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1、第四章 壓力容器的安全防護裝置壓力容器安全操作技術壓力容器安全操作技術目錄n第一節 壓力容器超壓的原因n第二節 壓力容器的泄漏n第三節 壓力容器的安全防護裝置n第四節 事故案例分析第一節 壓力容器超壓的原因n1、操作失誤或零件破損引起的容器超壓 壓力較高的氣體進入許用壓力較低的容器內 容器內產生的氣體無法排出造成壓力不斷升高n2、滿液后的容器因流體受熱膨脹而超壓n3、容器內燃燒爆炸生成高溫高壓氣體 容器內混和氣體爆炸 容器內發生燃燒反應n4、容器內化學反應失控造成容器超壓n5、液化氣體意外受熱飽和蒸汽壓增大第二節 壓力容器的泄漏n1、泄漏產生的原因 設備產生泄漏的原因：腐蝕、裂痕、變形、疲勞、2、老化、吸收廢氣等引起的材質的變化；脫碳和滲碳引起的材質的變化：設備、配管的伸縮與熱膨脹；蠦變；低溫脆性等。運轉和控制方面的原因：包括升溫、降溫；異常升壓、降壓；流速異常、流量異常；液面異常升降或抖動；堵塞、結水垢；水錘作用；熱平衡或原料平衡被破壞；伺服系統紊亂；停電、停水、停氣等。維修方面產生泄露的原因：如檢查失誤；維修保養不當；組合連接不良引起的受力不均等。n2、泄露處理措施 裝設可燃氣體檢測儀，及時報警，及時進行相關處理 中央控制室操作人員控制一切工藝變化 如果儀表系統的壓縮空氣出了故障，應與氮氣系統相連，并與緊急氮氣加壓接通，做到緊急情況下有序停車。第三節壓力容器的安全防護裝置n壓力容器3、的安全防護裝置指為了使壓力容器能夠安全運行而裝設在設備上的一種附屬機構。包括連鎖裝置、警報裝置、計量裝置、泄壓裝置等。n安全防護裝置又稱為安全附件，有安全閥、爆破片、壓力表、液位計和溫度計等。一、安全泄壓裝置類型及其特點n1、安全閥 安全閥是一種超壓防護裝置，它的功能是：當容器內的壓力超過某一規定值時，就啟動閥芯抬起，迅速排放容器內的超壓氣體，并發出聲響，警告操作人員采取降壓措施。當壓力恢復到允許值時，安全閥又自動關閉，使容器內的壓力始終低于允許范圍的上限，不致因超壓而造成事故。（1）安全閥基本參數、結構及工作原理nA、安全閥基本參數 公稱壓力：表示在常溫狀態下的最高許用壓力，高溫設備用的還要4、考慮高溫下材料許用應力的降低。開啟壓力：安全閥閥瓣在運行條件下開始升起時的 介質壓力。排放壓力：是閥瓣達到規定開啟高度時進口側的壓力。回座壓力：是閥瓣重新壓緊閥座介質停竄壓力啟閉壓差：是開啟壓力和回座壓力之差。B、結構及工作原理彈簧式安全閥v工作原理工作原理當氣當氣體作用在閥芯上的力體作用在閥芯上的力超過彈簧的彈力時彈超過彈簧的彈力時彈簧被進一步壓縮，閥簧被進一步壓縮，閥芯被抬起離開閥座芯被抬起離開閥座,安全閥開啟排氣泄壓；安全閥開啟排氣泄壓；當氣體作用在閥芯上當氣體作用在閥芯上的力小于彈簧的彈力的力小于彈簧的彈力時，閥芯緊壓在閥座時，閥芯緊壓在閥座上安全閥處于關閉狀上安全閥處于關閉狀態。態。5、q杠桿式安全閥(2)安全閥的分類n按整體和加載結構的型式可分為彈簧式、重錘杠桿式和控制式三種。按照閥瓣開啟高度與閥流通直徑之比可分為微啟式和全啟式兩種。按照氣體排放的方式分為全封閉式、半封閉式和敞開式三種。（3）、安全閥必須滿足的基本要求關閉狀態的安全閥具有密封性；當達到開啟壓力時可靠地開啟；應達到規定開啟高度的規定的排放量；當器內壓力降低后應及時地關閉；閥關閉后，應能達到新的密封狀態。（4）安全閥的選用n選用什么結構形式，主要決定設備的工藝條件和工作介質的特性n壓力范圍的選用，是按公稱壓力標準系列進行設計制造的，選用時應按鍋爐和壓力容器的最大允許工作壓力選用合適的安全閥。n安全閥的排放量必須6、大于設備的安全泄放量，這樣才能保證鍋爐壓力容器超壓時安全閥開放能及時排出一部分介質，避免器內的壓力繼續升高。（5）安全閥的安裝n1）、安全閥應垂直安裝在壓力容器液面以上氣相空間部分，或裝設在與壓力容器氣相空間相連的管道上。n2）、壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔，其截面積不得小于安全閥的進口截面積，其接管應盡量短而直。