8. ЗАЩИТА АППАРАТОВ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

8. ЗАЩИТА АППАРАТОВ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ: Технологическое оборудование, в котором возможно аварийное повышение

8. ЗАЩИТА АППАРАТОВ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Технологическое оборудование, в котором возможно аварийное повышение давления, представляет серьезную опасность при эксплуатации из-за возможности разрушения под действием давления рабочей среды. Поэтому во всех случаях, когда в аппарате может быть превышено предельно

допустимое давление, определяемое его прочностью, аппарат должен быть надежно защищен от разрушения с помощью различных предохранительных устройств (ПУ), работающих по принципу сброса из аппарата излишнего количества среды.

Причинами аварийного повышения давления могут являться: ошибки обслуживающего персонала; отказ запорно-регулирующей арматуры; нарушение функционирования системы автоматического управления; внезапное разрушение внутренних устройств аппарата: труб, змеевиков, рубашек и т.п.; замерзание охлаждающей воды; выход из-под контроля химических реакций; интенсивный нагрев поверхности аппарата от внешнего источника, например в результате пожара, солнечной радиации и т.п.

Для выбора ПУ необходимо знать величину аварийного притока среды и характер его изменения в зависимости от источника повышения давления.

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора /2/ для аппаратов, работающих под давлением пара или газа, число ПУ, их размеры и пропускную способность выбирают таким образом, чтобы избыточное давление в аппарате Р1 при действии ПУ не превышало следующих допустимых значений:

Рр, МПа < 0,3 0,3-0,6 ?0,6

Р1, МПа Рр + 0,05 1,15 Рр 1,1 Рр

Здесь Рр – наибольшее избыточное давление в аппарате при нормальном протекании технологического процесса.

Кроме того, следует учитывать, что при допущении повышения давления в аппарате во время действия ПУ более чем на 10% от Рр этот аппарат необходимо рассчитывать на прочность по давлению, равному 90% от давления при полном открытии ПУ, но не менее чем рабочее давление.

В соответствии с особенностями работы ПУ подразделяют на две основные группы:

– многократно используемые устройства – предохранительные клапаны (ПК) с самодействующим замыкающим элементом;

– устройства одноразового действия – предохранительные мембраны – специально ослабленные элементы с точно рассчитанным порогом разрушения по давлению.

8.1. Классификация предохранительных клапанов

Существующие конструкции предохранительных клапанов можно классифицировать по нескольким признакам / 1,12 /.

По способу создания нагрузки различают пружинные и рычажно-грузовые клапаны. В пружинных предохранительных клапанах (рис. 10 а) давлению среды на золотник противодействует сила пружины. Клапан настраивают большим или меньшим поджатием пружины.

Пружинно-предохранительные клапаны можно применять на всех аппаратах и установках, где необходимо ограничение давления (по правилам Госгортехнадзора). В рычажно-грузовых предохранительных клапанах (рис.

10 б) сила давления среды уравновешивается весом груза.

По высоте подъема золотника предохранительные клапаны подразделяются на низкоподъемные, среднеподъемные и полноподъемные.

У низкоподъемных клапанов отношение высоты подъема золотника h к диаметру сопла d составляет 1/20 – 1/40. Такие клапаны применяют только для жидких сред.

Среднеподъемные клапаны (h/d) = 1/6 – 1/10) применяются в качестве перепускных клапанов, так как они, несмотря на усложненную конструкцию, имеют низкую производительность.

Рис. 10. Основные типы предохранительных клапанов:

а – пружинный; б – рычажный;

1 – золотник; 2- пружина; 3 – рычаг Полноподъемные клапаны отличаются высокой производительностью, поскольку сечение щели при подъеме золотника равно или больше сечения сопла клапана (h/d > 1/4). Полноподъемность обеспечивается за счет золотника, имеющего специальную форму (рис. 11).

Когда предохранительный клапан закрыт, давление действует на площадь золотника, ограниченную уплотнительной поверхностью сопла.

Когда клапан открывается, эффективная площадь воздействия давления среды на золотник мгновенно увеличивается на величину площади, ограниченную буртиком втулки.

На золотник начинают действовать динамические силы вытекающей струи, в результате чего происходит быстрое и полное поднятие золотника.

При выборе предохранительных клапанов следует отдавать предпочтение полноподъемным клапанам, так как их большая пропускная способность по сравнению с низкоподъемными клапанами обеспечивает надежность системы при меньшем количестве клапанов.

По способу выпуска среды различают предохранительные клапаны открытого и закрытого типов.

Клапаны открытого типа выпускают рабочую среду непосредственно в

Рис. 11. Запорный орган полноподъемного клапана

в закрытом (а) и открытом (б) положении:

1 – сопло; 2 – регулирующая втулка; 3 –золотник

атмосферу, поэтому их применяют в нетоксичных средах. Клапаны закрытого типа имеют патрубок для подсоединения отводящего трубопровода. Сбрасы-ваемая среда отводится в специальные герметичные емкости или на факельные системы. Такие клапаны устанавливают в системах с токсичными и взрывоопасными продуктами переработки.

Технические данные предохранительных клапанов, наиболее широко применяемых в химической промышленности, представлены в таблице 11 / 1,12 /.

Таблица 11 Предохранитель-

ный клапан
Шифр
Среда
Давление

Ру, кгс/см2
Диаметр

прохода

Ду, мм
Макси-мальная температу-ра cреды, 0С
Пружинный полноподъемный с рычагом для контрольной продукции
ППК4
Неагрессивные нефтепродукты
16, 40
25, 50, 80
350
Специальный пружинный полноподъемный
СППК4
Неагрессивные нефтепродукты
16, 40, 64

160
50, 80

100, 150
350
То же
СППК4
Агрессивные жидкости и газы
16, 40, 64
50, 80, 100
600
Пружинный полноподъемный диафрагмовый
ППКДМ
Сжиженные газы, среды, содержащие сероводород
16
100
100
Пружинный низкоподъемный
17с12нж
Аммиак, пар, вода
16
25, 50
225
Пружинный низкоподъемный
17с24нж
Пар, вода
40
50, 80
400
Рычажный низкоподъемный
17ч3бр
Пар, вода
16
25, 50, 80, 100
225
Рычажный низкоподъемный 17ч3нж
Нейтральные жидкости и газы
16
50, 80
425

Источник: https://bookucheba.com/jiznedeyatelnosti-bjd-bezopasnost/zaschita-apparatov-prevyisheniya-18669.html

Защита сосудов и аппаратов от превышения давления

8. ЗАЩИТА АППАРАТОВ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

2.1. Каждый сосуд, аппарат или группа сосудов и аппаратов должны быть защищены от превышения давления.

2.2. Защита сосудов и аппаратов от превышения давления осуществляется:

– путем установки предохранительных клапанов или мембран;

– исключением из системы источников, которые могут создать давление в сосуде и аппарате выше их расчетного давления.

