压力容器安全阀安全泄放量计算
盛装液化气体的容器安全泄放量的计算
一、 盛装液化气体的容器安全泄放量的计算计算根据GB150.1中 B.7的规定：有完善的绝热材料保温层的液化气体压力容器的安全泄放量为：W S =qAr t δλ)650(61.282.0- =6.346025.079.300054.0)2.111650(61.282.0⨯⨯⨯+ =0.369 Kg/hW S ┈压力容器安全泄放量Kg/ht ┈泄放压力下介质的饱和温度℃；t=-111.2℃λ┈常温下绝热材料的导热系数KJ/(m ·h ·℃)λ=0.00015W/ (m ·K)=0.00054KJ/( m ·h ·℃)A r ┈容器受热面积：()279.33.014.3m D L D A o o r =+=其中：D 0┈内容器外直径m ： D 0=0.658mL ┈容器总长度m ； L=1.637mδ┈容器保温层厚度；δ=0.025mq ┈在泄放压力下液体的汽化潜热kJ/kg ；q=346.6KJ/Kg 安全阀的泄放压力为1.72MPa二、 单个泄放装置（安全阀）泄放面积的计算 因Pd Po =872.11.0=0.0534 (12+k )k/(k-1)=0.528 临界条件: Pd Po≤(12+k )k/(k-1)P d ┈安全阀泄放压力；P d =1.03P s +0.1Mpa=1.872（绝压）P s ┈安全阀整定压力：1.72 MpaP o ┈安全阀出口侧压力；P o =0.1MPa （绝压）k —气体绝热系数;k=1.4(空气)泄放面积： A=M ZT CKP Ws f d 16.13=97.282931872.16.0356369.016.13⨯⨯⨯=0.0386mm 2C —气体特性系数;C=5201112-++k k ）k k （=356查GB150.1表B.4K —排放系数;全启式安全阀K=0.6M —气体摩尔质量Kg/Kmol; 查GB150.1表B.6 M=28.97Kg/Kmol(空气)Z —气体的压缩系数;Z=1.0(空气)介质的临界压力为3.769(绝压）临界温度132.45K T f —安全阀泄放温度K;T=293K(取安全阀常温下的温度)P d ┈安全阀泄放压力；P f =1.72×1.03+0.1=1.872MPa （绝压）我们所选用的安全阀其排放面积S a 为：39.99mm 2 S a >A因此现在选用的安全阀，完全可满足安全排放要求。
安全阀计算
合格
1.容器无绝热保温层：
2．容器有绝热保温层：
液体
气体特性系数
356.1
气体压缩系数
Z=1.01
泄放装置的泄放压力
pf=0.7
MPa
单个泄放装置泄放面积的计算
气体
：
0.006
：
mm2
饱和蒸汽
Pf≤10MPa：
10MPa≤Pf≤22MPa：
液体
非粘滞性流体A（对于粘滞性流体：W≥Ws）
安全泄放装置设计计算
计算单位
压力容器专用计算软件
依据标准
GB150.1-2011
校核条件
■安全阀
额定泄放系数K
100
超压限度p
0.5
MPa
□爆破片
泄放系数K
超压限度Δp
MPa
介质类型
气体
容器进料管内的流速
10
m/s
容器类别
气体储罐
进料管内直径d
10
mm
容器保温状况
输入热量H
kJ/h
容器所处环境
液体的体积膨胀系数α
mm
液体动力粘度μ
mm2
泄放条件下的介质密度
1.2
kg/m3
液体性质
计算结果
受热面积
半球形封头卧式容器
m2
椭圆形封头卧式容器
立式容器
系数F
安全泄放量Ws
气体贮罐
3.396
kg/h
换热设备产生蒸汽
易燃液化气体或位于可能发生火灾环境下工作的非易燃液化气体：
1．容器无绝热保温层：
2．容器有绝热保温层：
位于无火灾危险环境下工作的非易燃液化气体：
安全阀计算实例
