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大型石化儲(chǔ)罐緊急泄壓閥設(shè)計(jì)選型規(guī)范 |
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詳細(xì)介紹 | ||||||||||||||||
大型石化儲(chǔ)罐緊急泄壓閥設(shè)計(jì)選型規(guī)范 簡(jiǎn)述了防止儲(chǔ)罐內(nèi)部發(fā)生超壓事故的技術(shù)措施;介紹了美國(guó)石油化工協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)--API中關(guān)于儲(chǔ)罐遭遇火焰時(shí)必須緊急泄放相應(yīng)氣量的計(jì)算方法;闡述了目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的緊急泄放閥的結(jié)構(gòu)形式和選用方法;以實(shí)例計(jì)算了儲(chǔ)罐頂部緊急泄放人孔的規(guī)格尺寸和數(shù)量。大型儲(chǔ)罐在操作時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)非正常狀況,如罐內(nèi)加熱器損壞造成大量熱載體的注入或遭遇外部火焰使儲(chǔ)罐內(nèi)部發(fā)生超壓等事故,此時(shí)如不采取緊急放空措施,勢(shì)必導(dǎo)致儲(chǔ)罐破壞。為此大型儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置安全緊急泄壓裝置,以防事故發(fā)生。 1、大型石化儲(chǔ)罐緊急泄壓閥設(shè)計(jì)選型規(guī)范的設(shè)置 按美國(guó)石油學(xué)會(huì)API20005常壓和低壓儲(chǔ)罐的通氣6的規(guī)定,為了防止儲(chǔ)罐內(nèi)部發(fā)生超壓事故可采用以下措施。 (1)加大壓力閥的尺寸或增加壓力閥的數(shù)量。 (2)改進(jìn)量油孔結(jié)構(gòu),使之在罐內(nèi)超壓時(shí)可使緊急泄放的氣體將儲(chǔ)罐頂蓋向上推開(kāi),泄放罐內(nèi)壓力。 (3)裝設(shè)緊急泄壓閥,如API2000標(biāo)準(zhǔn)中所列的大型重力式緊急泄壓閥(見(jiàn)圖1)以及目前國(guó)內(nèi)常用的緊急泄壓入孔(見(jiàn)圖2)。 (4)設(shè)置爆破膜片。較小的儲(chǔ)罐可不設(shè)置緊急泄壓裝置,但據(jù)API650的規(guī)定,其罐頂與罐壁的連接必須采用弱頂結(jié)構(gòu)。 上述措施中的是依據(jù)所須緊急泄放的氣量,在儲(chǔ)罐的頂部裝設(shè)相應(yīng)規(guī)格及數(shù)量的緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔,以便事故發(fā)生時(shí)使罐內(nèi)氣體緊急放空,保護(hù)儲(chǔ)罐不因超壓而被破壞。 2、大型石化儲(chǔ)罐緊急泄壓閥設(shè)計(jì)選型規(guī)范泄放氣量的計(jì)算 根據(jù)美國(guó)API2000標(biāo)準(zhǔn),儲(chǔ)罐遭遇火焰時(shí)必須緊急泄放的氣量計(jì)算有如下幾種。 緊急泄放閥是我公司根據(jù)市場(chǎng)需求,參考技術(shù)資料研制而成。是安裝在石油、化工等物料儲(chǔ)罐上的安全應(yīng)急通風(fēng)裝置,通常與呼吸閥配套使用,既能避免因意外原因造成罐內(nèi)急劇超壓時(shí),損壞儲(chǔ)罐而發(fā)生的事故;又能起到安全防護(hù)作用。