2.3. Предохранительные клапаны устанавливаются непосредственно на сосуде и аппарате в наиболее высокой их части с таким расчетом, чтобы в случае открытия клапана и аппарата, в первую очередь, удалялись скапливающиеся пары и газы.

На горизонтальных цилиндрических сосудах и аппаратах предохранительные клапаны следует устанавливать по длине верхнего положения образующей; на вертикальных сосудах и аппаратах, как правило, на верхних днищах или в местах наибольшего скопления паров и газов.

Если клапаны по конструктивным соображениям нельзя разместить на верхнем днище сосуда и аппарата, в виде исключения, их можно ставить на отводящем трубопроводе или специальном отводе.

2.4. Предохранительные клапаны должны быть защищены от примерзания, прикипания или засорения рабочей средой.

2.5. Установка запорной арматуры между сосудом и аппаратом и предохранительным клапаном не допускается за исключением решений, согласованных с Госгортехнадзором СССР.

2.6. Проходное сечение подводящего патрубка, на котором устанавливается предохранительный клапан, должно быть не менее проходного сечения фланца со стороны входа продукта в предохранительный клапан. При необходимости установки двух клапанов и более (по расчету) на одном патрубке, площадь поперечного сечения патрубка должна быть не менее 1,25 суммарной площади проходного сечения клапанов.

2.7. Внутренний диаметр выхлопной трубы предохранительного клапана должен быть не менее внутреннего диаметра выходного штуцера клапана. В случае объединения выхлопных труб от нескольких предохранительных клапанов, установленных на одном сосуде или аппарате, сечение коллектора должно быть не менее суммы сечений выхлопных труб от этих клапанов.

2.8. При проектировании сброса от предохранительных клапанов технологических установок в факельные системы следует руководствоваться “Временными нормами и Правилами по проектированию факельных систем” ВН и ПФ 01-74.

2.9. Количество рабочих клапанов, их пропускная способность должны быть выбраны так, чтобы в сосуде или в аппарате при полном открытии клапана не могло образоваться давление, превышающее расчетное более, чем на 0,5 кгс/см2 для сосудов и аппаратов с давлением до 3 кгс/см2 включительно и на 10% для сосудов и аппаратов с давлением свыше 3 кгс/см2.

Примечание. При выборе предохранительного клапана следует учитывать, что клапаны конструкции ВНИИНефтемаша типа ППК4, СППК4 открываются на полный проход при превышении давления над давлением начала открытия на 10%.

2.10. Регулировка предохранительных клапанов перед установкой должна осуществляться на давление начала открытия.

2.11.

На сосудах и аппаратах, содержащих ядовитые, горючие или взрывоопасные среды, на которых подрыв предохранительных клапанов в процессе нормальной работы приводит к потере герметичности клапана, нарушению технологического режима, загазованию территории, должны устанавливаться предохранительные клапаны без приспособления для принудительного открывания их (рычага для принудительной продувки).

2.12. В случаях, когда продукты в сосудах и аппаратах по своим свойствам не гарантируют нормальную работу предохранительных клапанов (повышенная коррозия, полимеризация, коксообразование, отложения и т.д.) перед клапанами должны устанавливаться предохранительные мембраны.

2.13. Ревизия предохранительных клапанов всех типов должна производиться в сроки, предусмотренные “Руководящими указаниями по эксплуатации, ревизии и ремонту пружинных предохранительных клапанов”, согласованными Госгортехнадзором СССР 2 декабря 1977 г.

2.14. На аппаратах непрерывно действующих процессов, оборудованных предохранительными клапанами, продолжительность межремонтного пробега которых меньше межремонтного пробега установки или цеха, допускается установка резервного клапана к рабочему.

Рабочий и резервный клапаны должны устанавливаться на отдельных штуцерах, иметь одинаковую пропускную способность и обеспечивать в отдельности полную защиту сосуда или аппарата от превышения давления.

Допускается установка на сосуде или аппарате рабочего и резервного клапанов с использованием переключающего устройства в соответствии с указаниями статьи 5-2-3 “Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением”.

2.15. Выхлопные трубы от каждого предохранительного клапана до коллектора, к которому они подключаются, при необходимости теплоизолируются и обогреваются, чтобы избежать конденсации, кристаллизации, застывания и забивания проходного сечения в зависимости от химического состава, физических свойств и температуры сбрасываемого продукта.

Стояки, отводящие сбросы от предохранительных клапанов непосредственно в атмосферу, также, при необходимости, теплоизолируются и обогреваются.

Теплоизоляция должна быть из несгораемых материалов.

2.16. Конструкция стояка для отвода газа от предохранительного клапана в атмосферу должна исключать возможность попадания в него атмосферных осадков и в нижней точке, т.е. около клапана, иметь дренажное отверстие диаметром 20-50 мм для спуска жидкости.

2.17. В случае возможности уноса жидкости через предохранительный клапан вместе с газами или парами должен быть предусмотрен сепаратор (отбойник). В этом случае выхлопная труба от предохранительных клапанов должна прокладываться с уклоном не менее 0,002 в сторону сепаратора (отбойника).

2.18. Крепления предохранительных клапанов должны быть рассчитаны на нагрузки от веса клапанов и реактивных усилий, возникающих при срабатывании клапана.

2.19. Допускается защищать сосуд или аппарат от превышения давления установкой предохранительного клапана на насосе или компрессоре, если они являются единственными источниками давления. Сбросы от предохранительного клапана в этом случае разрешается осуществлять на прием машин.

