1、第四章 压力容器的安全防护装置压力容器安全操作技术压力容器安全操作技术目录n第一节 压力容器超压的原因n第二节 压力容器的泄漏n第三节 压力容器的安全防护装置n第四节 事故案例分析第一节 压力容器超压的原因n1、操作失误或零件破损引起的容器超压 压力较高的气体进入许用压力较低的容器内 容器内产生的气体无法排出造成压力不断升高n2、满液后的容器因流体受热膨胀而超压n3、容器内燃烧爆炸生成高温高压气体 容器内混和气体爆炸 容器内发生燃烧反应n4、容器内化学反应失控造成容器超压n5、液化气体意外受热饱和蒸汽压增大第二节 压力容器的泄漏n1、泄漏产生的原因 设备产生泄漏的原因：腐蚀、裂痕、变形、疲劳、2、老化、吸收废气等引起的材质的变化；脱碳和渗碳引起的材质的变化：设备、配管的伸缩与热膨胀；蠦变；低温脆性等。运转和控制方面的原因：包括升温、降温；异常升压、降压；流速异常、流量异常；液面异常升降或抖动；堵塞、结水垢；水锤作用；热平衡或原料平衡被破坏；伺服系统紊乱；停电、停水、停气等。维修方面产生泄露的原因：如检查失误；维修保养不当；组合连接不良引起的受力不均等。n2、泄露处理措施 装设可燃气体检测仪，及时报警，及时进行相关处理 中央控制室操作人员控制一切工艺变化 如果仪表系统的压缩空气出了故障，应与氮气系统相连，并与紧急氮气加压接通，做到紧急情况下有序停车。第三节压力容器的安全防护装置n压力容器3、的安全防护装置指为了使压力容器能够安全运行而装设在设备上的一种附属机构。包括连锁装置、警报装置、计量装置、泄压装置等。n安全防护装置又称为安全附件，有安全阀、爆破片、压力表、液位计和温度计等。一、安全泄压装置类型及其特点n1、安全阀 安全阀是一种超压防护装置，它的功能是：当容器内的压力超过某一规定值时，就启动阀芯抬起，迅速排放容器内的超压气体，并发出声响，警告操作人员采取降压措施。当压力恢复到允许值时，安全阀又自动关闭，使容器内的压力始终低于允许范围的上限，不致因超压而造成事故。（1）安全阀基本参数、结构及工作原理nA、安全阀基本参数 公称压力：表示在常温状态下的最高许用压力，高温设备用的还要4、考虑高温下材料许用应力的降低。开启压力：安全阀阀瓣在运行条件下开始升起时的 介质压力。排放压力：是阀瓣达到规定开启高度时进口侧的压力。回座压力：是阀瓣重新压紧阀座介质停窜压力启闭压差：是开启压力和回座压力之差。B、结构及工作原理弹簧式安全阀v工作原理工作原理当气当气体作用在阀芯上的力体作用在阀芯上的力超过弹簧的弹力时弹超过弹簧的弹力时弹簧被进一步压缩，阀簧被进一步压缩，阀芯被抬起离开阀座芯被抬起离开阀座,安全阀开启排气泄压；安全阀开启排气泄压；当气体作用在阀芯上当气体作用在阀芯上的力小于弹簧的弹力的力小于弹簧的弹力时，阀芯紧压在阀座时，阀芯紧压在阀座上安全阀处于关闭状上安全阀处于关闭状态。态。5、q杠杆式安全阀(2)安全阀的分类n按整体和加载结构的型式可分为弹簧式、重锤杠杆式和控制式三种。按照阀瓣开启高度与阀流通直径之比可分为微启式和全启式两种。按照气体排放的方式分为全封闭式、半封闭式和敞开式三种。（3）、安全阀必须满足的基本要求关闭状态的安全阀具有密封性；当达到开启压力时可靠地开启；应达到规定开启高度的规定的排放量；当器内压力降低后应及时地关闭；阀关闭后，应能达到新的密封状态。（4）安全阀的选用n选用什么结构形式，主要决定设备的工艺条件和工作介质的特性n压力范围的选用，是按公称压力标准系列进行设计制造的，选用时应按锅炉和压力容器的最大允许工作压力选用合适的安全阀。n安全阀的排放量必须6、大于设备的安全泄放量，这样才能保证锅炉压力容器超压时安全阀开放能及时排出一部分介质，避免器内的压力继续升高。（5）安全阀的安装n1）、安全阀应垂直安装在压力容器液面以上气相空间部分，或装设在与压力容器气相空间相连的管道上。n2）、压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔，其截面积不得小于安全阀的进口截面积，其接管应尽量短而直。