安全泄压装置的设计

安全泄压装置的设计

安全111 顾小兵 11412113

摘要: 安全泄压装置对压力容器、锅炉和管道等受压设备的安全运行十分重要,其主要作用是防止超过设计压力而发生安全生产事故。主要介绍了如何较系统地做好安全泄压装置的设计,包括安全泄压装置的设置原则、工艺计算、安装及注意事项等内容,着重阐述了安全阀和爆破片装置的设计。

关键词: 压力容器;安全;泄压;设计

压力容器是一种承压装置，但是每台容器都是按预定的压力设计的，所以其壁厚只能

允许其承受一定的压力，即所谓最高使用压力，在这个压力范围内，容器可以安全运行，超过这个压力，容器就有可能因过度的塑变而遭到破坏、并会由此造成恶性重大

事故。安全泄放装置就是为了保证压力容器安全运行、防止其发生超压的一种保险装置。安全泄放装置具有这样的性能:当容器在正常的工作压力下运行时，它保证严密不漏，而一旦容器内压力超过规定，它就能自动把容器内部的气体迅速排出，使容器内

的压力始终保持在最高许用压力范围内。

一、安全泄放装置的装设原则

在压力容器中，并不是每台都必须装设安全泄放装置。例如，在连续的操作系统中，

如果几台容器的许用压力相同，压力源也相同，而且每台容器内的压力又不会自动升

高时，则可以在整个相同压力系统内装设一个安全泄放装置。只有那些由于某种原因，容器内的压力有可能升高时，才需要单独装设安全泄放装置。在常用的压力容器中，

必须单独装设安全泄放装置的有以下几种:

a)液化气体储罐，由于介质温度升高，其饱和压力也相应提高， b)压力机附属的气体

储罐; c)容器内在生产过程中，可能因物料的化学反应使内部压力升高的反应容器; d)

高分子聚合设备; e)由载热体加热，使设备内液体蒸发汽化的换热容器; f)装设于系统内，用减压阀或调节阀降压后进气，其最高许用压力小于压力源的压力容器。

二、安全泄放装置的类型及特点

安全泄放装置按其结构形式可以分为阀型、断裂型、熔化型和组合型等几种。

2.1阀型安全泄放装置

阀型安全泄放装置就是常用的安全阀，是一种重闭式(可重复使用)安全泄放装置。当

容器中的压力超过允许值以后，它能够自动开启，把过剩的气体或蒸汽排到大气中或

低压系统内，达到容器泄压的目的。其特点是它仅仅排泄容器内高于规定部分的压力，而当容器内压力降到某一数值后，它又能自动迅速关闭，维持容器的正常运行。安全

阀的缺点是:密封性能较差，在正常工作压力下，也常常会有轻微的泄漏;由于弹簧的惯性作用，阀的开启常有滞后作用;用在盛装一些不洁净气体的设备上时，阀口有被堵塞或阀瓣有被粘住的可能。

2.2断裂型安全泄放装置

常用的断裂型安全泄放装置为爆破片，是一种一次性安全泄放装置。它是通过爆破片

的断裂而排出气体，达到容器泄压的目的。与安全阀相比，其优点一是密封性能较好，二是泄压反应较快，泄压时动作滞后的惯性小，三是气体内所含的污物对它的影响较小。其缺点是它在完成泄压化工装备后即不能继续使用，因此容器也得停止运行。

2.3熔化型安全泄放装置

熔化型安全泄放装置就是常用的易熔塞，它是通过易熔合金的熔化使容器内的气体从

原来填充易熔合金的孔中排出，从而达到泄压的目的。其特点是主要用于防止容器由

于温度升高而发生的超压，因为只有介质的温度升高到一定程度，易熔合金才能熔化，容器内的压力才能泄放。由干易熔合金强度很低，这种安全泄放装置的泄放面积不能

太大，因此只能装设在需要排放量很小的容器上，目前一般多用干液化气体气瓶和溶

解乙炔气瓶。

2.4组合型安全泄放装置

组合型安全泄放装置是同时具有阀型和断裂型或阀型和熔化型的组合装置。常见的有

弹簧式安全阀和爆破片的组合型。这种类型的安全泄放装置同时具有阀型和断裂型的

优点。它既可以防止阀型安全泄放装置的泄漏，又可以在排放过高的压力后，使容器

能继续运行。

三、安全泄放装置的选用

3.1.安全阀的选用原则（1）安全阀的分类

a)按结构形式可分为杠杆式、弹簧式和脉冲式三种。

b)按气体的排放方式可分为全封闭式、半封闭式和敞开式三种。 c)按阀瓣的最大开启

高度与阀孔直径之比可分为微启式和全启式二种。

（2）安全阀的选用安全阀的选用应采取以下步骤

确定型式、确定公称压力、确定规格、确定型号(限于篇幅，本文主要介绍安全阀型式的选用)。压力容器选用什么型式的安全阀，主要取决于容器的工作条件及工作介质的性能。由于弹簧式安全阀结构紧凑、轻便，也比较灵敏可靠，故一般的压力容器多采

用该种型式。对于易燃介质和毒性程度为极度、高度或中度危害介质的压力容器，应

选用封闭式，并在阀的排出口装设导管，将排放介质引至安全地点，进行妥善处理;对于非易燃介质或空气及其它不会污染环境的介质的压力容器，可采用半封闭式或敞开式;槽车等移动式压力容器应选用内置式安全阀，以防车辆行驶时安全阀被树枝等刮碰。对于高压容器和安全泄放量大的中低压容器，一般选用全启式安全阀，只有在安全泄

放量较小、安全阀背压较大和要求容器压力平稳的情况下，才选用微启式安全阀。

3.2.爆破片的选用原则

由于爆破片如图4是一次性使用的安全泄放装置，泄压后，容器也被迫停止运行，因

此它只在不适宜装设安全阀或安全阀不能可靠工作的压力容器中使用。具体有以下几

种情况:

a)容器内储存的物料会导致安全阀失灵时; b)不允许物料泄漏的容器;化工装备技术应

用与发展 C)容器内的压力增长过快，以致安全阀不能适应时; d)安全阀不能适用的其

它情况。（1）爆破片的分类 a)剪切破坏型(切破式)。这是早期广泛使用的一种型式，目前用的较少。 b)弯曲破坏型(碎裂式)。这也是较早使用的一种型式。 c)普通拉伸破

坏型(碎裂式)。 d)型孔式拉伸破坏型。 e)失稳型(压缩型、翻转型)。 (2)爆破片的选

用

爆破片的选用应按以下步骤进行:确定型式、确定动作压力、确定泄放面积。压力容器选用什么型式的爆破片，主要取决于容器的工艺条件及工作介质的性能，具体可以从

以下几个方面考虑。

a)从介质方面，首先要考虑介质在工作温度下对膜片有无腐蚀作用;如果介质是可燃物

料则不宜选用铸铁或碳钢等材料制造膜片，以免膜片破裂时产生火花，在容器外引起

可燃物料的燃烧爆炸。

b)从膜片材料的使用温度方面，为了防止膜片金属在高温下产生蠕变，致使其在低于

设定动作压力下爆破，应选用许用温度极限不低于实际使用温度的材料来制造膜片。

c)从压力波动方面，脉动载荷或压力大幅度频繁波动的容器，最好选用失稳型爆破片，因为其它类型的爆破片，在工作压力下膜片都处于高应力状态，较易疲劳失效。

3.3组合型安全泄放装置的选用原则

安全阀与爆破片的组合可分为并联组合和串联组合二种方式。