Клапаны имеют большое число конструктивных разновидностей. В зависимости от назначения клапаны подразделяются на запорные, регулирующие, предохранительные перепускные, обратные, отключающие, отсечные, кольцевые, электромагнитные. Также клапаны могут быть односедельными и двухседельными, последние применяются обычно только как распределительные и регулирующие.   Клапан запорный Клапан запорный относится к запорной арматуре двухпозиционного действия, т.е. он применяется только для включения или отключения трубопроводов. Данный вид клапанов используется для полного перекрытия (открытия) потока рабочей среды путем возвратно-поступательного перемещения запорного органа вдоль оси потока, перпендикулярно к плоскости седла. Клапаны запорные монтируются непосредственно за запорной арматурой (задвижкой, шаровым краном) сбросной свечи магистрального газопровода или байпаса. Клапан запорный применяется в качестве затвора на линиях технического контроля к дифференциальным манометрам на трубопроводах и в устьевом нефтепромысловом оборудовании. Клапан запорный предназначен для полного исключения утечек неагрессивных газов через затвор запорной арматуры на сбросных свечах магистральных газопроводов, а также для установки на байпасных линиях ГРС, для устранения перетока газа.   Клапан обратный поворотный Клапан обратный поворотный предназначен для предотвращения обратного потока рабочей среды втрубопроводах. Клапаны обратные поворотные имеют затвор, поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, расположенной выше центра седла клапана. Клапан обратный поворотный делятся на простые и безударные. В простых клапанах ось поворота диска (т.н. захлопки) вынесена за пределы проходного отверстия, а в безударных — ось пересекает проходное отверстие и расположена выше его центра. Как правило, клапаны обратные поворотные устанавливаются в трубопроводах только в одном направлении с учетом движения рабочей среды — со стороны седла корпуса «под клапан». Некоторые клапаны обратные поворотные имеют диск с внутренним противовесом или специальным «закрылком» для создания дополнительного гидродинамического момента.   Клапан импульсный Клапан импульсный является исполнительным устройством гидравлических регуляторов и устройств защиты. Клапан импульсный предназначен для работы в качестве ускорителя и схемах регулирования давления и автоматической защиты (рассечки) тепловых сетей для увеличения скорости срабатывания регулирующих клапанов больших диаметров. Главным отличием клапана импульсного является его оснащение электромагнитным приводом, обеспечивающего высокую точность срабатывания (открытия и закрытия) этих клапанов. Клапан импульсный применяется как исполнительное устройство в гидравлических регуляторах давления, перепада давлений, расхода, уровня и температуры непрямого действия, а также как разделительное трёхходовое исполнительное устройство. Для обеспечения минимальной инерционности работы клапаны импульсные устанавливаются вертикально, штоком вверх, на максимально возможно близком расстоянии от главного предохранительного клапана.   Клапан импульсный, в совокупности с предохранительным, составляют импульсно-предохранительное устройство, предназначенное для защиты от превышения давления пара в трубопроводах, деаэраторов и других систем (объектов) ТЭС.   В зависимости от направления потока через арматуру клапаны подразделяются на проходные, прямоточные и угловые. В проходных клапанах среда на выходе из корпуса имеет то же направление, что и на входе. Прямоточные клапаны – проходные со спрямленной линией движения потока. Они имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с проходными. В угловых клапанах направление потока среды на выходе перпендикулярно к направлению потока на входе (под углом 90°). Маховик проходного клапана расположен в плоскости, параллельной оси трубопровода, в прямоточных – под углом меньше 90° (обычно под углом в 45°), в угловых – в плоскости, перпендикулярной к оси седла подводящего трубопровода. Проходные и прямоточные клапаны устанавливаются на прямолинейных участках трубопровода, угловые – в местах поворота трубопровода на угол, равный 90°. В некоторых клапанах конструкция предусматривает пружину или груз для открытия или закрытия клапана автоматически, когда действие перестановочного усилия прекращается. По виду действия эти клапаны подразделяются на нормально открытые (НО), если пружина (груз) удерживает клапан в открытом положении, и на нормально закрытые (НЗ), если пружина (груз) удерживает клапан в закрытом положении. Перестановочным называется усилие, необходимое для перемещения затвора арматуры в рабочих условиях.

74. требования к установке и эксплуатации пред клапанов.

Общие требования

4.1. Для защиты сосудов следует применять клапаны и их вспомогательные устройства, соответствующие требованиям ГОСТ 12.2.063, [1].

Защите предохранительными клапанами подлежат сосуды, в которых возможно превышение рабочего давления от питающего источника, химической реакции, нагрева подогревателями, солнечной радиации, в случае возникновения пожара рядом с сосудом и т. д.

4.2. Количество клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны так, чтобы в сосуде не могло создаваться давление, превышающее расчетное давление более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) для сосудов с давлением до 0,3 МПа (3 кгс/см2), на 15% – для сосудов с давлением свыше 0,3 до 6,0 МПа (от 3 до 60 кгс/см2) и на 10% – для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа (60 кгс/см2).

При работающих клапанах допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25% расчетного при условии, что это превышение подтверждено расчетом на прочность по ГОСТ 14249, ГОСТ 25215, ГОСТ 26303, СТ СЭВ 5206, действующим нормативным документам, предусмотрено технической документацией и отражено в паспорте сосуда.

4.3. Расчет пропускной способности клапанов приведен в приложении А.

4.4. Конструкцию и материалы элементов клапанов и их вспомогательных устройств следует выбирать в зависимости от свойств и параметров рабочей среды, и они должны обеспечивать надежность функционирования клапана в рабочих условиях.

4.5. Конструкция клапана должна обеспечивать свободное перемещение подвижных элементов клапана и исключать возможность их выброса.

4.6. Конструкция клапанов и их вспомогательных устройств должна исключать возможность произвольного изменения их регулировки.

4.7. Конструкция клапана должна исключать возможность возникновения недопустимых ударов при открывании и закрывании.

4.8. Клапаны следует размещать в местах, доступных для удобного и безопасного обслуживания и ремонта.

При расположении клапана, требующего систематического обслуживания на высоте более 1,8 м, должны быть предусмотрены устройства для удобства обслуживания.

4.9. Клапаны на вертикальных сосудах следует устанавливать на верхнем днище, а на горизонтальных сосудах – на верхней образующей в зоне газовой (паровой) фазы.

Клапаны следует устанавливать в местах, исключающих образование застойных зон.

4.10. Установка запорной арматуры между сосудом и клапаном, а также за клапаном не допускается, за исключением требований 4.11.

Источник: https://infopedia.su/8xef08.html

3.13. Средства защиты систем повышенного давления

8. ЗАЩИТА АППАРАТОВ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Ни одно производство не обходится без использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов и емкостей для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, газгольдеров и т.д.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.

Взрывозащита систем повышенного давления достигается организационно-техническими мероприятиями; разработкой инструктивных материалов, регламентов, норм и правил ведения технологических процессов; организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала; осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т.п. Кроме того, оборудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают:

· применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных газов или паровых завес;

· защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительных мембран и клапанов, быстродействующих задвижек, обратных клапанов и т.д.).

Рассмотрим средства обеспечения безопасности основных элементов систем повышенного давления.

Чтобы внешний вид трубопровода указывал на свойства транспортируемого вещества, введена их опознавательная окраска (ГОСТ 14202 – 69):

вода – зеленый;кислоты – оранжевый;
пар – красный;щелочи – фиолетовый;
воздух – синий;горючие и негорючие жидкости – коричневый;
горючие и негорючие газы – желтый;прочие вещества – серый.

Для выделения вида опасностей на трубопроводы наносят предупреждающие сигнальные кольца, количество которых определяет степень опасности. Так, наносят на трубопроводы:

· взрывоопасных, огнеопасных, легковоспламеняющихся веществ – красные кольца;

· безопасных или нейтральных веществ – зеленые;

· токсичных веществ – желтые.

Для обозначения глубокого вакуума, высокого давления, наличия радиации используют также желтый цвет.

Все трубопроводы подвергают гидравлическим испытаниям при пробном давлении на 25 % выше рабочего, но не менее 0,2 МПа.

