在输油站场运行过程中，可能存在一些不确定因素，导致设备或者管线超压，如不采取安全措施，会导致设备和管道的损坏，严重的会造成财产损失、人员伤亡、环境污染等。为了降低此种事故的发生，需在输油站场设备或管道上设置安全阀，超压时及时泄放。安全阀是正常操作条件下，启闭件（阀瓣）处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过一定数值时，启闭件（阀瓣）自动开启向系统外排放介质，防止设备或管道内介质压力超过规定数值的特殊阀门，对人身安全和设备运行起重要保护的作用。 一、安全阀设置
1.按照现行国家标准《石油化工企业设计防火标准》（2018年版）GB 50160-2008规定，在非正常条件下，可能超压的下列设备应设安全阀。
顶部最高操作压力大于等于0.1MPa的压力容器；顶部最高操作压力大于0.03MPa的蒸馏塔、蒸发塔和汽提塔（汽提塔顶蒸汽通入另一蒸馏塔者除外）；往复式压缩机各段出口或者电动往复泵、齿轮泵、螺杆泵等容积式泵的出口（设备本身已有安全阀者除外）；凡与鼓风机、离心式压缩机、离心泵或蒸汽往复泵出口连接的设备不能承受其最高压力时，上述泵的出口；可燃气体或液体受热膨胀，可能超过设计压力的设备；顶部最高操作压力0.03~0.1MPa的设备应根据工艺要求设置。
2.两端阀门关闭且因外界影响可能造成介质压力升高的液化烃、甲B、乙A类液体管道。
二、项目换热区安全阀选取
某输油管道，根据输送油品的性质，进行加热密闭输送，在输油首站设置换热设施，根据热负荷计算，需设置4台换热器，并对管线及设备进行保温。
1.安全阀泄放量计算。根据《安全阀的设置和选用》HG/T 20570.2-95，各种事故工况下的泄放量计算如下：“（1）出口阀门关闭，入口阀门未关闭时，泄放量为被关闭的管道最大正常流量；（2）管道两端的切断阀关闭时，泄放量为被关闭液体的膨胀量；（3）换热器冷侧进出口阀门关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算；（4）充满液体的容器，进出口阀门全部关闭时，泄放量按正常工作输入的热量计算。”
根据《安全阀的设置和选用》7.0.8.1“如果换热器低压侧的设计压力小于高压侧的设计压力的2/3时，则应作为事故工况考虑。”本工程换热器高压侧（热端）设计压力为2.0MPa，低压侧（冷端）设计压力为1.8MPa，低压侧设计压力1.8MPa超过高压侧设计压力的2/3（为1.34MPa），因此“换热器管破裂”不作为事故工况考虑。本工程泄放量计算选取以下工况：换热器各种工况下的泄放量计算，应考虑“换热器冷侧进出口阀关闭、换热器及管线热胀”的总泄放量。
（1）换热器冷侧阀门关闭时，泄放量按照正常工
作输入的热量计算，计算公式如下：小叶双眼龙
p
C
G
H
B
V
·
·
1
=式中：V——体积泄放流量，m3/h；B——体积膨胀系数，1/K，原油取0.0018；H——正常工作条件下最大传热量，按单台换热器热负荷10000kW选取，kJ/h；G1——液相密度，kg/m3，取850~955；C P——液体比热容，原油取2.1kJ/kg
℃。经计算，“换热器冷侧阀门关闭”造成的泄放量约为36.4m3/h。
（2）换热器及管线热胀时，根据《石油化工装置工艺管道安装设计手册》，计算液体膨胀安全阀泄放
量，公式如下：
P
L
L C
Q
G
·
·
00361
.0
ρ
ω
雷达信号=式中：G双面胶贴
L
——泄放量，kg/h；ω——液体每升高1℃体积膨胀系数，原油取0.0018；Q——传入热量，按照山东地区日照时间2200h、太阳能年辐射量5852MJ/(m2·年)考虑、该管段及管件总面积取70m2，W；ρL——液体相对密度，取0.85~0.955；C P——液体比热容，原油取2.1kJ/kg·℃。经计算，“换热器单路设备及管线”热胀造成的安全阀泄放量约为0.019m3/h。
（3）安全阀总泄放量。总泄放量为“换热器冷侧阀门关闭”、“换热器单路设备及管线热胀”造成的泄放
输油站场换热区安全阀的设置与选用
张秀云 山东莱克工程设计有限公司
【摘 要】安全阀作为超压保护装置，在输油站场中具有重要作用。本文简述换热区设置安全阀的必要性、泄放量的计算及选取等内容。
【关键词】换热区；死油段；泄放
【ＤＯＩ】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.11.082
167
168
量总和，约为36.5m 3/h，折合34675kg/h。
