化学爆炸时化工设备的安全泄放设计

付强

摘要：化工厂生产过程中一旦发生安全事故就会导致后续生产过程面临极大风险，甚至导致出现安全事故，因而具有相当的重要性。

关键词：化学爆炸;化工设备;安全泄放

1化学爆炸问题

在化学爆炸发生的时候，化工设备的危险性会急剧上升，如果没有做好设备安全泄放设计，就会造成不可估量的后果。所以，必须要针对化学爆炸时的化工设备安全泄放进行有效设计。主要集中论述了化学爆炸时化工设备的安全泄放设计，分析了设计的具体的方法和要求，希望能够为今后的设计工作提供参考，提升今后化工设备的设计水平。针对化学爆炸状况，化工设备的安全性关乎建筑和居民的安全，因此，必须要对化学爆炸时的化工设备安全泄放进行科学设计，确保其能够具有较高的安全性能。

2化工设备的安全泄放问题

化工设备，即化学工业生产中所用的机器和设备的总称。化工生产中为了将原料加工成一定规格的成品，往往需要经过原料预处理、化学反应以及反应产物的分离和精制等一系列化工过程，实现这些过程所用的机械设备的统称。通常可分为两大类：化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种破碎机，过滤器、离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机等。化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、塔器、反应器、散热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、吸附设备、普通分离设备等。方式一：只安装一个安全阀，且安全阀的前后不加截断阀。方式二：只安装一个安全阀，且安全阀的前后应加截断阀。方式三：只安装一个安全阀，且安全阀的前后应加截断阀及副线阀。方式四：只安装一个安全阀，且安全阀前再装上一组爆破片;在爆破片及安全阀之间，安装有可供在线校验使用的四通组件接口。方式五：只安装一个安全阀，且安全阀前再装上一组爆破片;在爆破片及安全阀之间，安装有可供在线校验使用的四通组件接口，且爆破片前和安全阀后又分别加装一个截断阀。方式六：指同时安装两个安全阀，且在每个安全阀前后加装一个截断阀，使安全阀可互为备用的情况。

3超压原因和安全泄放量的一般分析

如果超压原因之间不存在工艺或机械或电气之间的联系，或如果可能相继发生超压的原因所间隔的时间很长，足以对它们进行单独的分类，那么包括外部火源在内的超压原因都被认为是独立的。如果这些原因是独立的，那么能引起超压的两个或多个同时发生的情况将不假定。发生超压的原因很多，如容器出口关闭、止回阀故障、公用工程故障、工艺变化和化学反应、水力膨胀、外部着火，等等。针对以上两种管道安全阀常见单元进行分析，容积式泵和压缩机的出口管道发生超压的主要原因是出口管道阀门关闭或出口管道发生堵塞，两端阀门关闭的液体管道发生超压的主要原因是由液体受热膨胀引起的。确定需要泄放的液体或蒸气量是根据输入的净能量推算出来的。两种能量输入最普遍的形式就是：（1）热输入即通过汽化或热膨胀过程引起的间接压力输入;（2）来自高压源引起的直接压力输入。超压可能是由其中一个或两个原因引起的。此外，还应考虑压力、温度及组份的影响。

4化工爆炸时化工设备的安全泄放设计方法

4.1安全阀技术

安全阀技术是最早出现的一种防超压安全泄放技术，由于其应用经验丰富，至今仍处于被优先选用的地位。安全阀技术有两大技术性能：其一为排放性能;其二为密封性能。前者要求安全阀能在给定压力下启跳，而且能在排放完一定数量的压力介质后及时回座;后者要求它在关闭状况时保证密封。保证安全阀排放性能的技术指标有：开启压力、开启高度和启闭压差。检验其密封性能的技术指标是泄漏率。由于结构和性能上的优点，弹簧式安全阀已在大多数场合下取代了其他形式的安全阀（如：重锤式）。弹簧安全阀在开启压力下不能迅速开启，导致很大的压力升高的缺点，也由利用反冲原理设计的反冲机构有效地被克服了。但由此产生的不良后果是安全阀的启闭压差增大。实际上，这种全启式安全阀由于介质的反冲力，使其开启后阀瓣所受的介质作用力有时可增至介质对阀瓣冲出力的2倍左右。现有安全阀的另一致命弱点是泄漏。一只即使在出厂检验时泄漏率为零的安全阀，在使用一段时间后，也会产生泄漏。这是由于安全阀在使用中，周围介质温度的变化（特别是当安全阀安装在露天时）会引起密封面变形。另外，密封面受到工作介质的浸蚀等，都会导致微量泄漏。微量泄漏的出现，会加剧介质对密封面的浸蚀，同时由于介质通过泄漏处产生节流，造成密封面径向温度梯度，从而引起密封面翘曲，这又促使泄漏增加。由于这些因素互相作用的结果，最后导致安全阀不能继续使用。安全阀的泄漏，可造成可观的经济损失。产品的技术性能很难符合要求，例如规定蒸汽用安全阀的开启压力误差应小于±3%，启闭压差应小于7%的开启压力，但实际产品的启闭压差有时高于15%的开启压力，在做定压试验时，当安全阀启跳几次后，其开启压力误差可达20%以上。泄放系数！是考虑安全装置阻力时，介质在单位时间内的实际质量排量与同一介质在同一参数和同一压差下通过理想喷嘴时的理论排量之比，泄放系数取决于安全裝置的结构、流道部分的形状和尺寸比例以及内壁的粗糙程度。这里，安全装置的形状和尺寸比例具有决定意义。可以认为，安全装置的泄放系数与雷诺数无关，因而也就与介质的性质和参数无关。这是因为经过安全装置的流动通常是在大大高于临界雷诺数的情况下发生的，所以流道的几何相似足可保证流动的相似性。

4.2爆破片技术

与安全阀不同，爆破片没有统一的技术性能，不同形式的爆破片具有不同的适用性能。爆破片技术有两大技术关键：其一为爆破压力;其二为泄放能力。前者要求爆破片在给定压力下准确爆破，后者要求它在爆破后能及时地将“多余”的介质释放出去。对爆破片在快速超压时的动态爆破特性，目前研究得还不够充分。现有研究结果表明，在类似于化学燃爆（可燃气体、粉尘燃爆）这样的快速超压下，爆破片的爆破压力与升压速度成正比。但这一结论只限于爆破片不受燃爆介质的温度影响的场合。堆焊结束后，可用手提砂轮机或磨光机将堆焊面高出钢板部分适当修磨，使边缘与钢板平滑过渡，以减少应力集中。若发现焊接缺陷，必须严格清除，然后补焊。对于特别重要的部位，堆焊后进行渗透探伤或磁粉探伤，以确保修理质量。以上是锅炉维修中运用堆焊技术所需注意的技术环节，其实效性已被实践证明，不可忽视。

5结束语

化工设备的运行对于生产整体过程有着直接的影响效果，如果一旦发生化学爆炸，很可能会导致设备出现泄露事故，要避免这样的问题需要有关工作人员共同努力。

参考文献：

[1]蔡涛，霍有利，许晓丽.论FPSO安全消防系统设计类型[J].石油和化工设备，2019，22（01）：77-79.

（作者单位：沈阳科创化学品有限公司）