Кроме испытаний водой на прочность газопроводы, а также трубопроводы для токсичных газов испытывают на герметичность воздухом при пробном давлении, равном рабочему. Отсутствие утечки воздуха из соединений проверяют мыльным раствором или погружением узлов в ванну с водой.

Во избежание возникновения напряжений от тепловых деформаций, особенно в наземных газопроводах, устраивают специальные компенсаторы в виде П-образного участка.

Трубопроводы со сжиженными газами прокладывают на расстоя­нии не менее 0,5 м от трубопроводов с горячим рабочим телом, при этом последние изолируют, а трубопроводы с легко замерзающими газами монтируют рядом с паропроводами и трубопроводами горячей воды.

Для предотвращения ожогов кислотами и щелочами фланцевые соединения трубопроводов закрывают защитными кожухами. Трубоп­роводы для транспортирования жидкого и газообразного кислорода периодически, а также после каждого ремонта обезжиривают.

Для обезжиривания используют тетрахлорид углерода, трихлорэтилен или тетрахлорэтилен.

Трубопроводы, по которым в зону реакции к аппарату или устройству подается горючее и окислитель, оборудуют специальными устройствами: автоматическими задвижками, обратными клапанами, гидравлическими затворами, огне- и взрывопреградителями. Обратные клапаны препятствуют обратному ходу потока рабочего тела в случае начала процесса горения и появления противодавления.

Стационарные сосуды, баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов: баллоны (ГОСТ 949 – 73) изготавливают малой (0,4 – 12 л), средней (20 – 50 л) и большой (80 – 500 л) вместимости. Баллоны малой и средней вместимости изготовляют из углеродистой стали на рабочее давление 10, 15 и 20 МПа, из легиро­ванной стали – на 15 и 20 МПа.

У горловины каждого баллона на сферической части выбивают следующие данные: товарный знак предприятия-изготовителя, дату (месяц и год) изготовления (последнего испытания) и год следующего испытания; вид термообработки (нормализация, закалка с отпуском); рабочее и пробное гидравлическое давление в миллипаскалях; вместимость баллона в литрах ; массу баллона в килограммах; клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

Наружная поверхность баллонов окрашивается в определенный цвет, на нее наносится соответствующая надпись и сигнальная полоса. Сигнальная окраска баллонов и цистерн позволяет исключить образование смеси «горючее-окислитель» вследствие заполнения емкостей рабочим телом, для которого они не предназначены.

Для предотвращения проникновения в опорожненный баллон посторонних газов, а также для определения (в необходимых случаях), какой газ находится в баллоне, или герметичности баллона и его арматуры заводы-наполнители принимают опорожненные баллоны с остаточным давлением не менее 0,05 МПа, а баллоны для растворен­ного ацетилена – не менее 0,05 и не более 0,1 МПа.

Действующие в настоящее время Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ-115-96), распространяются и на:

· сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 МПа;

· баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа;

· цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 °С превышает давление 0,07 МПа;

· цистерны и сосуды для транспортирования или хранения сжа­тых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа создается периодически для их опорожнения;

Сосуды, на которые распространяется действие правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, до пуска их в эксплуатацию должны быть зарегистрированы в органах Госгортехнадзора России.

Для обеспечения безопасной и безаварийной эксплуатации сосуды и аппараты, работающие под давлением, должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа и пуска в эксплуатацию, периодически в процессе эксплуатации, а в необходимых случаях и внеочередному освидетельствованию.

Объемы, методы и периодичность технического освидетельствова­ния оговариваются изготовителем и указываются в инструкциях по монтажу и эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техни­ческое освидетельствование проводится по указанию правил ПБ10 – 115 – 96. Так, для сосудов, не подлежащих регистрации в органах Госгортехнадзора России, установлена следующая периодичность:

· гид­равлические испытания пробным давлением один раз в восемь  лет;

· наружный и внутренний осмотр один раз в два года при работе со средой, вызывающей разрушение и физико-химическое превращение материала (коррозия и т.п.). Давление в испытываемом сосуде контролируется двумя маномет­рами одного типа, одинаковых пределов измерения, классов точности, цены деления.

Время выдержки пробного давления устанавливается разработчиком в зависимости от толщины стенки сосуда. Так, при толщине стенки до 50 мм оно составляет 10 мин, при 50 – 100 мм – 20 мин, свыше 100 мм – 30 мин.

Для литых неметаллических и многослойных сосудов независимо от толщины стенки время выдержки составляет 60 мин.

После выдержки под пробным давлением давление снижается до расчетного, при котором производят осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений. Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

· течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле;

· течи в разъемных соединениях;

· видимых остаточных деформаций, падения давления по мано­метру.

Сжиженные газы хранят и перевозят в стационарных и транспор­тных сосудах – цистернах (сосудах для сжиженных газов), которые в случае хранения криогенных жидкостей снабжены высокоэффективной тепловой изоляцией.

Транспортные сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс. л.  Низкие температуры, при которых эксплуатируются внутренние сосуды криогенных резервуаров и цистерн, накладывают ограничения на материалы, используемые при их изготовлении.

В промышленности в настоящее время используют газгольдеры низкого и высокого давления. Газгольдеры низкого давления – это сосуды переменного объема, давление газа в которых практически всегда остается постоянным.

Из газгольдеров высокого давления рас­ходуемый газ подается сначала на редуктор, а затем к потребителю.

Газгольдеры высокого давления обычно собирают из баллонов большого объема, изготовляемых на рабочее давление меньше 25 МПа по ГОСТ 9731 – 79 и на 32 и 40 МПа по ГОСТ 12247 – 80.

Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснаще­ны:

· запорной или запорно-регулирующей арматурой;

· приборами для измерения давления;

· приборами для измерения температуры;

· предохранительными устройствами;

· указателями уровня жидкости.

Арматура должна иметь следующую маркировку:

· наименование или товарный знак изготовителя;

· условный проход;

· условное давление, МПа (допускается указывать рабочее дав­ление и допустимую температуру);

· направление потока среды;

· марку материала корпуса.

Распространенным средством защиты технологического оборудования от разрушений при взрывах являются  предохранительные мембраны (разрывные, ломающиеся, срезные, хлопающие, специальные) и взрывные клапаны.

Достоинством предохранительных мембран является предельная простота их конструкций, что характеризует их как самые надежные из всех существующих средств взрывозащиты. Кроме того, мембраны практически не имеют ограничений по пропускной способности.

Существенным недостатком предохранительных мембран является то, что после  срабатывания защищаемое оборудование остается открытым, это, как правило, приводит к остановке технологического процесса и к выбросу в атмосферу всего содержимого аппарата.

При разгерметизации технологического оборудования нельзя исключить возможность вторичных взрывов, которые могут быть вызваны подсосом атмосферного воздуха внутрь аппарата через открытое отверстие мембраны.