2.压力确定。（1）定压P s 。安全阀定压不得超过设备或管道的设计压力。本工程定压选取设计压力1.8MPa。（2）背压P 2。安全阀后端的压力。包括运动流体在密闭管道中流动时，克服摩阻损失（局部摩阻损失+沿程摩阻损失）的压力与排放出口处的压力之和。一般背压取值不大于0.1倍的定压。
3.喷嘴面积。根据《石油化工装置工艺管道安装设计手册》，介质为液体，安全阀喷嘴面积计算公式如下：0.5
25
fp6290
.00)P -(9.6Ps K K G A b L
L υρ=
式中：A 0——喷嘴计算面积，cm 2；G L ——泄放量，kg/h；P s 、P 2——安全阀定压、背压，MPa（绝）；ρL ——液体相对密度，取0.85~0.955；K υ——粘度校正系数，选取见下表：
运动粘度/(mm 2
·s -1)3536-7071-140雷诺数60100200400100020003800100
00800
00脱硫装置
K μ
10.90.75K μ0.450.60.750.850.910.9350.950.9751
K b ——背压校正系数，按照设计手册安全阀的类型选取，本工程取值为1。
按照安全阀最大背压不超过定压的10%，计算最大喷嘴面积，A约为8.11cm 2。在选用安全阀喉径面积时不得小于所计算的喷嘴面积。
根据安全阀选型样本，选用安全阀的尺寸为DN50×DN80。
4.安全阀类型。根据《安全阀的设置和选用》HG/T 20570.2-95及《石油化工装置工艺管道安装设计手册》，安全阀类型如下：（1）全启式安全阀。阀瓣的最大上升高度大于喉径的1/4，排放气体或蒸汽或液体时选用。（2）微启式安全阀。阀瓣的最大上升高度不小于喉径的1/40~1/4，排放液体时选用。（3）弹簧式安全阀。依靠弹簧的弹性压力而将阀的瓣膜或柱塞等密封件闭锁，一旦当压力容器的压力异常后产生的高压将克服安全阀的弹簧压力，闭锁装置被顶开，形成泄压通道，将高压泄放掉。（4）背压平衡式安全阀。在阀中设置了诸如波纹管、活塞或者膜片之类的平衡背压原件。这些元件的有效直径等于阀门关闭件密封面平均直径，阀门开启之前的背压，等于整定压力。对阀瓣上下两侧的作用力相互平衡。（5）先导式安全阀。依靠从导阀排出介质来驱动或控制主阀的安全阀，导阀本身是标准的弹簧直接载荷式安全阀。由主阀和副阀组成，借副阀的作用带动主阀动作。（6）封闭、半封闭、不封闭弹簧式安全阀。全封闭式安全阀：排气时，气体全部通过排气管排
放，介质不能向外泄漏，主要用于介质为有毒、易燃易爆气体的容器或压力管道。半封闭式安全阀：所排出的气体一部分通过安全阀出口排气管排出，也有一部分从阀盖与阀杆间的间隙中漏出，多用于
介质为不会污染环境的气体或液体的容器。不封闭式安全阀：阀盖是敞开的，使弹簧腔室与大气相通，这样有利于降低弹簧的温度，主要适用于介质为蒸汽，以及对大气不产生污染的高温气体的容器。
综上分析，本工程选用弹簧封闭式全启安全阀。三、安全阀的安装
本工程选取的安全阀设置于管线上，安装时注意事项如下：（1）安全阀垂直安装，尽量靠近被保护管道，注意介质流动的方向应与阀体所标箭头方向一致，连接应牢固紧密。（2）安全阀需要定期检查，因此安全阀周边需有足够的检修和调节的空间。（3）安全阀出口接往泄压总管时，要尽量避免曲折和急转弯，以尽量减少阻力。管线要设置一定坡度，不得出现口袋弯。（4）为了便于安全阀的维修和检验，安全阀的进出口安装全通径的阀门，上下游截断阀全开加铅封处于全开状态，阀门的压力等级与安全阀进出口管道一致，均为1.8MPa。（5）安全阀动作前，出口管道中的流体速度及压力基本为0，当安全阀动作时，管线会受到流体的反作用力，对安全阀产生一定的冲击，因此安全阀出口合适的位置设置支撑，以保护安全阀不受损害。安全阀反作用力可按照以下公式计算：F=GW+（P s -P 2）×A
式中：A——安全阀最小泄放面积，mm 2；G——安全阀喉径处的质量流量，kg/s；P s 、P 2——安全阀定压、背压，MPa（绝）；W——安全阀喉径处的流速，m/s。
五、结语
安全阀是输油站场常用压力泄放阀门。当设备或者管道内的压力超过允许值时，安全阀自动、迅速的开启排放设备或管道内的介质，确保设备及管道的安全。正确设置安全阀是保障设施及管道安全的重要措施，因此安全阀的选型计算尤为重要。设计中应根据输送介质物性、使用条件、可操作性等各方面综合考虑，并依据规范、手册等充分考虑各种工况，计算泄放量、口径，合理选择安全阀。同时安全阀需要定期校验，保证安全阀的可靠性。
参考文献：云资源共享
[1]《安全阀的设置和选用》HG/T 20570.2-95
[2]《石油化工装置工艺管道安装设计手册》第一册，设计与计算.
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