本產(chǎn)品是目前國(guó)內(nèi)保障儲(chǔ)罐安全使用的理想裝置,國(guó)內(nèi)在這方面的空白。產(chǎn)品采用全天候密封結(jié)構(gòu),以配重來(lái)調(diào)節(jié)泄壓閥瓣的啟閉,總之該產(chǎn)品具有定壓排放、工閉靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、密封性能好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 工作原理: 在緊急泄放閥正常工作情況下,緊急泄放閥基本保持密封狀態(tài),儲(chǔ)罐處于正常壓力。當(dāng)呼吸閥正常工作滿足不了因意外原因造成儲(chǔ)罐急劇超壓時(shí),緊急釋放閥的泄壓蓋自動(dòng)打開(kāi),進(jìn)行緊急泄壓,使罐內(nèi)壓力保持正常以保護(hù)儲(chǔ)罐的安全。 (1)按式(1)計(jì)算。 大型儲(chǔ)罐罐頂緊急泄壓閥的設(shè)置及注意事項(xiàng)式中,V為排氣量,一般取儲(chǔ)液在泄放壓力下的沸點(diǎn);M為蒸汽的分子量。 <1> 設(shè)計(jì)壓力 ≤ 103.4kPa以及濕潤(rùn)面積<260m2。 <2> 表2所列數(shù)據(jù)是由正己烷蒸氣在大氣壓下遭遇火焰得出的數(shù)據(jù)(正己烷蒸氣的潛熱為334 900J/kg,分子量為86.17,溫度為15.6℃),這些數(shù)據(jù)適用于其特性相類似的介質(zhì)。 (2)儲(chǔ)罐遭遇火焰時(shí)必須緊急泄放的氣量也可按下述方法選取: <1> 設(shè)計(jì)壓力≤103.4kPa,濕潤(rùn)面積<260m2儲(chǔ)罐的緊急泄放的氣量為表2列出的排氣量乘以表3中選取的環(huán)境系數(shù); <2> 設(shè)計(jì)壓力≤7kPa,濕潤(rùn)面積≥260m2的儲(chǔ)罐須緊急泄放的氣量為19910m3/h乘以從表3中選取的適合環(huán)境系數(shù)。 大型儲(chǔ)罐罐頂緊急泄壓閥的設(shè)置及注意事項(xiàng) (3)設(shè)計(jì)壓力為7~103.4kPa,濕潤(rùn)面積≥260m2的儲(chǔ)罐須緊急泄放的氣量,按式(2)計(jì)算。 大型儲(chǔ)罐罐頂緊急泄壓閥的設(shè)置及注意事項(xiàng)F為儲(chǔ)罐的環(huán)境系數(shù),從表3選取;A為儲(chǔ)罐的濕潤(rùn)面積,m2。 (4)濕潤(rùn)面積(A)的計(jì)算方法: <1> 球形儲(chǔ)罐及橢圓形儲(chǔ)罐,濕潤(rùn)面積為儲(chǔ)罐總面積的55%,或≥儲(chǔ)罐罐體9.14m高度的表面積; <2> 臥式儲(chǔ)罐,濕潤(rùn)面積為儲(chǔ)罐總面積的75%,或≥儲(chǔ)罐9.14m長(zhǎng)度的表面積; <3> 立式儲(chǔ)罐,濕潤(rùn)面積≥儲(chǔ)罐罐體高度9.14m的總表面積。 對(duì)于直接安裝在地面上的儲(chǔ)罐,其底板的表面積不算作濕潤(rùn)面積,但對(duì)于采用支座支撐在地面上的儲(chǔ)罐,其底板的部分面積應(yīng)計(jì)入儲(chǔ)罐的總濕潤(rùn)面積之中,因底板遭遇火焰的濕潤(rùn)面積取決于儲(chǔ)罐的直徑以及罐底板距地面的高度,具體數(shù)據(jù)由工程計(jì)算得出。 3、大型石化儲(chǔ)罐緊急泄壓閥設(shè)計(jì)選型規(guī)范緊急泄放裝置的規(guī)格及結(jié)構(gòu) (1)API2000標(biāo)準(zhǔn)列出的大型重力緊急泄壓閥(見(jiàn)圖1)規(guī)格尺寸有DN400、DN500和DN600等3種,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由接管頸及其法蘭、泄壓閥法蘭及其頂蓋等組成。