MVR制盐装置稳压安全保护工艺的研究.pdf

第37卷第4期2023年7月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.4Jul.2023MVR制盐装置稳压安全保护工艺的研究汪满虹袁朱玉虎袁隋燕（山东肥城海晶盐化有限公司，山东 泰安 271000）摘要院 为防止蒸发过程中蒸汽压力超标引发安全生产事故，一般都会在压力容器上设置安全阀作为泄压保护设施。安全阀作为特种设备的安全附件，其起座时的灵敏性、排放时的可靠性及回座复位等性能指标的好坏直接涉及到设备及人身的安全。因此高质量的设计，精准的安装，规范的使用及后续的检验、维护都有严格的管理规定，对企业安全设备管理有很高要求，且工作量较大。本文简单介绍了一种 MVR 制盐装置生产运行过程中利用液体压强和连通器原理代替安全阀的新型工艺技术。该稳压装置创新采用 U 型弯液封选型，对压力系统的维稳除常规的超压（正压）调节外，还具有一定负压调节作用。在特定工况下，该装置的保护范围比安全阀广，且更加适用。企业根据自身实际工况可自行操作，在确保安全的同时，有效降低了企业的工作量和维护成本。关键词院安全阀;液封；U 型弯doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.04.024中图分类号院 X703曰TQ09文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)04-0082-03收稿日期：2022-11-171安全阀的作用及主要分类1.1安全阀的作用安全阀是一种特殊保护装置袁当设备或管道内的介质压力高于设定值时袁通过特殊机构将介质排放出系统泄压的方式对设备或管道予以保护遥 安全阀适用于干净清洁尧无颗粒杂质尧黏度低尧流动性好的流体袁一般设置在设备本体或压力管道组成的封闭系统上袁具有对设备尧管道及整体密闭系统实现安全保护的功能遥 安全阀作为一种自动泄压报警装置袁广泛应用于锅炉尧压缩机尧压力容器和压力管道中袁是这些受压设施的重要安全附件袁其启闭件在外力作用下处于常闭状态袁根据压力系统的工作压力自动启闭遥 当密闭系统内的介质压力超过安全阀预设的压力时袁安全阀自动开启由密闭系统向外排放介质泄压袁将压力管道或设备等密闭系统内介质的压力控制在安全范围内袁使系统内的设备或压力管道正常工作袁防止生产事故的发生遥 随着我国经济持续的快速发展和安全生产形势的严峻复杂袁安全阀作为工业生产中必不可少的自控安全手段袁应用越来越广遥1.2安全阀的种类按照不同的分类标准袁安全阀可分为多种形式袁目前主流的分类方式根据其结构不同予以区分袁大体分为弹簧式尧杠杆式及脉冲式三种袁分别介绍如下1-2遥1.2.1弹簧式安全阀弹簧式安全阀通过弹簧的压缩力平衡介质作用在阀瓣上的反向力袁利用正反向压力差控制阀的开与闭遥 弹簧的压缩量可通过转动螺旋圈形弹簧的调整螺母进行调节袁按工况运行参数调校至安全阀的预设压力遥 弹簧式安全阀结构较为简单袁体积小巧袁安装紧凑袁虽轻便但不失灵敏袁对安装位置的要求也不高袁由于其对振动的抗干扰能力较强袁 特别适用于安装在移动式的压力容器上袁在石化工业中应用最为普遍袁如图 1 所示遥第 37 卷第 4 期但弹簧式安全阀的缺点也比较明显院随着阀的开启其所加载荷会产生变化袁弹簧的压缩量随阀瓣的升高而变大袁作用于阀瓣上的力也逐渐增加袁对安全阀的及时开启产生了副作用遥 此外袁鉴于在长期高温环境的影响下安全阀弹簧的弹力会逐渐减小袁因此安装在温度较高的设备上或高温环境中时袁必须充分考虑弹簧的隔热措施或散热效果袁这就使得弹簧式安全阀的结构由简单变得复杂起来遥 在化工企业一般常遇到两种故障院一是密封面不严密遥 原因为院1冤密封面之间不洁净尧有异物曰2冤密封面本身破损遥 可通过定期检修来消除或预防此故障遥 二是灵敏度较低遥 形成的原因为院1冤弹簧出现疲劳现象曰2冤弹簧非正常使用遥 消除弹簧疲劳袁必须通过更换弹簧予以解决遥弹簧的非正常使用袁主要是使用者对弹簧的使用常识缺乏了解遥 常见的公称压力弹簧式安全阀袁一般分为几个压力段袁压力段不同所对应的弹簧也不同遥 如在使用压力为 2.5耀4kg/cm2的压力段袁安装了 10耀16kg/cm2的弹簧袁尽管也能开启袁但是高低不稳袁灵敏性打了很大折扣遥1.2.2杠杆式安全阀杠杆式安全阀是借助杠杆+重锤对阀瓣上的力予以平衡袁重锤的机械载荷借助杠杆克服阀瓣下介质的压力所产生的作用力袁同时控制阀的启闭遥 根据杠杆作用袁重锤借助杠杆袁使其重力通过阀杆袁将阀瓣与阀座紧紧压在一起袁确保阀门处于关闭状态遥 当密闭容器内的反向压力超过重锤通过阀杆作用在阀瓣上的正向力时袁 