3）、安全閥與壓力容器之間一般不宜裝設截止閥門，保）、安全閥與壓力容器之間一般不宜裝設截止閥門，保持全開，打上鉛封，并有記錄。持全開，打上鉛封，并有記錄。4）、壓力容器一個連接口上裝設兩個或兩個以上的安全）、壓力容器一個連接口上裝設兩個或兩個以上的安全閥時，則該連接口入口7、的截面積，應至少等于這些安全閥的閥時，則該連接口入口的截面積，應至少等于這些安全閥的進口截面積總和。進口截面積總和。5）、介質為極度和高度危害或易燃易爆介質的容器排出）、介質為極度和高度危害或易燃易爆介質的容器排出口應引至安全地點，有化學反應的兩種氣體不能共用一根排口應引至安全地點，有化學反應的兩種氣體不能共用一根排放管。放管。（6）安全閥的維護和檢查n要經常保持安全閥的清潔，防止閥體彈簧等被油垢臟物粘滿或被腐蝕，防止安全閥排放管被油污或其他異物堵塞;經常檢查鉛封是否完好，防止杠桿式安全閥的重錘松動或被移動，防止安全閥的調整螺絲被隨意擰動。n發現安全閥有泄漏跡象時，應及時更換或檢修，禁止用加大8、載荷的方法來消除泄漏。n為保持安全閥靈敏可靠，每年至少做一次定期校驗。（7）安全閥常見的故障n安全閥泄漏n安全閥不在調定的開啟壓力下動作n安全閥達不到全開的狀態n閥瓣振蕩n閥瓣不能及時回座（8）安全閥的檢驗期限n安全閥一般每年至少校驗一次，拆卸進行有困難時，應采用現場校驗。n新安全閥在安裝前應根據使用情況調試后，才準安裝使用。容規157條對安全閥的規定安全閥有下列情況之一時，應停止使用并更換：1、安全閥的閥芯和閥座密封不嚴且無法修復。2、安全閥的閥芯與閥座粘死或彈簧嚴重腐蝕、生銹。3、安全閥選型錯誤。2、爆破片n爆破片的作用和適用范圍q爆破片只用在不宜裝設安全閥的壓力容器上。n容器內的介質易于9、結晶或聚合，或帶有較多的粘性（或粉狀）物質時。n容器內的壓力由化學反應或其它原因迅猛上升，裝置安全閥難以及時排除過高的壓力。n容器內的介質為劇毒氣體或不允許微量泄漏氣體，用安全閥難以保證這些氣體不泄漏時采用。(1)爆破片裝置的結構與分類q利用透鏡墊和錐形夾盤形式的防爆片可適用于高壓場合。q螺紋接頭夾盤。n#、組合式爆破片由爆破元件、托架、加強環、密封膜組成。見圖44所示、P59頁#、按照爆破片在斷裂前受力變形的型式可分為拉伸破壞型、剪切破壞型和彎曲破壞型等幾種結構。n*平板型膜片：是為朔性金屬或石墨材質的一塊平板，通過法蘭夾緊或直接用螺栓壓緊在容器的短管法蘭上，如圖45所示n*正拱型膜片：比平10、板型提高了耐疲勞性能n*反拱型膜片：壓力大膜片翻轉失穩而破壞（2）爆破片的裝設要求 爆破片裝置與容器的連接管線應為直管,阻力要小管子通道面積不得小于膜片泄放面積；對于易燃、毒性程度為極度、高度或中度危害介質的壓力容器，應在爆破片的排出口裝設導管，將排放介質引至安全地點，并進行妥善處理，不得直接排入大氣；爆破片應與容器液面以上的氣相相連，其中普通正拱型爆破片也可按裝在正常液面以下。n（3）爆破片的更換 爆破片應定時更換。更換期限除制造單位確保使用外，一般為二至四年，使用單位可根據本單位的實際情況確定；對超過爆破片最大爆破壓力而未爆破的應于更換；在苛刻的條件下使用的爆破片應每年更換。超高壓容器的爆11、破片的選用與裝設，應符合超高壓容器安全監察規程的規定。二 壓力表 壓力表有液柱式、彈性元件式、活塞式和電量式四大類。單彈簧管式壓力表應用較廣。q1、彈簧管式壓力表結構及工作原理q波紋平膜式壓力表q工作原理：工作介質作用波紋平膜的下面，壓力大，平膜向上凸起的量大，平膜上面的柱銷向上的位移就大，從而帶動連桿，使扇形齒輪擺動、小齒輪轉動（常嚙合），指針也同時擺動（同軸固定）。n2、壓力表的使用q壓力表的量程,為容器最高工作壓力的1.53倍,最好為2倍。q壓力表的精度，用相對百分誤差表示，既儀表量程范圍內的最大絕對誤差除以儀表量程的百分數。有1.5級2.5級,中、高壓用1.5級,低壓用2.5級。q壓力12、表的表盤直徑，不小于100mm。