安全泄放裝置

安全泄放裝置是指緊急或異常狀況時，能自動開啟以防止因內部流體介質超壓導致承壓設備失效的裝置。以安全閥和爆破片最為常用。

基本介紹

• 中文名：安全泄放裝置
• 外文名：pressure relief device
• 用途：保證承壓設備安全運行 
• 適用：壓力容器、工業管道等承壓設備 

分類

在化工設計中，反應器和壓力容器由於化學反應或是溫度突然上升的情況，會造成內部壓力迅速上升，為了避免安全事故的發生，要在反應器和壓力容器中安裝安全泄放裝置，根據操作介質與操作狀態，合理選擇的閥型泄放裝置、斷裂型泄放裝置、組合型泄放裝置、熔化型泄放裝置。其中閥型泄放裝置由安全閥和緊急泄放閥組成；斷裂型泄放裝置即為爆破片，套用在反應器中；熔化型泄放裝置即為易熔塞，套用在液化氣體瓶中；組合型泄放裝置融合多種泄放裝置類型，形成組合式泄放裝置。

即安全泄放裝置包括直接連線在承壓設備上的安全閥、爆破片裝置、易熔塞泄放裝置、針銷式泄放裝置，以及組合泄放裝置（針銷承載截面彎折、折斷或剪下後開啟的非重閉式安全泄放裝置）。

其中組合泄放裝置包括爆破片裝置與安全閥組合裝置、爆破片與易熔合金塞串聯組合裝置、針銷式泄放裝置與安全閥組合裝置。

基本要求

1. 滿足設備的工藝要求，具有良好密封性，所用材質能適應粘性大、毒性腐蝕性強、壓力有波動等介質；
2. 能及時迅速排放器內介質，泄壓反應快，動作及時，無明顯滯後現象。

選用與安裝

• 安全泄放裝置的選用與安裝，應符合TSG21、TSG D0001、TSG R0005、TSG ZF001、TSG ZF003等安全技術規範和承壓設備標準的要求。
• 應充分考慮承壓設備各種工況及其組合時可能出現的最高壓力，凡可能存在其最高壓力超過設計壓力或最高運行工作壓力時，承壓設備應設定安全泄放裝置。
• 安全泄放裝置的選用與安裝，應考慮承壓設備類型、使用工況和承載介質類別、毒性、危險特性等因素，還應考慮承壓設備失效模式以及安全泄放裝置的失效模式。
• 安全泄放裝置排放能力應滿足承壓設備安全泄放量（在超壓工況下，能夠保障承壓設備安全所需要的最小泄放量）的需要，並且安全泄放裝置連線管路中管子、管件和閥門的口徑應滿足排放能力要求。
• 承壓設備安全泄放量和安全泄放裝置排放能力的計算見附錄圖冊圖1-7，並滿足相關標準的規定。
• 安全泄放裝置進口管路應避免產生過大的壓力損失。安裝在室外的泄放管路管口應有防雨水、雜物落入或聚集等措施。
• 安全泄放裝置進出口管路一般不準許設定截斷閥。當需設定截斷閥時應加鉛封或鎖定，且保證截斷閥在全開狀態，截斷閥的壓力等級應不低於安全泄放裝置進出口管路的壓力等級，截斷閥進出口的公稱尺寸應不小於安全泄放裝置相應進出口的工稱尺寸。

適用工況

安全閥

• 安全閥適用於清潔、無顆粒和低黏度的流體介質。
• 當承壓設備需要設定安全泄放裝置而無特殊要求時，優先選用安全閥。
• 當承壓設備要求泄壓後容器仍能繼續運行的，爆破片不適用的應選用安全閥。
• 下列條件不應單獨選用安全閥：（a）流體介質黏稠、含有顆粒或結晶的場合，因安全閥易堵塞；（b）壓力快速上升或密閉性要求高的場合，因安全閥泄放壓力速度可能不滿足實際工況要求且安全閥密閉性較差。
• 以下工況應考慮並聯設定兩個或多個安全閥：（a）為確保承壓設備安全運行或需要在保持設備連續運行狀態下維護或更換安全閥的，應設定兩個安全閥及安全閥快速切換裝置，且單個安全閥能滿足承壓設備所需的安全泄放量要求；（b）單個安全閥不能滿足承壓設備的實際泄放工況要求時，應設定兩個或多個安全閥；（c）在特殊工況下，安全閥產品本身存在失效風險的，應至少設定兩個安全閥。