接管頸法蘭與儲(chǔ)罐接管法蘭用螺栓連接。泄壓頂蓋兼作閥片,泄壓法蘭兼作閥座。儲(chǔ)罐的泄放壓力必須高于儲(chǔ)罐的操作壓力,但須小于或至少等于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力,以避免儲(chǔ)罐超壓而被破壞。緊急泄壓閥頂蓋厚度、配重塊重量及頂蓋迴轉(zhuǎn)裝置的摩擦力應(yīng)根據(jù)泄放壓力綜合考慮,以確保罐內(nèi)達(dá)到緊急泄放壓力時(shí),泄壓閥頂蓋能順利開(kāi)啟,而泄壓后頂蓋必須準(zhǔn)確恢復(fù)原位置,確保密封。該泄壓閥的迴轉(zhuǎn)裝置必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,摩擦力小,且頂蓋與兼作閥片的法蘭密封面必須在同一平面上,確保密封不漏氣,因此對(duì)制造的要求比較高。 (2)目前國(guó)內(nèi)使用廣泛的國(guó)產(chǎn)緊急泄壓人孔裝設(shè)有防雨罩,與傳統(tǒng)的單呼吸閥的結(jié)構(gòu)類似,由閥座、閥片等零部件組成。閥座與閥片采用O形密封圈密封,密封性能優(yōu)良,規(guī)格尺寸有DN400、DN500和DN600等3種。4、大型石化儲(chǔ)罐緊急泄壓閥設(shè)計(jì)選型規(guī)范及緊急泄壓入孔的選用 (1)根據(jù)式(1)詳細(xì)計(jì)算出儲(chǔ)罐在遭遇火焰時(shí)須緊急排放的氣量或采用式(2),或本文所述的近似計(jì)算方法求得儲(chǔ)罐的緊急泄放氣量。 (2)對(duì)照緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔制造廠家提供的各種規(guī)格的泄壓閥或泄壓人孔,在各種壓力等級(jí)下緊急泄放氣量的性能曲線圖,選用適合規(guī)格尺寸及數(shù)量的緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔。 5、大型石化儲(chǔ)罐緊急泄壓閥設(shè)計(jì)選型規(guī)范示例計(jì)算 現(xiàn)有1臺(tái)3000m3無(wú)冷卻地上立式儲(chǔ)罐,直徑為<18.9m,罐體高11.76m,設(shè)計(jì)壓力1765Pa,材料為Q235-A,儲(chǔ)罐底板直接安裝在土建基礎(chǔ)上,保溫厚度50mm,保溫材料的傳熱系數(shù)為11.4watts/m2K。為確保儲(chǔ)罐在遭遇火焰時(shí)罐內(nèi)大量揮發(fā)出的氣體能及時(shí)緊急泄放,按照API 2000求出應(yīng)在儲(chǔ)罐頂部安裝緊急泄壓人孔的規(guī)格尺寸及數(shù)量。 (1)如選用近似計(jì)算法,求出濕潤(rùn)面積:大型儲(chǔ)罐罐頂緊急泄壓閥的設(shè)置及注意事項(xiàng) (2)按API 求出儲(chǔ)罐須緊急泄放的氣量。式中,F(xiàn)為無(wú)冷卻地上儲(chǔ)罐的環(huán)境系數(shù),查表3,該系數(shù)為0.15;A為濕潤(rùn)面積,。故儲(chǔ)罐必須泄放的氣量為。 (3)根據(jù)緊急泄放人孔制造廠家提供的不同規(guī)格尺寸的泄壓人孔在各種壓力等級(jí)下緊急泄放氣量的性能曲線圖進(jìn)行計(jì)算。如從緊急泄放氣量性能曲線圖中查得:壓力等級(jí)為1765Pa時(shí),DN400、DN500緊急泄壓人孔排氣量分別為3990m3/h及6116m3/h,為確保安全,則應(yīng)選擇1臺(tái)DN500緊急泄壓入孔。 |