爆破片和安全阀串联组合应用浅谈_唐亮

爆破片和安全阀串联组合应用浅谈唐亮陆杨敦文杰（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司成都６１００２１）摘要：爆破片与安全阀都是压力容器和管道的重要超压保护装置，但使用时两者均具有一定局限性，特定条件下需要综合它们各自的优点，将爆破片与安全阀串联组合使用。

本文讨论了爆破片与安全阀串联使用的优点，以及设计使用时需注意相关要求。

关键词：安全阀；爆破片；串联组合装置超压保护装置在保证压力容器及管道安全运行方面起着非常重要的作用，其中爆破片与安全阀是重要的超压保护装置。

通常情况下，爆破片或安全阀会单独使用，而在某些特殊情况下，就需要将二者串联组合使用，综合它们的优点，达到保护目的。

一、爆破片的特点爆破片是压力容器、管道的重要超压保护装置。

它能在标定的温度和压力下爆破，超压时泄放压力，保障安全。

装置由爆破片和夹持器两部分组成。

爆破片安全装置具有结构简单、灵敏、快速精确、无泄漏、泄放能力强等优点，能够在粘稠、高温、低温、腐蚀的环境下可靠地工作，另外还是超高压容器的理想安全装置。

但爆破片的应用也有它的局限性，爆破后不能复原，必须停车更换爆破片；另外爆破片动作后会泄放大量的物料介质，对原料产品无法回收，造成经济损失巨大，倘若物料为有毒有害的介质，大量泄放后会对环境造成重大污染。

二、安全阀的特点安全阀是启闭件，阀瓣受外力作用（如重力或弹力）处于常闭状态，当设备和管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。

安全阀属于自动阀类，主要用于压力容器和管道上，超压时泄放压力，保护设备和管道。

安全阀显著的优点是超压时只泄放部分的介质，并能引入泄放管道，存储到储罐，这样就避免了物料的损失，即使安全阀起跳频繁，也能立即恢复正常状态。

但它的缺点亦是显而易见的：（１）因阀瓣超压后频繁启闭，或者受物料腐蚀，磨损，密封性相对较差，容易泄露；（２）由于自身结构的影响，超压泄放会有滞后现象，不能满足快速泄压的要求；（３）如物料粘度较大、易聚合或有含有固体或结晶体，阀瓣极易被堵塞，导致安全阀失效；（４）物料的性质及安全阀复杂的结构使得制造成本较高。

三、爆破片与安全阀的串联组合基于以上爆破片及安全阀的特点，对于洁净度要求较高的设备环境或者只容许少量物料泄漏的以及温度压力波动较大导致频繁起跳的场合优先考虑使用安全阀，而对要求快速泄压的危险环境则优先选用爆破片。

但一些场合需要综合两者的优点，将爆破片与安全阀串联使用：比如液化气体罐车运输时受道路振动影响安全阀损坏失效，此时需要在安全阀的入口处串联爆破片。

在安全阀受损时爆破片仍能起到隔离和泄放的作用；另如原料药生产车间反应釜内物料性质复杂，往往含有粘稠或结晶的物料，单用安全阀时阀瓣易被腐蚀堵塞，若单用爆破片则起跳时物料损失巨大，且有毒介质会造成车间环境污染。

此时可以在安全阀的入口处串联爆破片，一是起到隔离，保护安全阀不受腐蚀的作用，二是爆破后，物料经泄放管道汇集到储罐，避免了物料流失。

安全阀与爆破片有两种串联方式，当爆破片串联在安全阀的入口时，可以用于密封和隔离介质为腐蚀性、黏性较大或有颗粒的物料。

此时爆破片标定压力与安全阀设定压力相同，爆破片的直径不小于安全阀入口直径［１］，且必须在爆破片和安全阀之间设置压力表和放气阀。

在选用爆破片时需选用爆破时无碎片产生的爆破片，在很多场合由于空间限制我们可以在爆破片的后面一片夹持器上开孔，连接压力表和泄零装置，但建议爆破片与安全阀之间留有短管，因为爆破片的刻痕会存在分子级的扩散，若不留短管，扩散的分子很快就会充满爆破片与安全阀之间的空间，会影响爆破片的背压。

通过爆破片密封系统，将安全阀与压力容器或压力管道中介质隔离，避免了安全阀受物料介质的腐蚀而发生泄露，爆破片对安全阀起保护作用，同时在恶劣工况降低了安全阀材质的要求，节省了投资，检修方便，设备管道可以连续运行，泄放物料可以收集，如图１所示。

使用时应注意检查爆破片和安全阀之间所装的压力表有无压力指示，需要注意的是该处的压力表建议选用有压力记录功能的表盘，只要有过压力就会留下指示痕迹，证明爆破片已出现泄露甚至破裂，截止阀打开后有无气体漏出，以判定爆破片的完好情况。

当爆破片串联在安全阀的出口时，主要用于压力容器内压波动较频繁，或泄放总管有腐蚀性气体以及外部背压影响，安全阀对爆破片起到稳压作用，爆破片的设置则防止泄放管中腐蚀性介质对安全阀的腐蚀和安全阀的蠕变，又可延长爆破片的寿命。

