全阀，由于工艺要求相对比较严格，则应当设置离线备用安全阀，并在安全阀之前安装切断阀。

（2）对于间歇式操作的化工装置也不需要设置备用的安全阀，而排放至火炬工艺系统的安全阀则应当在其后加装切断阀，以此来断开安全阀与系统之间的连接。

（3）当安全阀主要用于工艺物料管道热膨胀时，无需设置备用的安全阀，但必须在安全阀的前面和后面分别设置切断阀，这类阀一般只在停机时起作用，化工装置正常运行的过程中，可以通过离线的方式进行校验。

（4）若是已经在安全阀之前加装了爆破片，则不需要设置备用的安全阀，并且也不需要在安全阀前设置切断阀，但必须在爆破片与安全阀之间的位置上加装压力表和放空阀。

（5）当3个或以上的安全阀以并联的方式相连接时，无需设置备用的安全阀，若是有特殊要求则可考虑加装离线备用安全阀，同时，应当在各个安全阀之前全都加装切断阀。由于一些化工装置比较庞大，一旦发生紧急事故时排放量非常大，所以要并排设置多个安全阀，每个安全阀的定压均不相同，具体设计时，应从前到后逐次提高。

2 化工装置安全阀的进出口管道设计

2.1 化工装置安全阀的进口管道设计

（1）在没有特殊要求的前提下，安装在液压系统上的安全阀应当尽可能选用微启式，而大型化工装置中的安全阀则应当选用全启式，同时安全阀入口管道的直径不得小于安全阀本身的入口直径。在常规的设计工程中，入口隔离阀的最小流道面积必须大于等于安全阀的入口面积。

（2）如果化工装置安全阀的进口管阻力降过大，则会引起安全阀不规则震颤。由于化工装置上的安全阀除了需要防止管道内部以及容器的压力超压之外，还需要对液流的正常运行起保护作用。鉴于此，安全阀的进口压力不宜过大，通常情况下，应当低于定压的3%。在具体设计过程中，可以采取如下措施减少压力降：

1）可将安全阀设置在出口管的上方或是容器的顶部位置处，同时在进行配管时，管路应当尽量设置的短一些，并且应当确保安全阀的位置与被保护的管道或是设备之间的距离较近，这样能够使安全阀的保护作用获得最大程度地发挥。

2）在没有特殊要求的前提下，安装在化工装置或是管道上的安全阀的接管直径可与进口直径相等，也可以大于进口直径1～3级，但决不允许超过3级。

3）在具体设计过程中，必须对压力脉冲的影响予以充分考虑。

4）若是选用先导式安全阀，则必须设置两个连接管，此时进口管的压力降将不受定压3%的限制。5）安全阀的进口位置处必须使用长半径的弯头。6）应当将安全阀设置在高于出口排放管道的地方，以免形成袋形影响排放效果。

7）安全阀必须远离波动源，尽可能将之设置在压力最稳定的位置处。同时，在设置过程中，应当采取相应的防堵管措施，以免出口管路堵塞。

2.2 安全阀出口管设计

（1）必须满足流速要求。通常情况下，化工装置中的介质绝大多数都是易燃易爆、剧毒和腐蚀性极强的液体，为了避免对环境造成污染，必须对安全阀开启之后所排放出来的液体进行严格控制。HG/T 20570.2-95中对安全阀出口管的直径给出了明确规定，即出口管的直径不得小于安全阀的出口直径，这是安全阀出口管设计时必须重点注意的环节。为此，在对化工装置安全阀出口管进行设计的过程中，应当确保安全阀的出口截面积≥排放管的截面积。如果有很多安全阀一起向总管进行排放时，所有安全阀的总排放量不得超出总管的承受能力。

（2）出口管道压力设计。在具体设计过程中，应当先对管道背压值进行准确计算。通常情况下，背压值不得超过定压的10%。同时，应当采取有效的措施对安全阀排放过程中的反作用力进行处理，可以按照相应的反作用力计算方法求出其大小，然后以此为依据，布置固定管架对管道进行支撑，以此来减少或消除反作用力的影响。

（3）当化工装置安全阀的出口介质允许向大气中进行排放时，管口不得朝向有行人经过的区域、电缆以及临近设备，管口的高度要尽可能设置的高一些。

（4）在对排放烃类气体的安全阀出口管道进行设计时，必须设置相应的灭火蒸汽管或是氮气管，而重组分气体安全阀的出口管道应当接火炬管网。

（5）在设计时，应当避免可能造成排放管阻塞的情况发生，如果有必要的话应当设置排泄孔，借此来防止雨雪、冷凝液等在排放管中积聚。必须注意的是，安全阀排放应当导至安全的地点，尤其是危险介质的排放及疏液。

3 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。

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The Installation of Safety Valve and Pipeline in Chem icalPlantDesign

ZHOUWen-cai1，LIPing2
(1.FoshanWaltGasCo.,Ltd.，Foshan Guangdong 528241；2.The IndustrialGases Industry Association ofGuangdong Province，Guangzhou 510380，China)

The chemical plant is one of the essential industrial production equipment,chemical plantbecause the vast majority of themedia have flammable,highly corrosive,toxic and other characteristics,so to ensure the safety of the device is very important.In the chemicalplant,themost important role is to ensure the safety valve device security.For this reason,the safety valve installation techniques in this article from the chemical plant in the startof the inlet valve and outlet pipe design are analyzed.Expect to be able to improve the security of chemical facilities have some help through this study.

chemicalplant；safety valve；pipeline design

TH134

B

1672-545X（2014）04-0192-03

2014-01-08

周文才（1984—），男，广东汕头人，技术员，大学本科，学士学位，主要从事各种特种气体产品的开发和研究工作。