二、防爆泄压装置装置

1、 二、防火安全装置防火安全装置是为预防火灾事故所设置的各种检测、控制、联锁、防护、报警等仪表、仪器、装置的总称。按其作用的不同，可分为1）计测仪器（如压力计、真空计、温度计、流量计、物位计、酸度计、浓度计、密度计及超压报警装置等）2）防爆泄压装置（如安全阀、爆破片、呼吸阀、易熔塞、放空管、通气口等）3）防火控制与隔绝装置（如阻火器、回火防止器、安全液封、固定式火灾自动报警装置、蒸汽幕、水幕、惰性气体幕等）4）紧急制动、联锁装置（如紧急切断阀、止逆阀、惰性气体及抑止剂装置、各类安全联锁装置等）5）组分控制装置（如气体组分控制装置、危险气体自动检测装置、混合比例控制装置、阻止氧化性物质混入装置等）

2、（一）防爆泄压装置防爆泄压装置的作用是及时排除由于物理变化或化学变化所引起的超压现象。它们有时几种混合使用，有时单独使用，实际工作中根据物料反应特性、物理化学性质、设备的重要性及生产工艺条件等情况确定。防爆泄压装置主要包括安全阀、爆破片、防爆门和放空管等。安全阀主要用于防止爆裂（由于物理性爆炸引起的容器破裂）；爆破片主要用于防止爆炸（由于化学性爆炸引起的快速升压所造成的爆炸）防爆门主要用在燃油、燃气或燃烧煤粉的加热炉上；放空管用于紧急排泄有超温、超压、爆聚和分解爆炸危险的物料。对于有爆炸危险的化学反应设备，应根据需要设置单一的或组合的防爆泄压装置。1.安全阀（1）安全阀的功能和作用原理安全阀是

3、一种为了防止压力设备和容器或易引起压力升高的设备容器内部压力超过限度而发生爆裂的安全装置。其功能主要是排放泄压。当设备内部压力超常时，安全阀自行开启，把容器内的介质迅速排放出去，以降低压力，防止设备超压爆裂；当压力降低至正常值时，自行关闭。同时，当设备超压，安全阀开启向外排放介质，产生气体动力声响，可起到报警作用。Pt图2-1安全阀工作原理示意图1阀体；2阀座；3阀瓣；4加载机构（弹簧）；5阀杆安全阀的形式较多，通常是由阀体、阀芯和加压载荷等三个主要部分组成。阀体与受压设备相通，阀芯下面承受设备介质的压力，阀芯上面有加压载荷。当设备内的压力为正常值时，加压载荷大于介质作用力，因而阀芯紧压着阀座

4、，安全阀处于关闭状态；当设备内压力超过正常值时，介质作用力大于预加的载荷，于是阀芯被顶离阀座，安全阀开启，介质从阀中排出；当设备内压下降至正常值时，介质作用力小于所加载荷，阀芯又被压回阀座，安全阀关闭。调节阀芯上面的加压载荷可以获得所需要的安全阀开启压力。（2）安全阀的安装范围1）应当安设安全阀的设备为了保证安全，在有可能发生超压的下列设备上应当安设安全阀：顶部操作压力大于0.07MPa的压力容器；顶部操作压力大于0.03MPa的蒸馏塔、蒸发塔和汽提塔（气提塔顶蒸气通入另一蒸馏塔者除外）；往复式压缩机的各段出口或电动往复泵、齿轮泵、螺杆泵等容积式泵的出口（设备本身已有安全阀者除外）；与鼓风机，

5、离心式压缩机、离心泵或蒸汽往复泵出口连接的设备不能承受其最高压力时，其机泵的出口；可燃的气体或液体受热膨胀可能超过设备压力的设备。2）一般不需安装安全阀的压力设备由于加热炉出口管道如设置安全阀容易结焦堵塞，而热油一旦泄放出来也不好处理；同时，加热炉入口管道如设置安全阀则泄放时可能造成炉管进料中断，从而引起事故。因此，加热炉不论是进口还是出口的炉管，均不应设置安全阀。但为预防加热超压引起事故加强管理，严格操作责任制和操作规程。在同一压力系统中，压力来源处已有安全阀时，则其余设备可不设安全阀。（3）安全阀的种类安全阀按照加压载荷方式的不同，分为静重式（重块式）、杠杆式和弹簧式三种。1）静重式安全阀