此时爆破片最大设计爆破压力不大于弹簧式安全阀设定压力的１０％，如图２所示。

使用时应注意检查爆破片和安全阀之间所装的压力表和截止阀，两者之间不积存压力，能疏水或排气。

图１爆破片串联在安全阀的入口(下转第175页)正常生产的振动筛，把粘附在振动筛上细硫磺用水冲掉，随颗粒硫磺一起进入产品库。

优点是不停机便可操作，劳动强度相对较小，细分硫磺清理干净，不会影响正常生产。

在四台成型机上推广后效果很好，能保证液硫成型机满负荷连续运行。

2.生产过程水中硫磺细粉过多现象：容易堵塞水循环系统，堵塞冷却塔散热装置，造成型罐水温超高报警连锁停机。

循环水系统清理的正常操作步骤是停机更换生产用水，清除水循环系统细硫粉，清除堵塞冷却塔散热片的细粉硫磺，添加新鲜水后再进行正常生产。

由于要停机操作，影响了正常生产，损失了大量的生产水，增加了污水处理站负荷，增加了操作人员的劳动强度。

分析细粉硫多的原因后发现：由于装置长时间运行，循环水系统水泵性能下降，水力旋流分离器处理量减少，造成循环水系统不平衡，过程水量偏大，热水量偏大，冷却水量偏小，整个水系统平衡被破坏。

如果降低过程水量，可以使水系统平衡，但是成型罐水温超高报警，无法安全生产。

经观察分析，成型罐上部出来的水一部分可以直接进入冷却水系统后再生产，从而减轻了热水槽负荷，减轻了水利旋流分离器负荷，使整个水循环系统达到平衡状态。

三号成型机水系统改造后，产品过程水中硫磺粉明显减少，过去两周就要清洗一次水系统，现在两个月才清洗一次水系统；减少了生产水用量，减轻了工人劳动强度，增加了液硫成型量，达到装置安全平稳运行。

3.再熔器结块严重现象：再熔器结块细粉硫磺从观察口冒出，液硫成型机无法正常生产正常处理步骤是停机，待结块熔化后再开机生产。

这种被动的处理方式严重影响安全生产，经长期实践发现，造成再熔器结块严重的原因有以下四点：进入再熔器细粉硫带水偏多；再熔器控制温度设计偏低；回流泵入口堵塞，造成泵效率下降；结小块时没及时处理。

针对以上问题，采取的技术措施包括：减少进入再熔器细粉硫带水量，降低螺旋输送机水面液位；提高再熔器熔硫温度，再熔器温度由１４２℃提高到１５０℃；增加再熔器回流量，回流泵入口保护网由于被水化物结块堵塞，采取停泵一分钟等结块下落后再起泵生产，使泵回流量恢复正常量；加强巡检及时发现再熔器结块，在结块较小时及时处理，避免结大块时无法处理造成停机。

经过采取以上方法处理再熔器结块，较好的避免了再熔器结块，确保了硫磺成型机安全长效生产。

4.液硫成型机小负荷生产时改单盘运行硫磺成型机设计生产能力为９０ｔ／ｈ。

如果长时间在５０ｔ／ｈ左右生产硫磺，水系统产生的细粉硫相对较多，增加了水力螺旋分离器负荷，增加再熔器的负荷，给生产造成不平稳。

改用单盘运行后，液硫在成型盘上液位增高，下落的速度加快，达到了设计要求速度，产生的细粉硫较少，减少了水力螺旋分离器、再熔器工作负荷，达到平稳生产的目的。

结论硫磺湿法成型处理量大、效率高，无粉尘，对人体伤害小，安全系数高，在生产过程中不断创新和改进操作方法，达到硫磺成型高效平稳运行。

１．采用高压水喷头直接冲击正常生产的振动筛，以清除脱水振动筛上细硫磺，避免停机清扫振动筛；２．通过对水系统的改造，使成型罐上部出来的水一部分直接进入冷却水系统后再生产，减轻了热水槽和水利旋流分离器负荷，使整个水循环系统达到平衡状态，降低细粉硫的含量；３．通过减少进入再熔器细粉硫带水量、提高再熔器熔硫温度、增加再熔器回流量、加强管理等措施，能够有效避免再熔器结块，确保了硫磺成型机安全长效生产；４．液硫成型机小负荷生产时采用单盘运行，可有效减少细粉硫含量，降低水力螺旋分离器、再熔器工作负荷。

图２爆破片串联在安全阀的出口顾雪铭等［２］对安全阀和爆破片的串联组合装置的性能做了研究测试，文中选用反拱型爆破片，测试中爆破片在破裂时未发生碎裂且安全阀不受卡阻，安全阀和爆破片的此种组合可以满足安全装置受振动时超压泄放的要求。

喻健良等［３］研究了爆破片串联在安全阀的入口时的泄放特性，得出安全阀和爆破片之间的接管长度与泄放系数有显著关系，接管长度增加时，泄放阻力增加，组合泄放系数减小，但接管长度与组合校正系数无关。

文中试验给出了泄放系数范围在０．７８￣０．８４之间，组合校正系数建议值为０．８７，由文献数据不难得出设计时通常爆破片和安全阀串联组合泄放量需较单独的安全阀的泄放量提高１５％￣２０％。

结论爆破片与安全阀都是压力容器和管道的重要超压保护装置，将爆破片与安全阀串联组合使用集合了两者的优点，一是起到隔离，保护安全阀不受腐蚀的作用，二是爆破后，物料经泄放管道汇集到储罐，避免了物料流失。

设计时需注意组合装置的安全泄放量需较单独使用安全阀时提高１５％￣２０％，选择爆破片时需选择爆破后不会产生碎片的型式。

参考文献：[1]HG/T 20570.3-95爆破片的设置和选用.[2]顾雪铭，陈磊，杨秀霞，爆破片与安全阀串联组合泄放特性[J],化工装备技术，2004，25（5）.[3]任世科，刘雪梅，党兴鹏，安全阀与爆破片串联组合装置性能研究[J]，压力容器，2012，29（8）.(上接第173页)。