3、壓力表的安裝與維護（1）安裝要求q應便于操作人員觀察和清洗，避免受到輻射熱、凍應便于操作人員觀察和清洗，避免受到輻射熱、凍結或振動的影響。結或振動的影響。q為便于拆卸，表與容器間裝設三通旋塞或針形閥。為便于拆卸，表與容器間裝設三通旋塞或針形閥。q用于水蒸汽介質的壓力表，在表與容器間應裝存水用于水蒸汽介質的壓力表，在表與容器間應裝存水彎管。彎管。q對于具有腐蝕介質或粘度介質的壓力表，應裝設有對于具有腐蝕介質或粘度介質的壓力表，應裝設有充填液體隔離介質的緩沖裝置。充填液體隔離介質的緩沖裝置。q壓力表的連接管不準有漏水、氣現象。壓力表的連接管不準有漏水、氣現象。q13、壓力表的存水彎管用鋼管時，其內徑不應小于壓力表的存水彎管用鋼管時，其內徑不應小于10mm，用銅管時，其內徑不應小于，用銅管時，其內徑不應小于6mm.n（2）、壓力表的維護q壓力表應保持潔凈n表盤上的玻璃要明亮清晰，使表盤內指針指示的壓力值能清楚易見，表盤玻璃破碎或表盤刻度模糊不清的壓力表應停止使用；q壓力表的連接管要定期吹洗，以免堵塞壓力表的連接管要定期吹洗，以免堵塞v特別是對用于較多的油垢或其他粘性物質的氣體的壓特別是對用于較多的油垢或其他粘性物質的氣體的壓力表連接管。要經常檢查壓力表的指針的轉動與波動是力表連接管。要經常檢查壓力表的指針的轉動與波動是否正常，檢查連接管上的旋塞是否處于全開狀14、態。否正常，檢查連接管上的旋塞是否處于全開狀態。q壓力表必須定期校驗，每年至少經計量部門校驗壓力表必須定期校驗，每年至少經計量部門校驗一次。一次。q5、壓力表有下列情況之一時應停止使用并更換：n有限止釘的壓力表，在無壓力時，指針不能回到限止釘處；無限止釘的壓力表，在無壓力時，指針距零位的數值超過壓力表的允許誤差。n表盤封面玻璃破裂或表盤刻度模糊不清。n鉛封損壞或超過校驗有效期限。n表內彈簧泄漏或壓力表指針松動。n指針斷裂或外殼腐蝕嚴重。n其它影響壓力表準確指示的缺陷。三、液面計n1.液位計的類別 .玻璃管式液位計 .玻璃板式液位計2.液位計的選用液位計的選用根據壓力和介質、溫度。根據壓力和介質15、溫度。進行液壓實驗進行液壓實驗盛裝盛裝0以下介質應選防霜液面計以下介質應選防霜液面計寒冷地區應選用夾套型或保溫型液面計寒冷地區應選用夾套型或保溫型液面計用于易燃、有毒介質的液面計，應有防用于易燃、有毒介質的液面計，應有防止泄漏的保護裝置止泄漏的保護裝置 3.液位計的安裝與維護n液面計應安裝在便于觀察的位置n在最高、低液面處畫出警戒紅線n要經常保持清潔n排放有毒、易燃介質時，要用引出管將介質排放到安全地帶n發現液面計泄漏時，定要將液面計兩端閥門關閉，待降壓后再進行檢修。壓力容器安全監察規程n液面計有下列情況之一的，應停止使用并更換n超過檢驗周期n玻璃板（管）有裂紋、破碎。n閥件固死或不起作用。16、出現假液位。n液面計指示模糊不清四、溫度計n一.常用溫度計型式及工作原理 1.膨脹式溫度計 這是根據水銀、酒精、甲苯等感溫液體具有熱脹冷縮的物理特性制成.壓力式溫度計 這種溫度計的溫包內裝有易揮發的碳氫化合物液體，測溫時，溫包內的液體受熱產生壓力，并傳到彈簧管，與壓力表原理相同n二溫度計的安全使用要點 應選擇合適的測溫點，減少外界影響 溫度計的溫包應盡量深入容器或緊貼容器壁上，同時露出容器的部分應盡可能短些，確保能測準容器內介質的溫度，用于測量蒸汽和物料為液體的溫度時，溫包的插入深度不應小于mm，用于測量空氣或液化氣體的溫度時，插入深度不應小于mm。對于容器內介質的溫度變化劇烈的工況，進行測量時應考慮到滯后效應。溫度計應安裝在便于工作、不受碰撞、減少振動的地點。安裝內標式玻璃溫度計時，應有金屬保護套，且連接端正。、新安裝的溫度計應經國家計量部門鑒定合格。第四節 事故案例分析 1998年8月23日某化工廠反應釜在聚合反應過程中超溫超壓，而兩個安全閥失去自動泄壓作用，釜風壓力急劇上升，導致反應釜釜蓋法蘭嚴重變形，觀察孔鏡炸裂，大量可燃性物料從法蘭縫隙處和觀察孔噴出，與空氣形成爆炸性混合氣體，遇明火引起爆炸燃燒，造成直接經濟損失6.4萬，被迫停產8個月，間接損失百萬元，死亡3人。