6、静重式安全阀是最古老的一种，用许多环状的重块作为加压载荷，通过加减重块的数量来调节作用在阀芯上力的大小，从而调节安全阀的开放压力。静重式安全阀具有结构简单、比较灵敏准确的优点，但是检验比较麻烦，又不便于作提升排放试验，特别是体积庞大、笨重，目前已很少采用。2）杠杆式安全阀图2-1杠杆式安全阀1一阀杆；2一阀芯；3一阀座；4一阀体5一杠杆；6一重锤杠杆式安全阀是利用杠杆原理，用重量较轻的重锤代替笨重的环状重块，所以它的体积要比重块式轻巧，也便于排放试验，其结构如图21所示。这种安全阀开启压力的调整是用移动重锤与杠杆支点的距离来完成的，调整比较方便，故在锅炉上普遍使用。3）弹簧式安全阀弹簧式安全阀

7、是利用弹簧的压力作为加压载荷，通过调整螺丝或调节螺杆改变弹簧压力的大小来调节安全阀的开启压力。有的弹簧式安全阀，阀座外设有调整环，通过调节调整环的位置，可改变安全阀的流通截面积。弹簧式安全阀的构如图2-2所示。图2-2弹簧式安全阀1顶盖；2插销；3提升手柄；4紧固螺丝；5阀帽；6调整螺丝；9上压盖；10弹簧；11阀体；12下压盖；13阀芯；14阀座弹簧式安全阀按照阀芯升起高度的不同，有微启式和全开式两种形式。其区别主要在阀芯和阀座结构上。图2-3为两种形式的安全阀座和阀芯结构示意图。微启式安全阀此种安全阀阀芯钓外径和阀座密封面的外径大小差不多，介质对阀芯的作用把阀芯顶离阀座的高度很小，介质只能

8、从一个很小的缝隙中排出。种阀的有效排放面积因阀芯升超低而大为减小。微启式安全阀芯升起高度约为阀座内径的1/201/40之间。见图2-3(a)。(a)微启式(b)全开式(c)全开式图2-3微启式和全开式安全阀的结构示意图全开式安全阀其结构见图2-3(b)、(c)。图(b)是利用增大阀芯的直接受介质作用的面积使阀芯升起。因为阀芯有一个直径较大的盘，介质从阀底下出来后，即接触这个盘，由于承压面增大，介质对阀芯向上的作力也增大，所以阀芯升起的高度也相应的增加。图(c)是利用介流对阀芯的反作用原理而使阀芯升起的一种形式。当介质从阀芯部出来以后，借助于阀芯上可调节的环状结构而向阀芯升起的搁方向转弯，于是便

9、产生一个反作用力作用于阀芯，使其继续升高。过调节调整环的位置可以改变介质转弯的程度，从而调节阀芯升起的高度。全开式安全阀阀芯的升起高度应大于阀座内径的1/4,通常高度为阀座内径的3/104/10。全开式安全阀的有效排放面积比较大，所以同样的工作压力和排放能力的安全阀,全开式的阀径就小得多。同时全开式的介质流动量大,关闭时较为缓和。全启式安全阀有内弹簧式和外弹簧式两种。内弹簧式安全阀的阀座由阀瓣压紧,并用螺母通过压紧塞子和弹簧进行调节,阀口的另一端用锚环螺母压紧。为防止漏气,阀口上部用不溶于介质的密封环密封。安全阀的外部常装上护罩,以保护阀门不受机械损伤和雨雪的浸蚀。内弹簧式安全阀的弹簧及其零件