阀瓣打开袁容器内的蒸汽借助环形间隙快速外流袁当蒸汽碰到反冲盘时袁蒸汽流即可更改流向袁由此引发的反向作用力推动阀杆逐步提升袁 使阀门开度加大遥 通过对反冲盘位置的变动即可调整安全阀的升程及回座压力袁对重锤位置的更改袁可以得到不同的开启压力袁如图 2 所示遥杠杆式安全阀尽管结构比较简单袁却具有便捷准确的调整方式袁既使阀瓣进一步升高又不会使载荷产生较大增加袁在温度较高的场合也能应用自如袁因此应用范围非常普遍袁尤其在锅炉和温度较高的环境中应用更广遥 但其缺点也很明显袁一是结构庞大且笨重袁加载机构极易振动袁由振动引发泄漏比较普遍曰 二是回座压力太低袁开启后很难回复且严密性较差遥1.2.3脉冲式安全阀脉冲式安全阀由主阀和辅阀构成袁正常关闭状态下袁作用在阀瓣渊倒过来的袁密封面在上表面冤的力平衡遥 当压力升高到起座压力时袁脉冲阀开启袁脉冲汽进入主阀作用在活塞上袁使阀杆向下移动袁阀门开启遥 其结构复杂袁通常只适用于安全泄放量很大的锅炉和压力容器上袁如图 3 所示遥脉冲阀装有电磁装置袁带电接点的压力表通过时间继电器袁将上部或下部的电磁线圈电路接通袁使上部或下部的电磁铁动作袁也可将脉冲阀打开或关闭遥同时脉冲阀还可通过遥控系统人为将其打开或关闭遥2一种创新的安全稳压装置2.1概述安全阀的排放能力是指在单位时间内流经图 1弹簧式安全阀图 2杠杆式安全阀图 3脉冲式安全阀汪满虹等：MVR制盐装置稳压安全保护工艺的研究83天津化工2023 年 7 月安全阀的介质流量遥 安全阀的排放能力要保证能放掉系统中可能产生的最大过剩介质量袁给予系统设备有效保护遥 在化工企业生产中最常见的就是蒸发过程袁蒸发过程中为防止超压造成安全生产事故袁都会在压力容器上增加安全阀作为泄压保护设施遥 安全阀作为特种设备的安全附件袁其起座时的灵敏性袁排放时的可靠性及回座复位等性能指标的好坏直接涉及到设备及人身的安全遥因此高质量的设计袁精准的安装袁规范的使用以及后续的检验尧维护都有严格的管理规定袁对企业安全设备管理有很高要求袁且工作量较大遥为解决上述问题袁本文利用液体压强和连通器原理相结合袁创新了一种稳压装置袁可在相对要求不严格的 MVR 制盐装置生产运行过程中代替安全阀使用袁达到保护压力系统安全的目的遥2.2结构如图 4 所示袁正常生产蒸发过程中袁容器 1 内充满水蒸气为正压袁U 型弯 2 内进白水袁对 1 起到液封作用遥 2 内的最高液位由 1 内的上限压力确定袁 如 1 内的压力上限为 2bar 时袁2 右侧立管高度可选择 10m遥 当容器 1 内水蒸气压力上升时袁U型弯 2 的液封水将会在压力的作用下右侧上升袁超过 2bar 时袁 液封水将从 U 型弯进入排水管排出袁液封失效袁容器 1 内的水蒸气将随之外排袁释放 1 内的压力袁 直至达到安全范围遥 待容器 1 内压力恢复到安全范围袁通过进水管 4 或 5 向 U 型弯补水袁重新形成液封遥另外袁考虑到容器 1 内水蒸气的温度较高袁会逐步加热 U 型弯 2 内液封水的温度袁为防止液封水蒸发导致液封水柱压降低袁在主进水管上增加电磁阀 7袁 通过时间继电器控制定时向 U 型弯 2进行补水 渊当电磁阀 7 故障或需大量补水时袁可打开旁路进水手动阀 6冤遥3该安全稳压装置的特点本稳压装置是将生活中的小常识合理引入到部分工业生产中袁且很好地解决了实际问题袁设计尧安装尧使用及后续的检验尧维护都简洁方便袁企业根据自身实际工况可自行操作袁 在确保安全的同时袁有效降低了企业的工作量和维护成本遥本稳压装置创新采用的 U 型弯液封选型袁对压力系统的维稳除常规的超压渊正压冤调节外袁还具有一定的负压调节作用遥 可以说在某些特定工况下袁该装置的保护范围较安全阀更广袁且更加适用遥需要说明院1冤此种稳压装置仅适用于压力系统内气体外泄不会造成安全尧 环保风险的情况袁尤其是外泄气体不能有毒有害遥 若存在毒害风险袁可考虑在外水管 3 后增加相应的吸收防护装置遥 2冤U 型弯 2 内用于液封的介质与溶腔 1 内的介质不能发生反应袁且液封介质进入系统介质不会对正常的生产运行造成不利影响袁 最好二者为同种物质遥3冤U 型弯 2 的高度选型由起液封作用的介质尧 容器 1 的承受压力和系统的上限压力确定遥4结论本稳压装置在部分生产工况中可有效替代安全阀袁对整个压力系统起到安全保护作用袁具备很好的推广价值遥 此装置在我公司的 MVR 热泵制盐生产运行中已成功实践袁 并已取得专利授权遥参考文献：员 文昱舜.浅谈安全阀在石油化工及管道上的安装设置J.贵州化工.2006(6):47-49.2 黄日新.工业专用阀门手册M.北京:机械工业出版社,1997图 4一种新型的稳压装置1要某制盐蒸发生产过程中的压力容器袁容器内为水蒸气曰2要U型弯袁内为白水曰3要排水管曰4要主进水管曰5要旁路进水管曰6要进水手动阀门曰7要进水电子阀遥84