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【摘 要】电网监测
Taking a system design for steam piping network in a large-sized chemical project as a actual example, author has mainly introduced the se- lection gist, selection principle for venting quantity of vent valve and capacity of safety valve as well as the determination mode for set pressure values of vent valve and safety valve in case of type selection of design.%以某大型化工项目蒸汽管网系统的设计为实例，重点介绍了设计选型时对放空阀放空量和安全阀容量的选择要领、选取原则以及放空阀、安全阀开启压力值的确定方式。 【期刊名称】《化肥设计》
【年(卷),期】2012(050)005
【总页数】3页(P13-15)
【关键词】化工装置;蒸汽管网;放空阀;安全阀;设计;选型
【作 者】王文萍;刘波
【作者单位】中国五环工程有限公司,湖北武汉430223;中国五环工程有限公司,湖北武汉430223
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ113.251
doi:10.3696/j.issn.1004－8901.2012.05.004
随着化工装置生产规模的日趋增大，蒸汽管网向多压力管系并存方向发展，如何使蒸汽管网适应化工装置的不同运行工况，并同时保证管网系统安全平稳运行的问题日益突出。合理的蒸汽管网设计应满足化工工艺装置可能出现的所有生产状况，对蒸汽系统的调节控制、安全放空和附属设备的设置等进行全面设计，对蒸汽管网系统容量留有一定的裕度，以确保系统能够安全可靠、平稳运行。同时，为防止系统内出现母管压力过高或过低的工况，减温减压装置与汽轮机或母管之间应有较好的联锁与自动快开装置。为保证开、停车时的平稳操作，辅机选型上也应作相应的考虑。
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在蒸汽管网设计中，采取的主要安全措施是设置安全阀和放空阀。放空阀一般指各压力等级蒸汽母管上为控制母管压力而设置的放空调节阀，是保证管网正常运行的首选方式。安全阀在管网压力高时自动开启，是保证管网上设备安全运行的最后手段。蒸汽管网系统内各压力等级的蒸汽母管上均应设置安全阀和放空阀。通过调节蒸汽母管上的阀门以维持母管压力在各种工况下的稳定和安全，对整个蒸汽系统是非常重要的。
以某大型化工项目为例，高压蒸汽管网在正常工况下，驱动出力为30 MW的汽轮发电机组和化工装置，在汽轮发电机组事故工况下，高压蒸汽通过减温减压装置降为中压蒸汽。中压蒸汽管网在正常工况下驱动工艺透平1和工艺透平2。某大型化工项目高、中压蒸汽管网见图1。 高压蒸汽管网放空阀的放空量选择由汽轮机凝汽量确定。该项目汽轮机最大凝汽量为150 t/h，因此，高压管网放空阀的额定放空量选择为150 t/ h。当汽轮机发生故障时，其最大凝汽量将通过放空阀全量放空，抽汽蒸汽将由减温减压装置降至中压管网。这样的设计可以保证在汽轮机故障工况下，剩余的蒸汽不会对高压管网和中压管网的安全造成危害。
目前，对蒸汽管网的安全阀容量选择没有硬性的规定。《化工蒸汽系统设计规定》92版第
8.2.3规定:“除通过调整汽源设备的燃料加入量、抽汽调节、减压减温装置、放空调节等手段控制母管压力外，各级蒸汽母管所设置的安全阀以2～3个为宜。几个安全阀的设定值应有所差异，其排放总能力应大于母管最大连续供汽量。”新版《化工厂蒸汽系统设计规范》2011版8.2.8规定:“除通过自动调节外加燃料的汽源设备的燃料加入量、抽汽量、放空量、备用减压减温装置的泄放量等手段，控制各压力等级蒸汽母管压力外，各压力等级蒸汽母管上所设置的安全阀宜为2～3个。各压力等级蒸汽母管上，几个安全阀的整定压力值应有所差异，其排放总能力应大于本压力等级蒸汽母管最大连续供汽量。”依此原则，安全阀容量必须选择全容量并不是十分经济。本化工项目依据以下原则选取。
(1)当汽轮机故障时，高压蒸汽有以下2个泄放途径:①通过减温减压装置降至中压蒸汽管网，通过全容量的减温减压装置实现；②通过高压蒸汽管网的放空阀排向大气。在装置实际运行中，当高压管网放空阀动作时，汽轮机故障信号、高压蒸汽管网放空阀阀位指示信号等已经通过自动调节系统给动力锅炉明确的减负荷要求，动力锅炉将会立刻降低负荷，减少高压蒸汽的供给量，直至高压放空阀关闭。