一．安全阀计算实例我们在压力容器设计和定期检验中均要求对安全阀的安全排放能力进行选型或校验计算。
基于以往资料不齐全,往往以大代小,造成不必要的浪费。
现拟以GB15 0附录B-B5.1 b)为依据，用不同介质、压力、温度对安全阀的安全排放量进行选型计算。
例1：有一空气储罐,DN1000㎜，容积V=5m3最高工作压力为0.8MPa，工作温度为30℃进口管为φ57X3.5,确定安全阀尺寸.解1)确定气体的状态条件设Po—安全阀出口侧压力（绝压）0.103MPa（近似为0.1MPa）则Pd—安全阀泄放压力（绝压）为Pd=1.1Pw+0.1+10%P=1.068MPa（GB150附录B4.2.1）当安全阀出口侧为大气时: Po/Pd=0.103/1.068=0.0936而（2/(k+1)）k/(k-1) =（2/(1.4+1)）1.4/(1.4-1)=0.53∴ Po/Pd＜（2/(k+1)）k/(k-1)是属于临界状态条件, 安全阀排放面积A按（B5）计算A≥mm（B5）式中: C气体特性系数,查表B1或C=520√k（2/(k+1)(k+1)/(k-1)）K—安全阀额定泄放系数,K=0.9倍的泄放系数(泄放系数由制造厂提供,一般为0.75);或按《容规》附件五第二节有关规定中选取.2)容器安全泄放量的计算:盛装压缩气体或水蒸汽的容器安全泄放量,按下列规定来确定a.对压缩机贮罐或水蒸汽的容器,分别取压缩机和水蒸汽发生器的最大产气量;b.气体储罐等的安全泄放量按(B1)式计算Ws=2.83×10-3ρυd2 ㎏/h (B1)式中ρ为排放压力下的气体密度.ρ=M（分子量）×Pw’(排放绝对压力)×273/(22.4×(273+t))空气M=28.95排放绝对压力Pw’=10.68㎏/㎝2代入上式得ρ=28.95×10.68×273/22.4×303=12.44㎏/m3υ—容器在工作压力下的进口管的气体流速m/s;查表2得υ=10～15m/s 一些常用气体流速范围表2取υ=10m/s.将上述ρ、ν、d代入得Ws=2.83×10-3×12.44×15×502 =1320.2㎏/h则A==205.4mm2若采用带板手全启式安全阀A=0.785d02=205.4mm2 d0=(205.4/0.785)1/2=16.2㎜根据统计概算,全启式安全阀的喉径d0与公称直径DN之比约为0.625,而微启式安全阀的喉径d0与公称直径DN之比约为0.8.∴选用公称直径DN32的全启式带板手安全阀.安全阀公称直径与喉径关系表3例2.将例题1的介质改为蒸汽。
压力容器安全泄放量计算
Ｋ咖。
在计算安全泄放量时，必须把气体在标准状态下的质量换算 成设计工作状态下的气体质量。为计算方便，把式（３）采用经过 换算的式（４）直接计算安全泄放量Ｗｓ。
３结语
压力容器必须有泄放或排介质的安全泄压装置．依上述方法 先计算出安全泄放量，进而选择安全阀或防爆破片或它们的联合 装置（保温材料以选绝热阻燃耐高温抗水的为好）阀，以最经济又 安全地保证压力容器安全运行。
式中卜－泄放压力下介质饱和温度，℃；
Ａ一常温下绝热材料热导率，ＫＪ／ｍ・ｈ・℃５
啡温层厚度，ｍ；
叮—介质汽化潜热，材，ｌ（ｇ。 １．２压缩气体或水蒸气压力容器 当贮存或处理压缩气体，水蒸气的压力容器，因容器内部不 会产生气体，又即使容器收到较强的辐射热的影响，容器内气体 的压力通常也不会明显升高。此类压力容器的安全泄放量取决于 容器的气体输入量。其安全泄放量按式（３）计算：
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ；ｖｅｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ；ｒｅｌｉｅｆ ａｍｏｕｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
