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移動(dòng)式壓力容器安全泄放裝置的計(jì)算

文檔作者：賈福軍文檔來源：中航黎明錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月28日
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第48卷第4期
2011年8月
化工設(shè)備與管道
PROCESS EQUIPMENT＆PIPING
Vo1．48 No．4
Aug．201l
移動(dòng)式壓力容器安全泄放裝置的計(jì)算
賈福軍
(中航黎明錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)研究院，遼寧葫蘆島125001)
摘要：闡述了移動(dòng)式壓力容器安全泄放裝置的計(jì)算方法和步驟。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)式壓力容器； 安全泄放裝置； 計(jì)算
中圖分類號(hào)：TQ 050．2；TH 123 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009—3281(2011)04-0013-03
Calculation for Safety Device of Travelled Pressure Vessele
JIA Fu-jun
(Research Institute ofAVIC LiMing JinXi Chemical Machinery(group)Co．Ltd．，Huludao 125001，China)
Abstract： This paper is concerned with calculation methods and step for such safety device of travelled pressure vesselc
Keywords： Travelled Pressure Vessele； safety device； calculation
移動(dòng)式壓力容器包括液化氣體鐵道罐車、液化
氣體運(yùn)輸車、液化氣體罐式集裝箱三種。為保證移
動(dòng)壓力容器的安全運(yùn)營(yíng)，需設(shè)置安全泄放裝置，在
GB／T 10478-2006((液化氣體鐵道罐車》”]、GB／T
19905-2005《液化氣體運(yùn)輸車》 J、JB／T 4781—
2005(液化氣體罐式集裝箱》 等標(biāo)準(zhǔn)的附錄A“安
全泄放裝置設(shè)計(jì)計(jì)算”(以下簡(jiǎn)稱“附錄A”)中A．1
罐體安全泄放量計(jì)算 以kg／h為單位，而在A．2．
3各安全泄放裝置的總的排放能力Q是以m。／s為
單位。如何協(xié)調(diào)以上兩條的要求，合理選擇安全泄
放裝置，正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，是值得討論的問題，
本文以一無保溫層的罐體為例就其計(jì)算步驟和方法
加以闡述，供參考。
1 罐體安全泄放量計(jì)算 _5J
裝運(yùn)介質(zhì)為易燃液化氣體或位于有可能發(fā)生火
災(zāi)環(huán)境下工作的非易燃液化氣體。
(1)無保溫層的罐體安全泄放量 ：
2．55×10 一。
s· — — ( )
(2)有完善保溫層的罐體安全泄放量 ：
。： (2)
式中 ——罐體的安全泄放量，kg／h；
q——在泄放壓力下液化氣體的汽化潛熱，
kJ／kg；
A——常溫下保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，kJ／(m·
h·℃)；
— — 保溫層厚度，m；
— — 泄放壓力下介質(zhì)的飽和溫度，cIC；
A ——罐體的受熱面積，m ；
橢圓形封頭的臥式罐體A =3．14D。(L+0．3D。)；
D ——罐體的外直徑，m；
— — 罐體的總長(zhǎng)，m。
2 各安全裝置的總的排放能力E1-3]
選用的多個(gè)泄放裝置的安全泄放量(在標(biāo)準(zhǔn)條
件下，每秒的空氣排放量)之和，不應(yīng)小于附錄A式
(A．7)計(jì)算出罐車所需泄放裝置的總排放能力Q。
Q>~6 448 ㈩
式中Q——在標(biāo)準(zhǔn)條件(0．1 MPa，0℃)下，安全
泄放裝置的總排放能力(以每秒空氣
收稿日期：2011-06-04
作者簡(jiǎn)介：賈福軍(1970一)，男，遼寧葫蘆島人，高級(jí)工程師。主要
從事壓力容器設(shè)計(jì)、制造技術(shù)工作。
· 14· 化工設(shè)備與管道 第48卷第4期
的最小排放量表示)，ITI ／s；
F——系數(shù)，無保溫層時(shí)，F(xiàn)=1．0，具有能減小
液化氣體運(yùn)輸車安全泄放量的保溫層
時(shí)，F(xiàn)=A(650一 )／13．6 ，但在任何情
況下均不得小于0．25；
保溫層應(yīng)滿足：① 在不超過650℃溫度
下保持有效；② 用熔點(diǎn)等于或大于700
℃的材料裹覆起來。
— — 罐體的受熱面積，ITI ；
q——在泄放壓力下液化氣體的汽化潛熱，
kJ／kg；
c——?dú)怏w特性系數(shù)，可查附錄A表A．1或
按下式求?。?
