化學(xué)爆炸時化工設(shè)備的安全泄放設(shè)計

付強(qiáng)

摘要：化工廠生產(chǎn)過程中一旦發(fā)生安全事故就會導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)過程面臨極大風(fēng)險，甚至導(dǎo)致出現(xiàn)安全事故，因而具有相當(dāng)?shù)闹匾浴?/p>

關(guān)鍵詞：化學(xué)爆炸;化工設(shè)備;安全泄放

1化學(xué)爆炸問題

在化學(xué)爆炸發(fā)生的時候，化工設(shè)備的危險性會急劇上升，如果沒有做好設(shè)備安全泄放設(shè)計，就會造成不可估量的后果。所以，必須要針對化學(xué)爆炸時的化工設(shè)備安全泄放進(jìn)行有效設(shè)計。主要集中論述了化學(xué)爆炸時化工設(shè)備的安全泄放設(shè)計，分析了設(shè)計的具體的方法和要求，希望能夠為今后的設(shè)計工作提供參考，提升今后化工設(shè)備的設(shè)計水平。針對化學(xué)爆炸狀況，化工設(shè)備的安全性關(guān)乎建筑和居民的安全，因此，必須要對化學(xué)爆炸時的化工設(shè)備安全泄放進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，確保其能夠具有較高的安全性能。

2化工設(shè)備的安全泄放問題

化工設(shè)備，即化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中所用的機(jī)器和設(shè)備的總稱。化工生產(chǎn)中為了將原料加工成一定規(guī)格的成品，往往需要經(jīng)過原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)產(chǎn)物的分離和精制等一系列化工過程，實現(xiàn)這些過程所用的機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)稱。通常可分為兩大類：化工機(jī)器。指主要作用部件為運動的機(jī)械，如各種破碎機(jī)，過濾器、離心分離機(jī)、旋轉(zhuǎn)窯、攪拌機(jī)、旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)等?；ぴO(shè)備。指主要作用部件是靜止的或者只有很少運動的機(jī)械，如各種容器（槽、罐、釜等）、塔器、反應(yīng)器、散熱器、普通干燥器、蒸發(fā)器，反應(yīng)爐、電解槽、結(jié)晶設(shè)備、吸附設(shè)備、普通分離設(shè)備等。方式一：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后不加截斷閥。方式二：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后應(yīng)加截斷閥。方式三：只安裝一個安全閥，且安全閥的前后應(yīng)加截斷閥及副線閥。方式四：只安裝一個安全閥，且安全閥前再裝上一組爆破片;在爆破片及安全閥之間，安裝有可供在線校驗使用的四通組件接口。方式五：只安裝一個安全閥，且安全閥前再裝上一組爆破片;在爆破片及安全閥之間，安裝有可供在線校驗使用的四通組件接口，且爆破片前和安全閥后又分別加裝一個截斷閥。方式六：指同時安裝兩個安全閥，且在每個安全閥前后加裝一個截斷閥，使安全閥可互為備用的情況。

3超壓原因和安全泄放量的一般分析

如果超壓原因之間不存在工藝或機(jī)械或電氣之間的聯(lián)系，或如果可能相繼發(fā)生超壓的原因所間隔的時間很長，足以對它們進(jìn)行單獨的分類，那么包括外部火源在內(nèi)的超壓原因都被認(rèn)為是獨立的。如果這些原因是獨立的，那么能引起超壓的兩個或多個同時發(fā)生的情況將不假定。發(fā)生超壓的原因很多，如容器出口關(guān)閉、止回閥故障、公用工程故障、工藝變化和化學(xué)反應(yīng)、水力膨脹、外部著火，等等。針對以上兩種管道安全閥常見單元進(jìn)行分析，容積式泵和壓縮機(jī)的出口管道發(fā)生超壓的主要原因是出口管道閥門關(guān)閉或出口管道發(fā)生堵塞，兩端閥門關(guān)閉的液體管道發(fā)生超壓的主要原因是由液體受熱膨脹引起的。確定需要泄放的液體或蒸氣量是根據(jù)輸入的凈能量推算出來的。兩種能量輸入最普遍的形式就是：（1）熱輸入即通過汽化或熱膨脹過程引起的間接壓力輸入;（2）來自高壓源引起的直接壓力輸入。超壓可能是由其中一個或兩個原因引起的。此外，還應(yīng)考慮壓力、溫度及組份的影響。

4化工爆炸時化工設(shè)備的安全泄放設(shè)計方法

4.1安全閥技術(shù)