Использование на технологическом оборудовании взрывных клапанов дает возможность устранить эти негативные последствия, так как после их срабатывания отверстие вновь закрывается и, таким образом, не вызывает необходимости немедленной остановки оборудования и проведения восстановительных работ.

К недостаткам взрывных клапанов следует отнести их большую инерционность по сравнению с мембранами, сложность конструкции, а также недостаточную герметичность, ограничивающую область их применения (они могут использоваться для взрывозащиты оборудования, работающего при нормальном давлении).

Порядок и сроки проверки исправности действия предохранительных устройств в зависимости от условий технологического процесса должны быть указаны в инструкции по эксплуатации предохранительных устройств, утвержденных владельцем сосуда в установленном порядке.

Источник: http://libraryno.ru/3-13-sredstva-zaschity-sistem-povyshennogo-davleniya-ekol_secur/

Инстpукция «Инструкция по выбору сосудов и аппаратов, работающих под давлением до 100 кгс/см2 и защите их от превышения давления»

8. ЗАЩИТА АППАРАТОВ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

МИНИСТЕРСТВО
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

СОГЛАСОВАНОЗаместитель Председателя Госгортехнадзора СССРВ.П. Бибилуров3/X 1978 г.УТВЕРЖДАЮ Заместитель Министра нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССРЛ.А. Бычков12/X 1978 г.

ИНСТРУКЦИЯ по выбору сосудов и аппаратов, работающих

под давлением до 100 кгс/см2 и защите их

от превышения давления

Москва – 1978 г.

Настоящая Инструкция является единым нормативным документом по выбору сосудов и аппаратов, работающих под давлением до 100 кгс/см2 и защите их от превышения давления на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

При подготовке Инструкции учтен накопленный опыт по выбору, эксплуатации и защите оборудования, а также меры безопасности, обеспечивающие безаварийную работу оборудования.

1. Общие положения

1.1. Инструкция по выбору сосудов и аппаратов работающих под давлением до 100 кгс/см2 и защите их от превышения давления содержит указания, направленные на повышение безопасности эксплуатации предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и на дальнейшее уменьшение загрязнения воздушного бассейна выбросами от предохранительных клапанов.

1.2. Выполнение инструкции обязательно для вновь проектируемых объектов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

1.3. С введением в действие настоящей инструкции утрачивают силу “Рекомендации по установке предохранительных клапанов” (РПК-66).

2. Защита сосудов и аппаратов от превышения давления

2.1. Каждый сосуд, аппарат или группа сосудов и аппаратов должны быть защищены от превышения давления.

2.2. Защита сосудов и аппаратов от превышения давления осуществляется:

– путем установки предохранительных клапанов или мембран;

– исключением из системы источников, которые могут создать давление в сосуде и аппарате выше их расчетного давления.

2.3. Предохранительные клапаны устанавливаются непосредственно на сосуде и аппарате в наиболее высокой их части с таким расчетом, чтобы в случае открытия клапана и аппарата, в первую очередь, удалялись скапливающиеся пары и газы.

На горизонтальных цилиндрических сосудах и аппаратах предохранительные клапаны следует устанавливать по длине верхнего положения образующей; на вертикальных сосудах и аппаратах, как правило, на верхних днищах или в местах наибольшего скопления паров и газов.

Если клапаны по конструктивным соображениям нельзя разместить на верхнем днище сосуда и аппарата, в виде исключения, их можно ставить на отводящем трубопроводе или специальном отводе.

2.4. Предохранительные клапаны должны быть защищены от примерзания, прикипания или засорения рабочей средой.

2.5. Установка запорной арматуры между сосудом и аппаратом и предохранительным клапаном не допускается за исключением решений, согласованных с Госгортехнадзором СССР.

2.6. Проходное сечение подводящего патрубка, на котором устанавливается предохранительный клапан, должно быть не менее проходного сечения фланца со стороны входа продукта в предохранительный клапан. При необходимости установки двух клапанов и более (по расчету) на одном патрубке, площадь поперечного сечения патрубка должна быть не менее 1,25 суммарной площади проходного сечения клапанов.

2.7. Внутренний диаметр выхлопной трубы предохранительного клапана должен быть не менее внутреннего диаметра выходного штуцера клапана. В случае объединения выхлопных труб от нескольких предохранительных клапанов, установленных на одном сосуде или аппарате, сечение коллектора должно быть не менее суммы сечений выхлопных труб от этих клапанов.

2.8. При проектировании сброса от предохранительных клапанов технологических установок в факельные системы следует руководствоваться “Временными нормами и Правилами по проектированию факельных систем” ВН и ПФ 01-74.

2.9. Количество рабочих клапанов, их пропускная способность должны быть выбраны так, чтобы в сосуде или в аппарате при полном открытии клапана не могло образоваться давление, превышающее расчетное более, чем на 0,5 кгс/см2 для сосудов и аппаратов с давлением до 3 кгс/см2 включительно и на 10% для сосудов и аппаратов с давлением свыше 3 кгс/см2.

Примечание. При выборе предохранительного клапана следует учитывать, что клапаны конструкции ВНИИНефтемаша типа ППК4, СППК4 открываются на полный проход при превышении давления над давлением начала открытия на 10%.

2.10. Регулировка предохранительных клапанов перед установкой должна осуществляться на давление начала открытия.

2.11.

На сосудах и аппаратах, содержащих ядовитые, горючие или взрывоопасные среды, на которых подрыв предохранительных клапанов в процессе нормальной работы приводит к потере герметичности клапана, нарушению технологического режима, загазованию территории, должны устанавливаться предохранительные клапаны без приспособления для принудительного открывания их (рычага для принудительной продувки).

2.12. В случаях, когда продукты в сосудах и аппаратах по своим свойствам не гарантируют нормальную работу предохранительных клапанов (повышенная коррозия, полимеризация, коксообразование, отложения и т.д.) перед клапанами должны устанавливаться предохранительные мембраны.

2.13. Ревизия предохранительных клапанов всех типов должна производиться в сроки, предусмотренные “Руководящими указаниями по эксплуатации, ревизии и ремонту пружинных предохранительных клапанов”, согласованными Госгортехнадзором СССР 2 декабря 1977 г.

2.14. На аппаратах непрерывно действующих процессов, оборудованных предохранительными клапанами, продолжительность межремонтного пробега которых меньше межремонтного пробега установки или цеха, допускается установка резервного клапана к рабочему.

Рабочий и резервный клапаны должны устанавливаться на отдельных штуцерах, иметь одинаковую пропускную способность и обеспечивать в отдельности полную защиту сосуда или аппарата от превышения давления.

Допускается установка на сосуде или аппарате рабочего и резервного клапанов с использованием переключающего устройства в соответствии с указаниями статьи 5-2-3 “Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением”.

2.15. Выхлопные трубы от каждого предохранительного клапана до коллектора, к которому они подключаются, при необходимости теплоизолируются и обогреваются, чтобы избежать конденсации, кристаллизации, застывания и забивания проходного сечения в зависимости от химического состава, физических свойств и температуры сбрасываемого продукта.