廠— —
C：520√后( )
— — 氣體絕熱指數(shù)，k=C。／C ；
c。——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體定壓比熱；
c ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體定容比熱；
— — 氣體的摩爾質(zhì)量，kg／kmol；
卜額定排放壓力下，飽和氣體絕對(duì)溫度，K；
z——額定排放壓力下，飽和氣體的壓縮系數(shù)，
無法確定時(shí)取1。
3 將各安全裝置的總的排放能力Q換算成
以罐內(nèi)介質(zhì)計(jì)并與罐體安全泄放量計(jì)算
的單位一致
各安全裝置的總的排放能力Q是在標(biāo)準(zhǔn)條件
下，每秒的空氣排放量。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，空氣的密度
為P=1．252 kg／m。，此時(shí)可以得到以kg／h為單位的
最小空氣排量W ：
Ws2=3 60OpQ (4)
按附錄A．2．1公式A．3：
-=7．6 × 10 ～ CKP ,tA ^／ (5)
標(biāo)準(zhǔn)條件下，空氣的氣體特性系數(shù)C=356，壓
縮系數(shù)Z=1，平均分子量M=28．97，飽和氣體絕對(duì)
溫度T=273 K。
由公式(4)和公式(5)可以導(dǎo)出安全泄放裝置
的常數(shù) A：
= (6)
將求出安全泄放裝置的KP 4以及罐內(nèi)介質(zhì)的
氣體特性系數(shù)c，壓縮系數(shù)z，平均分子量，飽和氣體
絕對(duì)溫度 代入公式(5)就可以求出以罐內(nèi)介質(zhì)計(jì)
并以kg／h為單位的安全裝置最小的排放能力 。
4 安全泄放裝置的計(jì)算和選擇
比較 和 罐體所需的安全泄放量結(jié)果，取
和 ，兩者較大值，作為安全泄放裝置的計(jì)算和
選擇依據(jù)，按附錄A．2．1或A．2．2進(jìn)行安全泄放裝
置排放能力計(jì)算，這樣，所選擇的安全泄放裝置的排
放能力就能滿足附錄A安全泄放裝置設(shè)計(jì)計(jì)算中
A．1罐體安全泄放量 和A．2．3各安全泄放裝置
的總的排放能力Q的有關(guān)要求。
5 計(jì)算示例
5．1 計(jì)算參數(shù)
(1)罐體：罐體外部總面積(受熱面積)A =
98．32 m ，系數(shù)F：1．0。
(2)安全閥：開啟壓力P =1．75 MPa，排放壓
力P =2．025 MPa(絕壓)，排放溫度T=335 K，排
放系數(shù)K=0．9×0．7=0．63。
(3)介質(zhì)：液氯(cl：)，分子量M=70．91，氣體
絕熱系數(shù)k=1．36，氣體特性系數(shù)C=352，氣體壓縮
系數(shù)Z=0．81，在泄放狀態(tài)下的汽化潛熱g=219．5
kJ／kg。
(4)介質(zhì)：空氣，標(biāo)準(zhǔn)條件下，氣體特性系數(shù)c
： 356，壓縮系數(shù)Z =1，平均分子量M =28．97，飽
和氣體絕對(duì)溫度T =273 K，空氣的密度為P=
1．252 kg／m 。
5．2 按公式(1 j進(jìn)行計(jì)算罐體安全泄放量W。
一
2．55 ×10 A 。跎2
．
55×106×98． 32。
： — — —
一= — ～
= 50 010 kg／h
5．3 按公式(3)進(jìn)行計(jì)算所需泄放裝置的總排放
能力Q并計(jì)算W
448
48× × 0 ．81 x 335
= 7．03 m ／s(以空氣計(jì))
= 3 600pQ：3 600×1．252×7．03
= 31 686 kg／h(以空氣計(jì))
(下轉(zhuǎn)第33頁)
2011年8月 楊立民，等．煉油廠高溫泵機(jī)械密封的應(yīng)用 ·33·
企業(yè)編制了多種工程密封選型程序和標(biāo)準(zhǔn)，展示了
成熟制造企業(yè)的深厚技術(shù)沉淀，這一點(diǎn)需要國(guó)內(nèi)企
業(yè)虛心學(xué)習(xí)，迎頭趕上。是否有成熟的企業(yè)技術(shù)標(biāo)
準(zhǔn)是該企業(yè)是否具備高質(zhì)量生產(chǎn)的基礎(chǔ)和標(biāo)志。
7．3 最終用戶的正確操作與維護(hù)
“合理使用與及時(shí)維護(hù)”是最終用戶必須認(rèn)真
遵循的管理法則，對(duì)密封及其系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)地有效
維護(hù)，設(shè)法營(yíng)造一個(gè)優(yōu)良的密封運(yùn)行環(huán)境，對(duì)提高密
封使用壽命是至關(guān)重要的。
作為最終使用單位，在泵組操作過程中應(yīng)嚴(yán)格
遵守技術(shù)操作規(guī)程，避免由于泵組操作不當(dāng)引起的
密封及其他部件過負(fù)荷工況發(fā)生。同時(shí)應(yīng)做好日常
泵組(包括密封系統(tǒng))的維護(hù)工作，保證做到認(rèn)真呵
護(hù)，做好巡檢記錄工作，對(duì)儀表檢測(cè)元件要維護(hù)到