随着我国国民经济及生产技术的高速发展，在化学工业、石 油工业、冶金、交通运输、日常生活、国防工业等方面使用压力容 器的量日益增多。但由于大量年青人及农民工进入工业岗位，因 培训工作深入不够、制造压力容器的材质无合格证、制造过程不
ＸＵ Ｇｅ
（Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｆａｃｔｏｒｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｈａｎｇｓｈｕ
２１５５００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓａｆｅｔｙ ｒｅｌｉｅｆａｍｏｕｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｔｅｍｐ－ ｅｍｔｕｒｅｓ．ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｗｏｒｋｉｎｇ
安全阀各个工况计算
各种事故工况下全阀泄放量的计算1、阀门误关闭a 、出口阀门关闭，入口阀门未关闭时，泄放量为被关闭的管道最大正常流量。
b 、管道两端的切断阀关闭时，泄放量为被关闭液体的膨胀量。
此类安全阀的入口一般不大于DN25。
但对于大口径、长距离管道和物料为液化气的管道，液体膨胀量按式(公式一)计算。
c 、换热器冷侧进出口阀门关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算，计算公式一。
d 、充满液体的容器，进出口阀门全部关闭时，泄放量按正常工作输人的热量计算。
按公式一计算液体膨胀工况的泄放量:()p l C G H B V ⋅⋅=/ （公式一）V -体积流量，h m /3；B -体积膨胀系数，℃/l ；H -工作条件下最大传热量，h J /k ；l G -液相密度，3/m kg ；p C -定压比热，()℃kg kJ /2、循环水故障a 、以循环水为冷媒的塔顶冷凝器，当循环水发生故障(断水)时，塔顶设置的安全阀泄放量为正常工作工况下进入冷凝器的最大蒸汽量。
b 、以循环水为冷媒的其它换热器，当循环水发生故障(断水)时，应仔细分析影响的范围，确定泄放量。
3、电力故障a 、停止供电时，用电机驱动的塔顶回流泵、塔侧线回流泵将停止转动，塔顶设置的安全阀的泄放量为该事故工况下进入塔顶冷凝器的蒸汽量。
b 、塔顶冷凝器为不装百叶的空冷器时，在停电情况下，塔顶设置的安全阀的泄放量为正常工作工况下，进入冷凝器的最大蒸汽量的75%。
c 、停止供电时，要仔细分析停电的影响范围，如泵、压缩机、风机、阀门的驱动机构等，以确定足够的泄放量。
4、不凝气的积累a 、若塔顶冷凝器中有较多无法排放的不凝气，则塔顶设置的安全阀的泄放量与“循环水故障”规定相同。
b 、其它积累不凝气的场合，要分析其影响范围，以确定泄放量。
5、控制阀故障a 、安装在设备出口的控制阀，发生故障时若处于全闭位置，则所设安全阀的泄放量为流经此控制阀的最大正常流量。
b 、安装在设备入口的控制阀，发生故障时若处于全开位置时:(1) 对于气相管道，如果满足低压侧的设计压力小于高压侧的设计压力的2/3，则安全阀的泄放量应按式(公式二)计算:()()2/121/3.3171T G P C C W g h v v -= (公式二) W -质量泄放流量，h kg /；1v C -控制阀v C 值；2v C -控制阀最小流量下的v C 值；h P -高压侧工作压力，Mpa ；g G -气相密度，3/m kg ；T -泄放温度，K如果高压侧物料有可能向低压侧传热，则必须考虑传热的影响。
外部火灾事故工况下安全泄放量计算