Стояки, отводящие сбросы от предохранительных клапанов непосредственно в атмосферу, также, при необходимости, теплоизолируются и обогреваются.

Теплоизоляция должна быть из несгораемых материалов.

2.16. Конструкция стояка для отвода газа от предохранительного клапана в атмосферу должна исключать возможность попадания в него атмосферных осадков и в нижней точке, т.е. около клапана, иметь дренажное отверстие диаметром 20-50 мм для спуска жидкости.

2.17. В случае возможности уноса жидкости через предохранительный клапан вместе с газами или парами должен быть предусмотрен сепаратор (отбойник). В этом случае выхлопная труба от предохранительных клапанов должна прокладываться с уклоном не менее 0,002 в сторону сепаратора (отбойника).

2.18. Крепления предохранительных клапанов должны быть рассчитаны на нагрузки от веса клапанов и реактивных усилий, возникающих при срабатывании клапана.

2.19. Допускается защищать сосуд или аппарат от превышения давления установкой предохранительного клапана на насосе или компрессоре, если они являются единственными источниками давления. Сбросы от предохранительного клапана в этом случае разрешается осуществлять на прием машин.

3. Требования к выбору сосудов и аппаратов

3.1. Выбор сосудов и аппаратов следует осуществлять с учетом рабочей среды, давления и температуры стенок.

3.2. Расчетное давление сосудов и аппаратов, оборудованных предохранительными клапанами (без учета гидростатического давления) должно превышать рабочее давление:

– для сосудов и аппаратов содержащих нейтральные продукты (вещества) на 10%, но не менее, чем на 1 кгс/см2;

– для сосудов и аппаратов со взрывоопасными, взрывопожароопасными и высокотоксичными продуктами (веществами) с рабочим давлением до 40 кгс/см2 на 20%, но не менее, чем на 3 кгс/см2;

– для сосудов и аппаратов со взрывоопасными, взрывопожароопасными и высокотоксичными продуктами (веществами) с рабочим давлением свыше 40 кгс/см2 на 15%.

3.3. При выборе емкостей для хранения сжиженных нефтяных газов и легковоспламеняющихся жидкостей с температурой кипения до +45°С расчетное давление должно соответствовать или превышать упругость паров продуктов при температуре +50°С.

4. Организация сбросов паров, газов и жидкостей
от предохранительных устройств

4.1. Сброс ядовитых, взрывоопасных и взрывопожароопасных паров и газов от предохранительных клапанов и мембран должен осуществляться в закрытую систему на улавливание, сжигание на факеле или в атмосферу – в безопасное место.

4.2. Сбросы газов и паров в атмосферу от предохранительных клапанов, установленных на сосудах и аппаратах, содержащих ядовитые среды, производятся после обезвреживания в специальном поглощающем устройстве.

4.3. При сбросе в атмосферу ядовитых газов и паров без обезвреживания, а также сбросе в атмосферу взрывоопасных и взрывопожароопасных газов и паров на сосудах и аппаратах следует устанавливать две системы клапанов: рабочие – со сбросом в атмосферу в безопасное место и контрольные – со сбросом в закрытую систему на улавливание или сжигание на факеле.

4.4. Сбросы газов и паров от предохранительных клапанов, установленных на сосудах и аппаратах с невзрывоопасными и неядовитыми средами, направляются в атмосферу.

4.5. Сбросы жидких продуктов от предохранительных клапанов и мембран должны осуществляться в специальные емкости или на приемы насосов.

4.6. В отдельных случаях сбросы от предохранительных клапанов допускается направлять в другие сосуды и аппараты, расположенные на установке, если это не вызывает опасных последствий или нарушений технологического режима.

4.7. Давление начала открытия рабочих предохранительных клапанов следует принимать равным расчетному давлению сосудов и аппаратов.

4.8. Давление начала открытия контрольных клапанов, устанавливаемых на сосудах и аппаратах с расчетным давлением до 60 кгс/см2 следует принимать на 10 процентов, но не менее чем на 1,5 кгс/см2 ниже их расчетного давления, а для сосудов и аппаратов с расчетным давлением выше 60 кгс/см2 – на 11% ниже их расчетного давления.

При наличии противодавления системы сброса от контрольного клапана давление начала открытия увеличивается на величину этого противодавления.

4.9. Пропускная способность контрольных клапанов должна быть равной пропускной способности рабочих клапанов. Рабочие и контрольные клапаны в отдельности должны обеспечивать полную защиту сосуда и аппарата от превышения давления. Для отключения контрольных клапанов на ремонт и ревизию допускается установка запорной арматуры до и после этих клапанов.

Запорная арматура на контрольных клапанах должна устанавливаться в положении, исключающем ее самопроизвольное закрытие и пломбироваться в открытом состоянии.

4.10. Допускается взамен контрольных клапанов, в случае технической целесообразности предусматривать блокировку источника давления, которая должна автоматически его исключать при превышении давления в сосуде и аппарате на 10 процентов, но не менее чем на 1,5 кгс/см2 выше рабочего.

Примечание. под автоматической блокировкой понимается такая блокировка при срабатывании которой повышение давления в сосуде и аппарате исключается от любой причины.

Например: когда источником давления является нагрев-отключение источника нагрева; когда источником давления является насос или компрессор-отключение насоса или компрессора от сосуда и т.п. В случае, когда источником давления является химическая реакция, автоматическая блокировка не может заменять установку предохранительного контрольного клапана.

4.11. Емкости, предназначенные для хранения сжиженных газов, а также легковоспламеняющихся жидкостей с температурой начала кипения до 45°С, во всех случаях должны быть оборудованы рабочими и контрольными клапанами независимо от принятой системы сброса паров и газов.

4.12. Максимальная температура паров и газов, сбрасываемых от предохранительных клапанов в общезаводскую факельную систему, не должна превышать 200°С, а температура газов на входе в газгольдер должна быть не более 60°С.

4.13. Для предотвращения попадания сбрасываемого газа в газгольдер с температурой выше 60°С допускается установка блокировки по сбросу газа на факел, минуя газгольдер.