10、不易被灰尘或脏物堵塞,但安全阀检修不太方便,只有在贮罐内介质全部用完或排空后才能进行检修。外弹簧式安全阀的作用原理与内弹簧式安全阀相同,它的启闭压力可通过弹簧上端的螺母进行调节。（4）安全阀的选用安全阀的选用,应当根据工作压力和温度的高低、承压设备的结构、介质流量的大小,以及介质的危险特性来确定。一般对于工作压力不高、温度较高的承压设备大多选用杠杆式安全阀；高压容器多半采用弹簧式安全阀；流量大、压力高的承压设备应选用全开式安全阀；介质为易燃易爆或有毒物质的应选用封闭式安全阀。选用安全阀时不管其结构或形式是什么样的，都必须具有足够的排放能力，保证介质在超压时能迅速排出，使承压设备压力不超过规定值

11、。所以，所选用的安全阀阀口通过面积和阀口直径，应大于或等于安全阀排放量的计算值。在一般工程中，安全阀数量也可用表2-1的指标来选用。表2-1安全阀数量的选择贮罐全面积（m2）选取安全阀口径dg（mm）1.01.05pw1.10pw士2%po土2%po0.09po0.085po2.爆破片爆破片又叫防爆膜、防爆片，其作用主要是排出设备内的气体、蒸气或粉尘等发生爆炸时产生的压力，防止设备或容器爆裂，扩大爆炸事故。其特点是放出物料多、泄压快、构造简单，可在设备试验压力下破裂。（1）爆破片的适用设备爆破片主要使用在：1）存在爆炸或异常反应使压力瞬间急剧上升突然超压或发生瞬时分解爆炸的设备（这种设备弹簧式

12、安全阀由于惯性而不相适应）；2）不允许介质有任何泄漏的设备（各种形式的安全阀一般总有微量的泄漏）；3）运行中产生大量的沉淀或粘附物，妨碍安全阀正常动作的设备；气体排放口径12mm,或150mm,而要求全量泄放或全量泄放时毫无阻碍的设备。爆破片厚度的计算爆破片的材质和厚度,是保证其到时能否破裂,以致能否保证其发挥安全泄放作用的关键。所以,其厚度必须经过严格的计算才能确定。爆破片厚度的计算,应充分考虑影响爆破效率的因素。影响爆破效率的因素很多,主要是泄放面积、爆破片的材质和厚度。爆破片的泄放面积一般按0.0350.18m2/m3来取；对于氢气和乙炔等可燃气体最好按0.4m2/m3来取。爆破片的材质

13、应根据设备的压力确定。在不同压力下所用材质见表23。表2-3不同压力下所用材质设备内部压力所用材质常压，很低的止压微负压压力较高石棉板，塑料板，玻璃板，橡胶板23cm的橡胶板铝板，铜板爆破片的厚度可根据不同的材质参考以下公式计算铜S二(0.120.15)X0.001pD铝S二(0.3160.407)X0.001pD式中S爆破片的厚度，cm；p爆破片爆破时的表压，MPa；D爆破孔直径，cm。一般经验认为，爆破压力不超过工作压力的25%，即p=125MPa，但当工作表压小于007MPa爆max时，p不小于0.03Mpa。爆有时按爆破压力计算的爆破片太薄，不便于加工，可在片上刻1.5mm深的十字槽。

14、切槽后的爆破片强度会发生变化，此时的爆破厚度可按下式计算铝S=0.79X0.001pD铜S=0.226XO.OOIpD式中S开槽后爆破片的剩余厚度。值得注意的是，计算的爆破片厚度是理论值，没有考虑环境温的影响，实际使用前应经实验。（3）爆破片的制造要求制造爆破片的原材料应进行仔细的检查，表面要求平整、光洁，划痕、结疤、锈蚀、裂纹、凹坑、气孔等缺陷，厚度必须均匀，制成后应逐片测厚。同批爆破片厚度允许偏差；当膜片厚度0.5mm时，为3%。由于爆破片厚度计算经验公式存在误差，所以制造后的爆破片一定要经过试验验证，合格的方可使用。试验数量为同批生产量的5%且不应少于3个。试验温度应尽可能接近工作温度。