(2)即使自动调节系统存在动作延迟，动力锅炉降低负荷延迟，高压蒸汽短时间内也将通过
高压放空阀排出。同时，由于汽轮机和减温减压装置的联锁，一旦汽轮机跳车，高压蒸汽将迅速通过减温减压器降至中压管网，以确保高压管网系统安全。
(3)当高压蒸汽放空阀动作迟缓时，如果大量高压蒸汽无法泄放，在高压蒸汽管网未设置安全阀的前提下，会导致动力锅炉范围内的安全阀动作，这将造成动力锅炉停车。这显然不是化工装置所期望的工况。
(4)电厂锅炉的蒸汽母管仅设置了安全阀，当蒸汽管路压力超高时，安全阀泄放蒸汽，以保护蒸汽母管。因此，电厂锅炉的蒸汽母管安全阀排放量应设计为全容量排放。
(5)当管网安全阀动作时，放空阀已先于安全阀动作，此时放空阀、安全阀都起到泄放蒸汽的作用，此时放空阀、安全阀的功能是一样的。只要运行中的放空阀、安全阀排放总量大于本压力等级蒸汽母管最大连续供汽量，蒸汽母管就是安全的。
(6)各压力等级蒸汽母管上设置的安全阀是最后一道保安措施。如果只设置1个安全阀，一旦此安全阀在超压情况下不打开，蒸汽母管就有可能出现严重事故；如果设置为2～3个，则每个阀的排放量相对降低，减少了单个安全阀失灵对系统造成的潜在危险。在本项目中，
高压蒸汽管网上安全阀和放空阀的最大放空量为150 t/h，设计按1台150 t/h安全阀失灵的情况下，安全阀和放空阀的总排放量仍满足本级蒸汽母管最大连续供汽量，为蒸汽管网安全运行提供一定的安全裕量。
(7)当减温减压装置不能正常工作，高压蒸汽放空阀不能正常工作，自动调节系统失灵的情况下，高压管网上的安全阀才会打开，其动作可以避免动力锅炉安全阀动作造成的锅炉停车。也就是说当高压管网安全阀动作时，动力锅炉仍可保持在运行状态。本项目管网上安全阀排放容量按50%锅炉负荷蒸汽流量选取，比锅炉最低稳定燃烧负荷蒸汽流量高，可以保证锅炉稳定燃烧，仍可为化工装置提供必要的蒸汽。
《化工蒸汽系统设计规定》92版的7.2.2.1条文说明如下:“各级母管上3个主要阀门取值的建议:①主汽源来汽压力调节阀，以母管压力设计值进行调整；②自动放空阀开启压力可取《蒸汽锅炉安全技术监察规程》中的安全阀最低开启压力；③几个安全阀开启压力中的最高值可取《蒸汽锅炉安全技术监察规程》中的安全阀高限开启压力。蒸汽母管放空阀和安全阀开启压力见表1。
由于92版《化工蒸汽系统设计规定》引用的是87版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，根据
这个原则，查96版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，安全阀的整定压力见表2。
2011版《化工厂蒸汽系统设计规范》将放空阀的开启压力略向下调整，拉大放空阀和安全阀之间的压力差，方便了放空阀的选型，并为防止安全阀的频繁起跳创造了更有利的条件。放空阀开启压力和安全阀整定压力见表3。
由于本项目高压蒸汽来自动力锅炉过热器出口，按DL5054－96《火力发电厂汽水管道设计技术规定》第2.0.2.1设计压力对于主蒸汽管道的规定:“取用锅炉过热器出口的额定工作压力或锅炉最大连续蒸发量下的工作压力。当锅炉和汽轮机允许超压5%(简称5%OP)运行时，应加上5%的超压值。”因此高压蒸汽管网的设计压力为9.81 MPa×1.05＝10.30 MPa。安全阀的开启压力按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》1.08p，即1.08×9.81 MPa＝10.594 MPa。由于安全阀开启压力的设定值10.59 MPa已超过了高压管网的设计压力10.30 MPa，这显然不是合理的设计。
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本设计取母管设计压力为安全阀开启压力，按《化工蒸汽系统设计规定》的原则，降低2%设为放空阀开启压力，既可保证放空阀先于安全阀动作，也可保证安全阀动作时，高压管网仍处于安全的工况。放空阀和安全阀开启压力取值见表4。
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不同的装置、不同的供热方式，其系统和控制要求是有所不同的，设计时不能千篇一律。本文针对蒸汽管网中的安全阀、放空阀的设计选型提出了自己的看法。蒸汽管网的设计必须首先明确其供热方式，了解化工工艺对本系统的一般要求，以及开、停车、升降负荷、事故工况等特殊要求，并对这些要求进行充分的分析，再考虑其他有关问题，以确保系统、装置安全为核心，做到既要满足热力管网系统的调节控制需要，又要适应化工装置不同运行工况的应变能力。方便盒
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