安全阀选型(顺景阀门有限公司)

管壳式换热器安全阀的设计与选择

通过实例分析了管壳式换热器设计选型中各种因素引起的超压事故，给出了各种事故工况下安全阀安全泄放能力的计算方法，以指导安全阀的设计选型。说明安全阀的精确设计需要针对性，以满足安全系统的技术经济要求。本文由上海五岳泵阀制造有限公司总结

随着工艺现代化的不断提高，各种生产设备和生产工艺的组织和配置越来越庞大和复杂，人们开始意识到安全的重要性。在现代化工厂，为了防止系统超压引起的安全事故，工程设计对安全系统的要求越来越高，对安全阀的设计要求也越来越严格。除了GB150对压力容器超压泄放装置的相关规定和要求外，国内外的一系列标准也对安全泄放装置的设计、选择和计算提出了更为详细的分类和计算

规则。

2过压分析

对比国内外安全泄放装置的设计标准，我们发现GB150提出了各种盛装压缩气体或水蒸气和液化气的容器的安全泄放能力的计算方法，但没有具体划分容器超压的原因；在API520和API521中，对安全阀引起超压的原因进行了较为详细的划分和分析，对安全阀在各种事故工况下的泄放能力提出了不同的计算方法，在化学工业部HG/T.2标准中，对国外标准进行了总结，提出了以下十种事故工况下泄放能力的计算方法：阀门误关、循环水故障、停电、不凝气体积聚、 控制阀故障、热量输入过多、挥发性物质进入高温系统、热交换器管破裂、化学反应失控和外部火灾。

在化工设备的设计中，管壳式换热器是最常见的设备之一，应用非常广泛。在管壳式换热器的管程和壳程中，往往存在较大的温差和压差。因此，安全阀对于管壳式换热器系统是必要的。下面重点介绍在管壳式换热器设计中，不同因素影响下安全阀安全泄放能力的计算，从而说明有针对性地设计和选择安全阀的重要性。

3工况1:管侧液体热膨胀

以冷却器为例，壳程取热流体(气相或液相)，管程取冷流体(如冷却水)。当管程流体的入口和出口阀被错误地关闭时，热交换器中的管程流体停滞。此时，由于热流体继续加热管程，可能导致管程流体长时间热膨胀和超压。在这种工况下，设置在管侧的安全阀的排量就是关闭液体的膨胀量，这种安全阀一般可以稍微开启。在这种工况下，液体膨胀和排出的量可以根据以下公式计算：

公式中，v为体积流量，m3/h；b为体积膨胀系数，1/；h是正常工况下的最大传热，kj/h；Gl为液体密度，kg/m3；CP为恒压比热，kJ/(kg)。

4工况2:换热管破裂

如果换热器低压侧的设计压力小于高压侧设计压力的2/3，则应考虑这种事故情况，高压侧的流体应通过管侧。在计算换热器管子破裂引起的超压时，API521中做了以下假设：

1)换热器只有一根管子破裂；

2)管子在管板处断裂；

3)高压侧流体的一部分通过管板处的破裂口进入低压侧，另一部分通过长管流入低压侧。这两个部分的流速简化为通过管处裂缝端口的流速的2倍

从上述各种事故工况的分析来看，确定管壳式换热器安全阀设计成败的关键在于正确计算各种事故工况下的安全排放量，从而根据所需排放量计算出最小泄放面积，以指导安全阀的选择。而我国常用的压力容器标准GB150并没有对可能造成超压的各种事故工况进行详细的描述和分类，在安全阀的实际设计和选型中容易造成困难和偏差。因此，该安全阀的详细设计应借鉴国外一些成熟的标准。因此，从一台换热器到整个化工流程生产线的安全系统设计既能满足安全可靠性，又能满足经济合理性。