２０２３，３３（６）王绪建 外部火灾事故工况下安全泄放量计算 王绪建：高级工程师。
２０１２年３月华东理工大学化学工艺专业硕士毕业。
现从事化工工艺包开发及化工技术管理工作。
联系电话：１８５２３１２３７１８，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｎｔｓ２０＠ｏｕｔｌｏｏｋ ｃｏｍ外部火灾事故工况下安全泄放量计算王绪建 重庆紫光国际化工有限责任公司 重庆 ４０１２２０摘要 使用安全阀、爆破片是化工生产装置有效控制安全风险的重要手段之一。
事故工况下，安全泄放量的正确计算是安全阀、爆破片正确计算、选型和使用的前提。
该文重点对外部火灾事故工况下，盛装液体、气体（蒸汽）的四类典型容器（卧式、带裙座立式、不带裙座立式、球型）安全泄放量的计算进行了说明。
以上四类容器受热润湿面积可运用不同形状（圆柱体、球体、旋转椭球体、圆等）的表面积公式进行计算。
对于液体容器，外部火灾传入的热量通过容器内的润湿面积使内部物料气化，其安全泄放量的计算与受热润湿面积、容器外壁校正系数、危险系数和泄放条件下的汽化热有关。
对于正常工况下容器内的介质物性状态为气体、蒸汽或超临界流体，但在泄放条件下为全气相的情况，安全泄放量的计算与受热润湿面积、金属壁温、泄放温度、泄放压力和分子量等因素有关。
关键词 安全阀；爆破片；安全泄放量；外部火灾中图分类号：ＴＱ０５３ ２ 文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－６２４７．２０２３．０６．０１１ ２０２０年，国务院安委会印发了《全国安全生产专项整治三年行动计划》，多地要求化工生产企业对在役化工装置进行安全设计诊断。
在相关工作推进中发现，有些化工生产企业在装置设计建设或对装置进行改造时，对独立压力系统事故工况的判断和安全泄放装置的计算与选型存在缺失、错误的情况，给安全生产埋下了隐患，阻碍了安全生产的高质量发展。
化工装置中，为了防止人的误操作、设备设施故障、物料累积、能量变化、化学反应失控、外部火灾等引起系统压力过高而发生安全事故，应设置防止超压用的安全泄放装置，使系统及时将风险泄放到可接受风险的区域，并及时控制，防止风险进一步扩大。
安全阀泄放能力的计算
安全阀泄放能力的计算下面介绍的是API 的安全阀计算方法，ASME 的方法与API 的主要不同在于ASME 采用安全阀的喷嘴通过面积和安全阀的流量系数都是具体阀的实测值，而API 计算采用的面积和系数都是公称数值。
1、安全阀有效通过面积1）全启式安全阀（安全阀阀芯开启高度等于或大于1/4喷嘴喉部直径）。
2'2'785.04/D D a =∏=——安全阀的有效通过面积，cm 2；'D ——安全阀喷嘴喉部直径，cm ；2）微启式安全阀（安全阀阀芯开启高度小于1/4喷嘴喉部直径）。
h D a '∏=h ——阀芯开启高度，cm 。
当阀座为斜面时：θsin 'h D a ∏=θ——斜面角度，（°）2、安全阀泄放能力的计算下面的安全阀泄放能力的计算方法在工程设计中常被采用，根据API 502推荐的计算方法进行了一些简化，使用更方便，通常情况下更保守点。
1）排放介质为气体或蒸汽时。
b ABS r M K T M pa Q )110(2305+=aM Q ——排放量，kg/h ；a ——安全阀的有效通过面积，cm 2；p ——安全阀定压，Pa （G ）ABS T ——排出气体的绝对温度，K ；r M ——气体相对分子质量，排出气体为混合物时，相对分子质量为平均值； b K ——背压影响泄放能力的修正系数，由相关图表查得。
2）排放介质为水蒸汽时，下面的计算公式与气体公式一样，但下式把蒸汽的物理参数计入，不需再代入。