15、实测的爆破压与设计爆破压力的允许偏差，当工作温度200C时按表24执行；工作温度N200C时，允许偏差为表24的两倍。表2-4爆破片爆破压力允许偏差（MPa）爆破压力0.1Wpb0.4Wpb1.0Wpbpb0.41.0W32.0允许偏差864所谓同一生产批量，是指同材料、同规格、同炉号、同工艺。验证试验时，有一片爆破压力不合格，应加倍试验；若仍有不合格，则该批爆破片不准使用。（4）爆破片的使用1）爆破片的安装要可靠，夹持器和垫片表面不得有油污，夹紧螺栓应上紧，防止膜片受压后滑脱；2）运行中应经常检查连接处有无泄漏；3）由于特殊要求在爆破片和容器间装设了切断阀的，则要检查阀的开闭状态，并有措施保

16、证在运行中此阀处于全开位置；4）爆破片排放管的要求与安全阀相同。5）爆破片一般满6个月或12个月更换一次。对于容器超压后未破裂的爆破片以及正常运行中有明显变形的爆破片应立即更换。更换下来的爆破片应进行爆破试验并记录，以积累分析和整理试验数据，供设计时参考。爆破片与安全阀的组合安全阀具有开启压力能调节动作后自行回座的优点，但易泄漏，对于粘稠介质不适用；爆破片不泄漏，能适应粘稠介质且排放量比同口径安全阀大，但不可调节，一旦破裂不能在压力降至工作压力后自行切断，介质得全部外泄。因此，对于一些有特殊要求的设备或容器，需要利用安全阀和爆破片组合的复叠式结构。这种组合复叠式结构有两种形式，一种是弹簧式安全

17、阀入口处设置爆破片见图24(a)；另一种是弹簧式安全阀出口处装设爆破片见图24(b)。图2-4复叠式安全泄放装置结构示意图1一容器；2一爆破片；3一压力表；4一安全阀；5一排空或接至系统弹簧式安全阀入口处装设爆破片，是为了防止容器内介质的结晶聚合或介质具有粘附性而堵塞安全阀，又不使安全泄放装置动作时介质全部外泄所采用的一种复叠式结构。这种结构除了要求阀和膜片具有单独使用时所要求的性能外，还必须保证膜片破裂后不妨碍安全阀的动作，并且在阀与膜片之间需装设压力表或试验旋塞及报警装置，便在爆破片泄漏或破裂时能及时发现。弹簧式安全阀出口处装设爆破片，对于介质是昂贵的气体或剧毒气体，且比较洁净，无粘性物质

18、，则采用安全阀出口处装设爆破片复叠式结构。这种结构除要求阀和膜片具有单独使用时应具备的性外，此处的安全阀应是一种特殊设计的安全阀。即不管安全阀与膜片之间存在压力与否，当容器内压力升至安全阀开启压力值时，就能作排气，并且在阀与膜片之间安装一种能使安全阀泄漏出来的气体及时、安全地排掉或加以回收的装置。防爆门和防爆球阀防爆门或防爆球阀是一种用于燃油、燃气和煤粉的燃烧室、加热炉上的安全装置，以防止燃烧室或加热炉轰燃或爆炸时设备遭到破坏。防爆门一般安装在燃烧室（炉）墙壁的四周，泄压面积按燃烧室内部净容积的250cm2/m3设计，布置时应避开人员常到的地方。防爆门的构造形式如图25（a）、（b）所示。图2