3）、安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门，保）、安全阀与压力容器之间一般不宜装设截止阀门，保持全开，打上铅封，并有记录。持全开，打上铅封，并有记录。4）、压力容器一个连接口上装设两个或两个以上的安全）、压力容器一个连接口上装设两个或两个以上的安全阀时，则该连接口入口7、的截面积，应至少等于这些安全阀的阀时，则该连接口入口的截面积，应至少等于这些安全阀的进口截面积总和。进口截面积总和。5）、介质为极度和高度危害或易燃易爆介质的容器排出）、介质为极度和高度危害或易燃易爆介质的容器排出口应引至安全地点，有化学反应的两种气体不能共用一根排口应引至安全地点，有化学反应的两种气体不能共用一根排放管。放管。（6）安全阀的维护和检查n要经常保持安全阀的清洁，防止阀体弹簧等被油垢脏物粘满或被腐蚀，防止安全阀排放管被油污或其他异物堵塞;经常检查铅封是否完好，防止杠杆式安全阀的重锤松动或被移动，防止安全阀的调整螺丝被随意拧动。n发现安全阀有泄漏迹象时，应及时更换或检修，禁止用加大8、载荷的方法来消除泄漏。n为保持安全阀灵敏可靠，每年至少做一次定期校验。（7）安全阀常见的故障n安全阀泄漏n安全阀不在调定的开启压力下动作n安全阀达不到全开的状态n阀瓣振荡n阀瓣不能及时回座（8）安全阀的检验期限n安全阀一般每年至少校验一次，拆卸进行有困难时，应采用现场校验。n新安全阀在安装前应根据使用情况调试后，才准安装使用。容规157条对安全阀的规定安全阀有下列情况之一时，应停止使用并更换：1、安全阀的阀芯和阀座密封不严且无法修复。2、安全阀的阀芯与阀座粘死或弹簧严重腐蚀、生锈。3、安全阀选型错误。2、爆破片n爆破片的作用和适用范围q爆破片只用在不宜装设安全阀的压力容器上。n容器内的介质易于9、结晶或聚合，或带有较多的粘性（或粉状）物质时。n容器内的压力由化学反应或其它原因迅猛上升，装置安全阀难以及时排除过高的压力。n容器内的介质为剧毒气体或不允许微量泄漏气体，用安全阀难以保证这些气体不泄漏时采用。(1)爆破片装置的结构与分类q利用透镜垫和锥形夹盘形式的防爆片可适用于高压场合。q螺纹接头夹盘。n#、组合式爆破片由爆破元件、托架、加强环、密封膜组成。见图44所示、P59页#、按照爆破片在断裂前受力变形的型式可分为拉伸破坏型、剪切破坏型和弯曲破坏型等几种结构。n*平板型膜片：是为朔性金属或石墨材质的一块平板，通过法兰夹紧或直接用螺栓压紧在容器的短管法兰上，如图45所示n*正拱型膜片：比平10、板型提高了耐疲劳性能n*反拱型膜片：压力大膜片翻转失稳而破坏（2）爆破片的装设要求 爆破片装置与容器的连接管线应为直管,阻力要小管子通道面积不得小于膜片泄放面积；对于易燃、毒性程度为极度、高度或中度危害介质的压力容器，应在爆破片的排出口装设导管，将排放介质引至安全地点，并进行妥善处理，不得直接排入大气；爆破片应与容器液面以上的气相相连，其中普通正拱型爆破片也可按装在正常液面以下。n（3）爆破片的更换 爆破片应定时更换。更换期限除制造单位确保使用外，一般为二至四年，使用单位可根据本单位的实际情况确定；对超过爆破片最大爆破压力而未爆破的应于更换；在苛刻的条件下使用的爆破片应每年更换。超高压容器的爆11、破片的选用与装设，应符合超高压容器安全监察规程的规定。二 压力表 压力表有液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式四大类。单弹簧管式压力表应用较广。q1、弹簧管式压力表结构及工作原理q波纹平膜式压力表q工作原理：工作介质作用波纹平膜的下面，压力大，平膜向上凸起的量大，平膜上面的柱销向上的位移就大，从而带动连杆，使扇形齿轮摆动、小齿轮转动（常啮合），指针也同时摆动（同轴固定）。n2、压力表的使用q压力表的量程,为容器最高工作压力的1.53倍,最好为2倍。q压力表的精度，用相对百分误差表示，既仪表量程范围内的最大绝对误差除以仪表量程的百分数。有1.5级2.5级,中、高压用1.5级,低压用2.5级。q压力12、表的表盘直径，不小于100mm。