安全閥技術(shù)是最早出現(xiàn)的一種防超壓安全泄放技術(shù)，由于其應(yīng)用經(jīng)驗豐富，至今仍處于被優(yōu)先選用的地位。安全閥技術(shù)有兩大技術(shù)性能：其一為排放性能;其二為密封性能。前者要求安全閥能在給定壓力下啟跳，而且能在排放完一定數(shù)量的壓力介質(zhì)后及時回座;后者要求它在關(guān)閉狀況時保證密封。保證安全閥排放性能的技術(shù)指標(biāo)有：開啟壓力、開啟高度和啟閉壓差。檢驗其密封性能的技術(shù)指標(biāo)是泄漏率。由于結(jié)構(gòu)和性能上的優(yōu)點，彈簧式安全閥已在大多數(shù)場合下取代了其他形式的安全閥（如：重錘式）。彈簧安全閥在開啟壓力下不能迅速開啟，導(dǎo)致很大的壓力升高的缺點，也由利用反沖原理設(shè)計的反沖機(jī)構(gòu)有效地被克服了。但由此產(chǎn)生的不良后果是安全閥的啟閉壓差增大。實際上，這種全啟式安全閥由于介質(zhì)的反沖力，使其開啟后閥瓣所受的介質(zhì)作用力有時可增至介質(zhì)對閥瓣沖出力的2倍左右?，F(xiàn)有安全閥的另一致命弱點是泄漏。一只即使在出廠檢驗時泄漏率為零的安全閥，在使用一段時間后，也會產(chǎn)生泄漏。這是由于安全閥在使用中，周圍介質(zhì)溫度的變化（特別是當(dāng)安全閥安裝在露天時）會引起密封面變形。另外，密封面受到工作介質(zhì)的浸蝕等，都會導(dǎo)致微量泄漏。微量泄漏的出現(xiàn)，會加劇介質(zhì)對密封面的浸蝕，同時由于介質(zhì)通過泄漏處產(chǎn)生節(jié)流，造成密封面徑向溫度梯度，從而引起密封面翹曲，這又促使泄漏增加。由于這些因素互相作用的結(jié)果，最后導(dǎo)致安全閥不能繼續(xù)使用。安全閥的泄漏，可造成可觀的經(jīng)濟(jì)損失。產(chǎn)品的技術(shù)性能很難符合要求，例如規(guī)定蒸汽用安全閥的開啟壓力誤差應(yīng)小于±3%，啟閉壓差應(yīng)小于7%的開啟壓力，但實際產(chǎn)品的啟閉壓差有時高于15%的開啟壓力，在做定壓試驗時，當(dāng)安全閥啟跳幾次后，其開啟壓力誤差可達(dá)20%以上。泄放系數(shù)！是考慮安全裝置阻力時，介質(zhì)在單位時間內(nèi)的實際質(zhì)量排量與同一介質(zhì)在同一參數(shù)和同一壓差下通過理想噴嘴時的理論排量之比，泄放系數(shù)取決于安全裝置的結(jié)構(gòu)、流道部分的形狀和尺寸比例以及內(nèi)壁的粗糙程度。這里，安全裝置的形狀和尺寸比例具有決定意義?？梢哉J(rèn)為，安全裝置的泄放系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)，因而也就與介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù)無關(guān)。這是因為經(jīng)過安全裝置的流動通常是在大大高于臨界雷諾數(shù)的情況下發(fā)生的，所以流道的幾何相似足可保證流動的相似性。

4.2爆破片技術(shù)

與安全閥不同，爆破片沒有統(tǒng)一的技術(shù)性能，不同形式的爆破片具有不同的適用性能。爆破片技術(shù)有兩大技術(shù)關(guān)鍵：其一為爆破壓力;其二為泄放能力。前者要求爆破片在給定壓力下準(zhǔn)確爆破，后者要求它在爆破后能及時地將“多余”的介質(zhì)釋放出去。對爆破片在快速超壓時的動態(tài)爆破特性，目前研究得還不夠充分。現(xiàn)有研究結(jié)果表明，在類似于化學(xué)燃爆（可燃?xì)怏w、粉塵燃爆）這樣的快速超壓下，爆破片的爆破壓力與升壓速度成正比。但這一結(jié)論只限于爆破片不受燃爆介質(zhì)的溫度影響的場合。堆焊結(jié)束后，可用手提砂輪機(jī)或磨光機(jī)將堆焊面高出鋼板部分適當(dāng)修磨，使邊緣與鋼板平滑過渡，以減少應(yīng)力集中。若發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，必須嚴(yán)格清除，然后補焊。對于特別重要的部位，堆焊后進(jìn)行滲透探傷或磁粉探傷，以確保修理質(zhì)量。以上是鍋爐維修中運用堆焊技術(shù)所需注意的技術(shù)環(huán)節(jié)，其實效性已被實踐證明，不可忽視。

5結(jié)束語

化工設(shè)備的運行對于生產(chǎn)整體過程有著直接的影響效果，如果一旦發(fā)生化學(xué)爆炸，很可能會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)泄露事故，要避免這樣的問題需要有關(guān)工作人員共同努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡濤，霍有利，許曉麗.論FPSO安全消防系統(tǒng)設(shè)計類型[J].石油和化工設(shè)備，2019，22（01）：77-79.

（作者單位：沈陽科創(chuàng)化學(xué)品有限公司）