5. Направление сбросов от предохранительных клапанов

№№ ппПродукты сбросаТемпература сбросаНаправление сброса от рабочего клапанаНаправление сброса от контрольного клапана
12345
1Вода чистая или загрязненная нефтепродуктамиВ промканализациюНе требуется
2Вода, которая может содержать различные химические веществаВ одну из специальных канализаций в зависимости от продукта, загрязняющего воду
3Воздух, водяной пар, инертный газВ атмосферу через стояк
4Водородосодержащий газ (содержание водорода 60% по объему и выше)В атмосферу и безопасное место
5Легкие нефтяные газы – метан, этилен и т.п. (при установке двух систем клапанов)В атмосферу и безопасное местоВ закрытую систему на улавливание или сжигание на факеле
6Пары нефтепродуктов, нефтяные газы и их смеси (при установке двух систем клапанов)В атмосферу и безопасное местоВ закрытую систему на улавливание, а также сжигание на общезаводской факел или на факел при установке. Температура паров и газов, поступающих в мокрый газгольдер, должна быть в пределах +60 ¸ – 20°С
7Жидкие нефтепродукты с температурой кипения от + 45°С до + 80°Сдо 80°СВ дренажную емкость. Отвод паров из нее через конденсатор в атмосферуНе требуется
8Жидкие нефтепродукты с температурой кипения выше 80°Свыше 80°СВ аварийную емкость. Отвод паров из нее через конденсатор в атмосферуНе требуется
9Нефтяные газы, а также пары ЛВЖ с температурой кипения до +45°СЧерез сепаратор (отбойник) и стояк в атмосферуВ закрытую систему на улавливание или сжигание на факеле
10Сероводород (при установке двух систем клапанов)В атмосферу через сепаратор поглощенияНа установку сороочистки или на факел
11Аммиак в газовой фазеЧерез стояк в атмосферу
12Нефтепродукты в смеси с фенолом, крезолом, футероломдо 100°СВ емкость. Из емкости пары через стояк в атмосферу
13Нефтепродукты в смеси с фенолом, крезолом, фурфуроломвыше 100°СВ емкость. Из емкости пары после охлаждения через стояк в атмосферу

Примечание:

1. При содержании в газах и парах сероводорода в количестве больше 8%, эти газы и пары должны подаваться на сжигание по специальным трубопроводам.

2. Сброс аммиака в атмосферу производить только при соответствующих обоснованиях. В остальных случаях предусматривать систему его поглощения.

Принятая терминология

Рабочее давление в сосуде – максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета допустимого кратковременного превышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств.

Расчетное давление сосуда – наименьшее из расчетных давлений отдельных элементов сосуда, работающего под давлением.

Сосуд, работающий под давлением – это герметический закрытый аппарат или емкость, предназначенный для ведения тепловых, химических и других технологических процессов, для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкости под давлением.

Рабочие предохранительные клапаны – предохранительные клапаны, предназначенные для защиты сосудов, аппаратов и трубопроводов от разрыва.

Контрольные предохранительные клапаны – предохранительные клапаны, предназначенные для уменьшения случаев срабатывания рабочих предохранительных клапанов в атмосферу.

Источник: https://files.stroyinf.ru/Data1/9/9302/

Защита аппаратов от превышения давления

8. ЗАЩИТА АППАРАТОВ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

План:

1.Источники аварийного роста давления ваппаратах.

2.Аварийный расход среды.

3.Допустимые кратковременные повышениядавления в аппаратах.

Технологическоеоборудование, в котором возможноаварийное повышение давления, представляетсерьезную опасность при эксплуатациииз-за разрушения под действием давлениягазов.

Поэтому во всех случаях, когда ваппарате может быть превы­шенопредельно допустимое давление,определяемое его прочно­стью, аппаратдолжен быть надежно защищен от разрушенияс по­мощью различных предохранительныхустройств (ПУ), работа­ющих по принципусброса из аппарата излишнего количестварабочей среды.

1. Источники аварийного роста давления в аппаратах

Источникамиаварийного роста давления в аппаратахмогут яв­ляться внезапные, непредусмотренные рабочим процессомслучаи:

а) приток в аппаратгаза, пара или жидкости при закрытомвыходе из него;

б) обогрев илинарушение охлаждения аппарата, врезультате чего происходит нагрев газаили пара, испарение жидкости в нем илиинтенсификация химической реакции;

в) взрыв среды ваппарате.

Причинамиаварийного повышения давления могутявляться:

а) ошибкиобслуживающего персонала;

б) отказзапорно-регулирующей арматуры;

в) нарушениефункционирования системы автоматическогоуп­равления;

г) внезапноеразрушение внутренних устройстваппарата:

труб,змеевиков, рубашек и др.;

д) замерзаниеохлаждающей воды;

е) выход из-подконтроля химических реакций;

ж) интенсивныйнагрев поверхности аппарата от внешнегоисточника, например в результате пожара,солнечной радиации и т.п.

2. Аварийный расход среды

Для выборапредохранительного устройства необходимознать величину аварийного притока средыи характер его изменения в зависимостиот источника повышения давления.

Наиболееопасной аварийной ситуацией являетсята, при кото­рой в аппарат поступаетнаибольшее количество среды или дав­лениерастет с максимальной скоростью. ВыборПУ следует вы­полнять именно на такиеэкстремальные условия.

Подаварийным расходом maпонимаютмассовый расход среды через ПУ придавлении, превышающем рабочее давлениев аппа­рате на величину, определяемуюПравилами Госгортехнадзора.

Аварийный расходсреды в различных случаях определяютследующим образом.

Припостоянной подаче рабочей среды ваппарат поршневым компрессором илинасосом в случае перекрытия выходасреды из аппарата аварийный расходравен массовой подаче компрессора mкили насоса тн:

ma=mк;ma=тн(2.1)

Припожаре вблизи аппарата, заполненногожидкостью и име­ющего закрытый выход,аварийный расход определяют по формуле:

,(2.2)

гдеFап– площадь наружной поверхности аппарата,м2;tг– температура газовоздушной смеси,омывающей при пожаре на­ружнуюповерхность аппарата, при расчетахпринимают tг= 600÷700 °С; tж температуракипения жидкости при давле­нии внутриаппарата, °С; r– теплотаиспарения жидкости при температуре tж,Дж/кг; k– общий коэффициент теплопередачи отокружающей газовоздушной смеси черезстенку аппарата к содержащейся в немжидкости, (для неизолированныхнеохлаждаемых аппаратов принимаютk=25,для изо­лированных и охлаждаемыхаппаратов kопределяют в зависимости от степениохлаждения, толщины и коэффициентатеплопровод­ности изоляции), Вт/(м2·К).

Для аппаратов,имеющих специальное водное оросительноеустройство, в числителе формулы (4.2)вводят понижающий коэф­фициент 0,5.

В аппаратах, гдехимические реакции протекают с выделе­ниемтепла, при недостаточном его отводе,вследствие нарушения системы охлаждения,а также при непредусмотренномтехнологи­ческим процессом обогреве,избыточное давление для системыопределенного объема зависит отинтенсивности тепловыделения и тепловогообогрева, а аварийный расход, т.е.,количество ра­бочей среды, подлежащейсбросу в аварийном режиме, может бытьразличным в каждом конкретном случае.

Для определениявеличины аварийного притока среды, вслу­чае выхода из-под контроляхимических реакций или прорывалегкокипящих жидкостей, необходимознать динамику развития процессов. Вомногих случаях наиболее опасной аварийнойси­туацией является взрыв технологическойсреды внутри аппарата.