位，保證檢測(cè)指標(biāo)準(zhǔn)確、完整。一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)正
確處理，并做好事故處理預(yù)案。
8 結(jié)論
任何一臺(tái)工藝泵組都有其運(yùn)行特點(diǎn)，只要做到
認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程，滿足運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)，一定能營(yíng)造
一個(gè)使密封、軸承等關(guān)鍵部件穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)境，從而
實(shí)現(xiàn)高溫泵25 000 h長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的既定目標(biāo)，
并能保證企業(yè)的高效和安全生產(chǎn)順利進(jìn)行。高質(zhì)量
波紋管甚至有連續(xù)使用6～7年的記錄。
參考文獻(xiàn)
Seal Technology"handbook，Eagle—Burgmann[S]．
車萬慧，劉斌，李景濤．適用于高溫?zé)崴r的機(jī)械密封方案
[J]．化工設(shè)備與管道，2010，47(3)：29—30．
高焱．液態(tài)烴泵機(jī)械密封失效分析及改進(jìn)[J]．化工設(shè)備與管
道，2010，47(3)：31-33．
API Std 682- 2004，Punps-Sealing Systems for Centrifugal and
Rotary Pumps[S]．
中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司．SH／T 3156—2oo9石油化
工離心泵和轉(zhuǎn)子泵用軸封系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[s]．北京：中國(guó)石化
出版社，2009．
張有華，伍娜．雙向平衡型機(jī)械密封[J]．化工設(shè)備與管道，
2010，47(2)：26-27．
API Std 610- 2004，General Purpose Applications First Edition
Centrifugal Pumps for Petroleum，Petrochemical and Natural Gas
Industries[S]．
一 魚 — Q ：壟 !： ／ 1><273
7．6×10一 ×356 28．97
= 3 596
Ws3=7．6×10～ CKPdA
： 7．6 xl0一 ×352×3 596×
廣_I
√
= 49 181 kg／h(以液氯計(jì))
5．4 安全閥選擇
比較上述 和 ，的值，取Ws=Max{ ，
}=50 010 kg／h作為安全閥的計(jì)算依據(jù)，按附
錄A．2．1公式(A．3)可以計(jì)算出所需安全閥的最小
排放面積：
=7．6×10～CKPdA
≥
一 Q Q
一
7 6×10一 ×352×0．63×2．025
0．81 x 335
． ：2 866．5 n1m2
，u ．y 1 ’ ? ?
如選用安全閥(全啟式)的喉徑為d=32 Film，
則單個(gè)的排放面積A =804．2 mill ，因此本罐體所
需喉徑為d：32 1／1111的安全閥(全啟式)4個(gè)才能滿
足要求。
參考文獻(xiàn)
[1] 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．GB／T 10478-2006液化氣
體鐵道罐車．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．
[2] 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，GB／T 19905-2005液化氣
體運(yùn)輸車．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005．
[3] 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．JB／T4781-2005液化氣體
罐式集裝箱．北京：新華出版社，2005．
[4] 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．GB 150-1998鋼制壓力容
器．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998．
[5] 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局．壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(99版)．北
京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，1999．
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