考虑到蒸汽一般排放到大气，故一般计算时不需要考虑安全阀的背压对排放的影响；但加入了过热蒸汽修正系数，考虑蒸汽过热对泄放量的影响。
b M aCK pQ )11003.1(405+=C ——过热蒸汽修正系数，查相关图表可得。
选用波纹管平衡式安全阀时，上式中的vap b K K 由代替。
3）排放介质为液体时。
a)一般液体。
p M K p p a Q 5.0521]10)([3660ρ∆-= 1p ——定压，Pa （G ）； 2p ——背压，Pa （G ）；ρ∆——液体相对密度；p K ——积聚压力修正系数，查相关图表可得b)高黏度液体。
安全阀泄放量计算
重庆四联1750m3LNG子罐安全阀设计计算书设计：日期：校核：日期：审核：日期：批准：日期：张家港中集圣达因低温装备有限公司2010年3月一、 简化计算模型1750m 3LNG 子母罐是由7个250m 3子罐和1个外罐组成，夹层空间充满珠光砂，作为绝热保护层。
为了计算方便，现简化模型如下：外罐看作是绝热保护层的外缘（直径为14450mm ），绝热保护层的厚度取 1.1米，7个子罐可看作是一个大的圆柱内罐（直径为12250mm ），内罐总的高度取子罐的容器高度（为25260mm ），内外罐底部夹层珠光砂（绝热保护层）厚度也取1.1米，采用保守计算的办法，假设火焰可烘烤到储罐的整个外表面，可不考虑混凝土基础平板对储罐的隔热作用。
二、 液化气体压力容器的安全泄放量的计算 计算根据GB150附录B 和《容规》附件五的规定：有完善的绝热材料保温层的液化气体压力容器的安全泄放量为：W S =qAr t δλ)650(61.282.0 =6.4651.139.97309.0)138650(61.282.0×××+= 102 Kg/hW S ┈压力容器安全泄放量Kg/ht ┈泄放压力下介质的饱和温度℃；t=-138℃λ┈常温下绝热材料的导热系数KJ/(m ·h ·℃)(按JB/T9077-99选取) λ=0.025W/ (m ·K)=0.09KJ/( m ·h ·℃) A r ┈容器受热面积：A r =πD 0h 1=973.39m 2其中：D 0┈内容器外直径m ：假设D 0=12.266mh 1┈容器最高液位m ；假设h 1=25.26mδ┈容器保温层厚度；δ=1.1mq ┈在泄放压力下液体的汽化潜热kJ/kg ；q=465.6KJ/Kg 全启式安全阀的整定压力为0.46MPa三、 当子罐的排放气体可达成饱和蒸气时，所需安全阀的喉径计算当P d ≤10MPa 时,安全阀排放面积: A 1=W S5.25Kp d=56.43 mm 2 式中：K ┈安全阀额定泄放系数；取K=0.6（全启式安全阀）P d ┈安全阀泄放压力；P d =1.03×0.46+0.1=0.5738MPa （绝压） 则安全阀喉部直径必须满足 对全启式安全阀 h ≥14 dtA=0.785 dt 2dt 2=71.9 mm 2 dt= 8.5 mm四、 当子罐安全阀排出的是气体时，所需安全阀的喉径计算因PdPo =5738.01.0=0.174 (12+k )k/(k+1)=0.543 临界条件: PdPo≤(12+k )k/(k+1) A=ZTM CKPd X Ws/106.72-=27.58 mm 2k —气体绝热系数;k=1.315C —气体特性系数;C=5201112-++k k ）k k （=348.38K —排放系数;全启式安全阀K=0.6 M —气体摩尔质量Kg/Kmol;M=16Kg/Kmol Z —气体在操作温度压力下的压缩系数;Z=0.72 T —气体的温度K;T=135K 则安全阀喉部直径必须满足对全启式安全阀 h ≥14 dtA=0.785 dt 2dt 2= 35.1 mm 2 dt= 5.93 mm因此现选用DN100的安全阀，完全可满足安全排放要求。