Основнойхарактеристикой динамики развитиявзрыва, является скорость роста давленияdP/dτ,которая зависит от физико-хими­ческихсвойств взрывоопасной среды, степенитурбулизации ее в аппарате, объема иформы аппарата и других факторов.

Аварийный расходв этом случае связан с соответствующейему скоростью нарастания давленияуравнением состояния:

,(2.3)

гдеМ –молярная масса технологической средыв аппарате, кг/кмоль; V– емкостьаппарата, м3;Тm– средняя абсолютная температураистекающих продуктов взрыва, К; P– абсолютноедавление, Па; dP/dτ–скорость роста давления в аппарате привзрыве, Па/с.

Максимальнуюскорость роста давления в аппаратеопределяют по следующей формуле:

, (2.4)

гдеKт– коэффициент турбулизации фронтапламени, принимае­мый по табл. 2.

2;(dP/dτ)– максимальная скорость роста давле­нияв экспериментальной бомбе емкостьюV0=0,01 м3при взрыве смеси технологической средыс воздухом, имеющей оптимальнуюконцентрацию и содержащейся безначального избыточного дав­ления притемпературе 300 К (значения (dP/)0для некоторых сред приведены в табл.2.3); Pp– рабочеедавление технологиче­ской среды ваппарате до возникновения взрыва, МПа.

Таблица2.2 – КОЭФФИЦИЕНТKтТУРБУЛИЗАЦИИ ФРОНТА ПЛАМЕНИ В АППАРАТЕ

Тип аппарата

Kт

Сосуд, в который нет притока технологической среды

1,5—2,0

Сосуд при наличии притока технологической среды, находящейся в турбулизованном состоянии; наличие внутри аппарата кон­структивных элементов (лопасти, ребра и т. п.), способствующих возникновению турбулизации

2,0—5,0

Сосуд, снабженный устройством, создающим внутри его интенсивную турбулизацию технологической среды (встроенный вен­тилятор, тангенциальный ввод газа с большой скоростью)

5,0—10,0

Таблица2.3 –ЗНАЧЕНИЯ(dP/dτ)0 ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ

Вещество

(dP/dτ)0 МПа/с

Адипиновая кислота

Алюминий распыленный

Диметилизофталат

Диметилтерефталат

Динитроортокрезол

Дициклопентадиен

Изофталевая кислота

Лигнин чистый

Поливинил ацетат

Поливинилбутираль

Полиоксиметилен

Полимер акриламида

Полимер акрилонитрила

Полиметилметакрнлат

Полйпропилен нестабилизированный

Полипропилен стабилизированный

Полистирол

Полиформальдегид

Полиэтилен высокого давления

Полиэтилен низкого давления

Сера

Терефталиевая кислота

Фенолформальдегидная смола

17,3

14,7

51,0

77,0

14,0

61,0

19,8

30,0

6,4

12,8

83,0

17,5

77,3

12,8

35.0

25.0

32,0

26,3

25,6

48,0

12,5

51,0

22,2

Приотсутствии экспериментальных данныхо скорости роста давления при взрывевеличину dP/dτ,определяют по формуле:

, (2.5)

гдеFпл– максимально возможная площадьповерхности фронта пламени при сгораниисмеси технологической среды с воздухомв аппарате, м2;uпл– нормальная скорость распространенияпла­мени в горючей среде, содержащейсяв аппарате, м/с, определяе­мая по табл.4.

4; ε – степень относительного увеличениядавле­ния данной горючей среды взакрытой бомбе, определяемая по табл.4.

4; Pp– избыточноедавление технологической среды вап­парате при условиях срабатыванияПУ, МПа; k– показатель изоэнтропы горючей смеси,принимаемый равным показателю изоэнтропысреды при нормальных условиях без учетавлияния тем­пературы при взрыве, т.е.kн(табл. 2.4).

Таблица2.4 – ЗНАЧЕНИЯ uплИ ε ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ГОРЮЧИХ СМЕСЕЙ ВЕЩЕСТВС ВОЗДУХОМ

Вещество

uпл, м/с

ε

Вещество

uпл, м/с

ε

Аммиак

0,23

7,0

Метан

0,34

8,2

Ацетилен

1,70

11,3

Метанол

0,50

8,4

Ацетон

0,44

9,9

Окись этилена

0,89

10,9

Бензол

0,48

10,0

Органические пыли

0,3—0,8

Водород

2,70

8,4

Пропан

0,46

9,6

Водород 1*

13,80

Сероуглерод

0,59

8,8

Водород 2*

2,20

Углеводороды

0,3—0,5

н-Гептан

0,43

9.6

Этилен

0,74

9,9

Изооктан

0,41

9,1

Этиловый спирт

0,56

8.4

1*Смесь с кислородом, 2*Смесь с хлором.

Таблица2.5 –ХАРАКТЕРИСТИКИГАЗОВ И ПАРОВ

Газ

Хими­ческая формула

kн

β

М

Параметры критической точки

При 0 °С и избыточном

давлении 0,101 МПа

кг/кмоль

Pкр.т, (абс.),

МПа

Ткр.т, К

Азот

N2

1,40

0,528

28,02

3,35

126,0

Аммиак

NH3

1,32

0,543

17,03

11,30

405,4

Аргон

Аг

1,67

0,488

39,94

4,80

150,6

Ацетилен

С2Н2

1,23

0,559

26,04

6,24

308,5

Бутан

С4Н10

1,10

0,585

58,12

3,89

425,0

Водород

Н2

1,41

0,527

2,02

1,28

32,8

Воздух

1,40

0,528

28,96

3,77

132,5

Гелий

Не

1,66

0,488

4,00

0,23

5,04

Двуокись углерода

СО2

1,31

0,546

44,01

7,53

304,4

Кислород

О2

1,40

0,528

32,00

5,01

154,6

Метан

СН4

1,30

0,546

16,04

4,64

190,5

Окись углерода

СО

1,40

0,528

28,01

3,45

133,0

Пропан

СзН8

1,14

0,576

44,09

4,27

369,8

Сероводород

Н2S

1,30

0,546

34,08

9,00

373,4

Хлор

С12

1,34

0.540

70,91

7,61

417,0

Этан

С3Н6

1,22

0,560

30,07

4,86

305,3

Этилен

С2Н4

1,24

0,557

28,05

5,03

282,9

ВеличинуFплопределяют геометрическим путем изусловия, что пламя распространяетсясферически из точки инициированиявзрыва. Наиболее опасной точкойинициирования взрыва в ап­паратеявляется геометрический центр еговнутренней полости.

В частности, дляаппаратов цилиндрической формы диаметромDи высотойН: Fпл= πD2при D≤ H;Fпл= πDHпри D > Н.

Для сферических аппаратов с диаметромDплощадь поверх­ности фронта пламениFпл= πD2.

Источник: https://studfile.net/preview/1582732/page:37/

Book for ucheba
Добавить комментарий