关于安全阀设计程序使用中的问题说明一. 关于火灾时气体储罐排放量的计算公式最近有同志在使用室里发布的安全阀计算程序时发现，当储罐的操作温度较高时会出现（866-T）为负值的情况，使计算无法进行。为搞清楚问题的原因，我进行了初步的研究，首先找公式的出处，然后分析问题出现的原因。该公式来自API521中的3.15.2.1.2节，文中讲：对于非湿润情况的储罐（指气体罐）在火灾情况下排放量的计算应用下式： -式中的是储罐的受热面积，A是安全阀的排放面积，F，是环境系数，可查表或用下式计算： -而T1是安全阀排放时的温度，Tw是储罐的壁温。T1的计算是用下式：= -式（2）中的C用下式计算：C= -而安全阀排放面积的计算可用下式：A= -整理以上5个公式，化简后可得到下式：W=0.1406 -上式换算为公制就是我们应用的公式：换算过程是：英制公式中温度单位是：兰氏R，1RK=0.5556K；1ft2=0.3048m21 pou/in2=6.8947kpa 1 lb/h=0.45359kg/h 整理得下式：换为我们标准中的符号得：W=8.765 -在API521的文字说明中，编者强调对F，的数值推荐最小值是0.01，又说当最小值未知时，可以使用0.045来计算。从以上文字可知，F，不可能是负值。当计算的排放条件下的温度大于866时，就不能应用或式。而要使用另外的公式，也就是把F，的值按0.045代替公式来推导新的公式。另外API521在上述公式的推导中指出，在这里Z和Kb都等于1，所以公式可以简化。公式中的Tw是设备的壁温，在计算以碳钢制造的设备时，API521规定壁温等于1100。F，相当于摄氏593和866。K。我们只要把F，等于0.045代入公式，就可计算出A值，再用下式计算安全阀的排放量：Kb -上式来自石油化工设计手册第四卷中424页的公式。另外对于这个问题，在操作压力是0.03MPaG时，把排放压力定在0.18+0.03似乎并不合理，虽然是规定中写的，可是规定的来源不明确。似乎是按1.8MPa乘上0.1得到0.18，把0.03MPa按1.8MPa来处理，是否合理的还值得讨论。要讨论的问题：总之对于火灾时气体储罐排放量的计算方法需要补充，加入一个（866-T）是否大于零的判断，如果是负数，要用式计算。还有是否应该修改安全阀定压的计算方法？当P1.8MPaG时 Ps=P+0.18的要求未必就合理，在API等国际通用标准并没有这个要求。在0.03MPaG的条件下，似乎应该使用API2000，而不是API521。二. 火灾工况时液态烃排放量的计算室里的程序只给出4个计算火灾条件下储罐湿润面积的公式，但在实际应用中会出现更复杂的情况。例如：A=D(L+0.3D)此式只适用于立式椭圆储罐，因为0.3D只有一个椭圆封头的表面积，不适合卧式储罐的计算。另外对于半球形封头的储罐，表面积的计算用下式计算也不完全。A=DL因为上式没有计算半球形封头的面积，应该用式计算：A=DL+1.57D2 -故更新后的计算湿表面积的公式应该是5个：1. 半球形封头立式容器A=（DL2+1.57D2）h/L2. 半球形封头卧式容器A=（DL2+21.57D2）h/D3. 椭圆封头卧式容器A=（DL2+2.61D2）h/D4. 椭圆封头立式容器A=（D(（L+0.3D）)h/L5. 球形容器A=Dh上面公式的符号说明：L 储罐两端点间的距离（mm）； L2 储罐切线间的距离（mm）；D 储罐直径（mm）； h 储罐的湿润高度，对立式容器指切线间距离，对卧式容器指罐底至液面的距离（mm）三. 调节阀故障时安全阀排放量计算工艺自控调节阀一般装在设备的进出口处，调节阀发生故障、或者停电、停仪表风时，都会造成调节阀失去作用； 1) 入口调节阀故障：若入口调节阀发生故障时，入口调节阀是关闭状，这不需考虑超压的泄压措施；若入口调节阀发生故障时，入口调节阀是全开状或部分开启状，这就需考虑超压的泄压措施； 为此设置的安全阀的泄放量：是最大的入口流量和开着的出口阀的最大流量的差值。 气体调节阀故障所需的安全阀的排放量：若P2P1/2，V=2763CVP（P1+P2）/（GgT） 0.5 若P2P1/2，V=2396P1CV/（GgT）0.5 水蒸汽调节阀故障所需的安全阀的排放量：若P2P1/2：W=139.7CvP（P1+P2） 0.5/（1+0.0013t） 若P2P1/2：W=121.3P1Cv/（1+0.0013t） 液体调节阀故障所需的安全阀的排放量： W=2737Cv（PGl）0.5；P=P1-P2 式中： V调节阀所需的安全阀的体积排放量，Nm3/hr； W调节阀所需的安全阀的重量排放量，kg/hr； Cv调节阀的Cv值*（由仪表专业提供）； Gg气体或蒸汽的比重（与空气比）； G1液体的比重（与水比）； P1调节阀上游的压力，（MPa.A）； P2调节阀的泄放压力，（MPa.A）； P调节阀上游与泄放的压差，（MPa.A）； T调节阀上游的泄放温度，K； t水蒸汽的过热度，K。 注： 调节阀的CV值*是指在给定行程下，阀两端压差为1 lb/in2时，温度为60 F的水，每分钟流经调节阀的体积（以gal计）。 闪蒸液体调节阀故障所需的安全阀的排放量： 若P1-P2F12（P1-Pvc）时： W=2737CVFl（P1-Pvc）G0.5 Pvc=0.96-0.28（Pv/Pc）0.5 Pv式中： W调节阀所需的安全阀的排放量，kg/hr； G介质在上游温度下的比重； P1调节阀上游的压力，（MPa.A）； Pvc调节阀缩脉压力，（MPa.A）； Pc介质的临界压力，（MPa.A）； Pv调节阀上游温度下介质的蒸汽压，（MPa.A）； F1压力校正系数。 注： Pvc缩脉压力（vena contracta）是指介质流经调节阀处的最低压力。 压力校正系数F1见表3.5.2.2-2：四. 流体热膨胀时安全阀排放量的计算公式 液体热膨胀引起安全阀的排放量： 此时可根据液体的最大受热量，按热量平衡的原理计算热膨胀造成的排放量。一般可按式（3.5.2.2-10）计算安全阀的排放量： GL=0.00361Q/CP （1）式中： 液体每升高1 的体积膨胀系数，见表3.5.2.2-3； Q传入热量，W； 液体的比重； CP液体的比热，kJ/（kg）。表1 烃液体和水在15.6 下的膨胀系数液体特性膨胀系数 0API 334.9 1.0520.85040.000723550.9 0.84980.77580.00095163.9 0.77530.72420.001086478.9 0.72380.67250.001267988.9 0.67220.64200.001448993.9 0.64170.62790.0015394100 0.62750.61120.00162 水0.00018 冷却器的冷却水安全阀的排放量计算，一般可按DN20选用安全阀； 气体热膨胀的安全阀的排放量，可按式（3.5.2.2-11）计算： WQ/（CpvT） （2） T=T1-Tn=（Pd/Pn）Tn-Tn式中： W安全阀排量，kg/hr； Q容器的最大受热量，kJ/hr； Cpv气体泄放温度和操作温度的平均热容，kJ/（kgK）； T气体泄放的温度和操作温度的温差，K； T1气体的泄放温度，K； Tn气体操作温度，K； Pd气体泄放压力，（MPa.A）； Pn气体的操作压力，（MPa.A）。