19、-5（a）向下翻的防爆图2-5（b）向上翻的防爆门1一爆烧室外壁；2一防爆门；1一防爆门（窗）门框；3一转轴；4一防爆门动作方向2一防爆门；3一转轴；4一防爆门动作方向防爆球阀是一种安装在加热炉燃烧室底部的防爆装置。它由两直径为1520cm的铸铁球和一根杠杆一起安装在一个支点上（见26）。图2-6防爆球阀示意图1，2一球；3一杠杆；4一支点；5一燃烧室当燃烧室内发生爆炸时，球1降落，球2升起通过球阀1泄压后，球1受球2重力作用恢复原位。根据燃烧室大小的不同，一般安装47个球阀，均匀地安装在燃烧室底部，平时可作为点火孔使用。排气筒、放空管排气筒或放空管是当反应物料发生剧烈反应，采取加强冷却、减少

20、投料等措施难以奏效，不能防止反应设备超压、超温、暴聚、分解爆炸事故而设置的一种自动或手控的紧急放空的防爆安全装置。排气筒或放空管一般设置在反应器、反应塔、高压容器的顶部。室内设备设置的放空管，若排放易燃易爆物料，应引出室外的安全地点（火炬或其他设施）。易于堵塞的放空管可用爆破片代替控制阀门，或控制阀门保持常开而增设一爆破片。设置紧急放空管或排气筒的注意事项可参照安全阀的要求。若企业内有火炬时，紧急排气筒或放空管可经阻火器连接到通往火炬的管线上。（1）排气管、放空管的防雷、防静电和阻火、灭火措施由于紧急排气筒或放空管和安全阀放空管口均高出建筑物顶部，且排放易燃易爆物质，有较高的气柱，容易遭受雷击

21、。因此，排气或放空管口应在防雷保护范围内。由于气体流速较快时，易产生静电，故排气筒或放空管应有良好的接地。有条件时，应在排气筒或放空管的下部连接水蒸气或氮气灭火管线，以便在放空管着火时及时灭火。对经常排放有着火爆炸危险的气态物质的排气筒或放空管，在管口附近宜设置阻火器，或经常充入一定量的水蒸气、氮气、二氧化碳等惰性气体，以稀释排放的可燃气体或易燃蒸气。（2）可燃气体排气筒、放空管的高度（1）连续排放可燃气体的排气筒顶或放空管口，应高出平面20m范围内的平台式建筑物35m以上。对位于20m以外的平台或建筑物应满足图27的要求。图2-7可燃气体排气筒或放空管高度示意图（2）间歇式排放可燃气体的排气

22、筒顶或放空管口，应高出平面lOm范围内的平台或建筑物顶3.5m以上。对位于平面l0m以外的平台式建筑物顶，亦应满足图27要求。（3）可燃物料紧急排放的操作要求1）对液化烃或可燃液体设备应将设备的液化烃或可燃液体抽送至专门的贮罐，剩余的液化烃应排入火炬系统。2）对可燃气体设备，应将设备内的可燃气体排入火炬系统燃烧或排至安全放空系统。3）由于焦化装置的加热炉内的高温可燃液体泄放后会立即燃烧，故热裂化的反应塔、高压蒸发塔、重油塔和延迟焦化的焦炭塔，减粘裂化的反应塔等焦化装置的电热炉，其高温可燃液体排放时，应调置炉内可燃液体事故的紧急放空冷却处理设施。4）常减压蒸馏装置的初馏塔顶、常压塔顶、减压塔顶的不凝气，不应直接排入大气。火炬火炬是石油化工企业的一种安全装置。主要用于排除生产装置开车时产生的不合格的可燃气体和设备事故时排放的可燃气体物料。例如，将裂解装置开车时不合格的裂解气、设备发生事故的裂解气、设备检修时的物料、安全阀外泄时的气体、生产过程中不平衡的物料和设备不配套时需要排放的不能利用的某种成品等可燃物料排至高架火燃烧掉，以防止可燃物料乱排放与空气形成爆炸性混合物和污染环境。由于向火炬排放的可燃气体变化幅度很大，组分又不一样，当结构不完善时，可能出现下“火雨”的情况。因此，火炬在设计时，火炬头的结构应当