3、压力表的安装与维护（1）安装要求q应便于操作人员观察和清洗，避免受到辐射热、冻应便于操作人员观察和清洗，避免受到辐射热、冻结或振动的影响。结或振动的影响。q为便于拆卸，表与容器间装设三通旋塞或针形阀。为便于拆卸，表与容器间装设三通旋塞或针形阀。q用于水蒸汽介质的压力表，在表与容器间应装存水用于水蒸汽介质的压力表，在表与容器间应装存水弯管。弯管。q对于具有腐蚀介质或粘度介质的压力表，应装设有对于具有腐蚀介质或粘度介质的压力表，应装设有充填液体隔离介质的缓冲装置。充填液体隔离介质的缓冲装置。q压力表的连接管不准有漏水、气现象。压力表的连接管不准有漏水、气现象。q13、压力表的存水弯管用钢管时，其内径不应小于压力表的存水弯管用钢管时，其内径不应小于10mm，用铜管时，其内径不应小于，用铜管时，其内径不应小于6mm.n（2）、压力表的维护q压力表应保持洁净n表盘上的玻璃要明亮清晰，使表盘内指针指示的压力值能清楚易见，表盘玻璃破碎或表盘刻度模糊不清的压力表应停止使用；q压力表的连接管要定期吹洗，以免堵塞压力表的连接管要定期吹洗，以免堵塞v特别是对用于较多的油垢或其他粘性物质的气体的压特别是对用于较多的油垢或其他粘性物质的气体的压力表连接管。要经常检查压力表的指针的转动与波动是力表连接管。要经常检查压力表的指针的转动与波动是否正常，检查连接管上的旋塞是否处于全开状14、态。否正常，检查连接管上的旋塞是否处于全开状态。q压力表必须定期校验，每年至少经计量部门校验压力表必须定期校验，每年至少经计量部门校验一次。一次。q5、压力表有下列情况之一时应停止使用并更换：n有限止钉的压力表，在无压力时，指针不能回到限止钉处；无限止钉的压力表，在无压力时，指针距零位的数值超过压力表的允许误差。n表盘封面玻璃破裂或表盘刻度模糊不清。n铅封损坏或超过校验有效期限。n表内弹簧泄漏或压力表指针松动。n指针断裂或外壳腐蚀严重。n其它影响压力表准确指示的缺陷。三、液面计n1.液位计的类别 .玻璃管式液位计 .玻璃板式液位计2.液位计的选用液位计的选用根据压力和介质、温度。根据压力和介质15、温度。进行液压实验进行液压实验盛装盛装0以下介质应选防霜液面计以下介质应选防霜液面计寒冷地区应选用夹套型或保温型液面计寒冷地区应选用夹套型或保温型液面计用于易燃、有毒介质的液面计，应有防用于易燃、有毒介质的液面计，应有防止泄漏的保护装置止泄漏的保护装置 3.液位计的安装与维护n液面计应安装在便于观察的位置n在最高、低液面处画出警戒红线n要经常保持清洁n排放有毒、易燃介质时，要用引出管将介质排放到安全地带n发现液面计泄漏时，定要将液面计两端阀门关闭，待降压后再进行检修。压力容器安全监察规程n液面计有下列情况之一的，应停止使用并更换n超过检验周期n玻璃板（管）有裂纹、破碎。n阀件固死或不起作用。16、出现假液位。n液面计指示模糊不清四、温度计n一.常用温度计型式及工作原理 1.膨胀式温度计 这是根据水银、酒精、甲苯等感温液体具有热胀冷缩的物理特性制成.压力式温度计 这种温度计的温包内装有易挥发的碳氢化合物液体，测温时，温包内的液体受热产生压力，并传到弹簧管，与压力表原理相同n二温度计的安全使用要点 应选择合适的测温点，减少外界影响 温度计的温包应尽量深入容器或紧贴容器壁上，同时露出容器的部分应尽可能短些，确保能测准容器内介质的温度，用于测量蒸汽和物料为液体的温度时，温包的插入深度不应小于mm，用于测量空气或液化气体的温度时，插入深度不应小于mm。对于容器内介质的温度变化剧烈的工况，进行测量时应考虑到滞后效应。温度计应安装在便于工作、不受碰撞、减少振动的地点。安装内标式玻璃温度计时，应有金属保护套，且连接端正。、新安装的温度计应经国家计量部门鉴定合格。第四节 事故案例分析 1998年8月23日某化工厂反应釜在聚合反应过程中超温超压，而两个安全阀失去自动泄压作用，釜风压力急剧上升，导致反应釜釜盖法兰严重变形，观察孔镜炸裂，大量可燃性物料从法兰缝隙处和观察孔喷出，与空气形成爆炸性混合气体，遇明火引起爆炸燃烧，造成直接经济损失6.4万，被迫停产8个月，间接损失百万元，死亡3人。