爆破片裝置

• 符合下列條件之一的承壓設備，應優先選用爆破片裝置：（a）設計上不準許承壓設備內流體介質泄漏的；（b）承壓設備內壓力迅速上升，安全閥開啟速度不能滿足要求的；（c）低溫環境導致安全閥無法正常工作的；（d）流體介質黏稠、含有顆粒、易沉澱、結晶或聚合生成高分子粘稠物等導致安全閥失效的；（e）泄壓面積過大或泄放壓力過高（低）等工況，安全閥不適用的。
• 符合下列條件之一的承壓設備，不應單獨選用爆破片裝置：（a）經常超壓工況；（b）溫度波動較大場合；（c）流體介質毒性為極度、高度危害的。
• 當被保護常壓設備同時存在超壓破壞和真空（負壓）破壞兩種工況時，爆破片的選型應考慮具有超壓和真空雙重保護功能，或選用具有防止超壓破壞和真空破壞的兩種單獨爆破片。

泄放裝置

承載壓縮氣體的承壓設備因受外界熱源影響而導致其失效的，可選用易熔合金塞泄放裝置。易熔合金塞材料盈餘介質相容且具有足夠的強度、韌性和耐腐蝕性。

針銷式泄放裝置

• 根據針銷的失效方式，針銷式泄放裝置可分為屈曲型和斷裂型。如無特殊要求，宜選用去去型針銷式泄放裝置。
• 針銷式泄放裝置適用於對整定壓力穩定性和密封性要求較高的承壓設備。
• 屈曲型針銷式泄放裝置適用於有循環操作條件及工作壓力與整定壓力之比大於90%的工況。
• 真空工況、存在背壓或兩種工況同時存在時，不宜選用屈曲型針銷式泄放裝置。

組合裝置

爆破片裝置與安全閥組合裝置可分為下列3種組合形式：（1）爆破片裝置串聯在安全閥入口側；（2）爆破片裝置串聯在安全閥出口側；（3）爆破片裝置與安全閥並聯。

（1）爆破片裝置串聯在安全閥入口側：

a.為避免因爆破片的破裂而損失大量的工藝物料或盛裝介質的；

b.流體介質腐蝕、不準許泄漏等工況條件下，安全閥不能直接使用的。

（2）爆破片裝置串聯在安全閥出口側：

安全閥出口側可能被腐蝕或存在外來壓力源干擾時。

（3）爆破片裝置與安全閥並聯：

a.防止在異常工況下壓力迅速升高時；

b.當遇到火災或接近不能預料的外來熱源時，安全閥排放能力不能滿足承壓設備安全泄放要求的。

串聯組合裝置

• 承載壓縮氣體或高壓液化氣體的承壓設備，可選用爆破片與易熔合金塞串聯組合裝置。
• 組合裝置中在非泄放狀態下與介質接觸的為爆破片，應避免因背壓影響爆破片的爆破壓力，易熔合金塞不應妨礙和影響爆破片的正常泄放功能。

性能比較

不同安全泄壓裝置性能比較

	安全閥	爆破片	安全閥與爆破片組合
密封性	較差	好	好
回響性	較慢	快	快
重複性	有	無	有
簡易性	好	較差	差
經濟性	好	較差	較差

舉例

真空絕熱低溫容器由於設備本身的特點，容器壓力升高不可避免，倘若再出現真空喪失或絕熱材料損壞甚至陷入火災工況，則有可能造成冷凍液化氣體進一步大量氣化從而導致內容器壓力急劇增加，帶來安全隱患，因此需要設定安全泄放裝置以保證設備在超壓時的安全。安全閥和爆破片裝置是真空絕熱低溫容器中主要的兩種安全泄放裝置，常見安全泄放裝置結構有3種，如圖所示。

不帶輔助泄放裝置結構2個主安全閥中間帶1個三通閥(任何時候3個方向都連通)，僅適用於非火災工況，；輔助泄放裝置為安全閥結構為兩組安全泄放裝置，每組包含1個主安全閥和1個輔助安全閥，中間帶1個切換閥(可3個方向連通，也可兩個方向連通)，常用於易燃介質的超壓泄放；輔助泄放裝置為爆破片結構兩組安全泄放裝置，每組包含1個主安全閥和1個輔助爆破片裝置，中間帶1個切換閥(可3個方向連通，也可兩個方向連通)，常用於火災工況時的非易燃介質的超壓泄放。