电厂用高压给水加热器壳侧安全阀选用解析

电厂用高压给水加热器壳侧安全阀选用解析

彭华

彭华（泰安市利德容器制造有限公司）

摘要：本文通过实例详细论述了高压给水加热器壳侧安全阀的设计和计算方法，希望能够对初学的设计者起到抛砖引玉的作用。

关键词：高压加热器安全阀安全泄放量泄放能力

0引言

火力发电厂高压给水加热器壳侧安全阀规格大小的选取及排放量的计算，是一个很基础的知识。但由于设计者对现有标准理解的不透彻以及不一致，非常容易出现公式用错，导致最后结果错误。这些现象常出现在一些初次接触电厂高压加热器的设计者身上，即便是一些权威设计院，在这方面也出现过错误为此，下面就此问题展开分析，并附加实例进行说明，使大家以一个清晰的视角面对高压加热器壳侧安全阀的设计。

1安全阀的选用形式

安全阀的型式宜选用弹簧全启式，这种型式的安全阀通流量大，易于满足排放流量的要求；安全阀的设计压力和设计温度应不低于壳侧的设计压力和设计温度，保证阀门在正常工作时的密封效果；安全阀的起跳压力也不宜太低，因为壳侧的安全阀长期工作在较高温度的环境中，起跳弹簧很容易变软，使阀门在未达到规定起跳压力时就起跳，影响高压加热器的正常运行，所以安全阀的起跳压力应以接近壳侧最大工作压力为好。

2确定高压加热器的安全泄放量

在很多的压力容器所配的安全阀的计算中，通常都以安全阀所在腔的介质来确定此腔的安全泄放量，而高压加热器中，其壳侧安全阀的计算则不能采用该方法。

高压加热器的壳侧介质为蒸汽，然而壳侧安全阀的排放介质却不是蒸汽，而是水。大多数安全阀计算错误的出现，就是因为介质选取的错误造成的。其原因主要是设计者没能清楚地理解在高压加热器壳侧设置安全阀的原因。正确的原因是：高压加热器的管侧压力大于壳侧压力，为了防止由于管子破裂（管子破裂直接导致管程的水灌入壳侧）而造成壳侧超压，才要求在壳侧设置一个安全阀，因此安全阀的排放介质应该是水。说到这里，我还要加一点说明，即安全阀应装设在位于进汽口略向下的位置，其目的是防止灌入壳侧的水在通过进汽口倒流至汽轮机前，被安全阀排掉，由此可见，壳侧安全阀的排放介质是水，是无可非议的。在标准《高压加热器技术条件》中有详细的描述：“高压加热器汽侧安全阀应符合ZBJ98013的规定，其安全泄放量应为下列流量的较大值。

2.1高压加热器最大给水流量的10％；

2.2U型管—管板式高压加热器一根传热管完全断裂时，在内外压差的作用下，两个断口流至汽侧的给水量。计算该流量所取的孔径等于管内径，孔口流量系数取0.9，孔口压差等于管侧和壳侧设计压力之差，则有

Qt=64×10-6×d2×

式中Qt—传热管断裂流出的给水量，m3/s；

d—传热管的公称内径，mm；

Pt—水侧设计压力，Mpa；

Pa—汽侧设计压力，Mpa；

3计算安全阀的泄放能力G

安全阀的泄放能力G，按壳体内给水经安全阀排放，在阀喉部是水，喉部以后在大气中汽化；通过阀排放截面的流量系数可取为0.545。则可按下式计算：

G=0.545A×10-6

式中G—安全阀的排放量，m3/s；—阀前饱和水比容，当ps时，m3/kg；

ps—汽侧设计压力，Mpa；

A—安全阀的最小排放截面积，mm2。

最后必须满足计算结果满足G＞Qt，且留有一定的裕量。

4高压加热器汽侧安全阀计算示例

我公司给沈阳石蜡化工有限公司设计的高压给水加热器，为U形管－管板式结构，管侧给水设计压力pt=9Mpa，最大给水流量为80kg/s，换热管为φ16×2mm，管内径d=12mm，壳侧蒸汽设计压力ps=1.1Mpa，管侧水平均温度127℃，比容为0.0010668m3/kg。

解：①计算需要的安全泄放量Qt：

a按一根换热管破裂簖开的排放量

b按最大超负荷给水流量的10%计算

Qt=0.1×80×0.0010668=0.0086m3/s

取安全泄放量Qt=0.0259m3/s

②计算安全阀的泄放能力G，

根据《安全阀》（开封高压阀门厂安全阀样本），选取公称直径为DN65，PN1.6MPa的弹簧全启式安全阀，其整定压力范围为：0.98~1.27Mpa，型号为A48Y-16C就可以满足要求。同时在选用安全阀的公称压力PN时宜留有余量，以保证阀的强度和密封性。

5注意事项

以上安全阀选型的计算示例中，是以弹簧全启式安全阀为例进行分析说明的，设计者在实际工作中要以所选安全阀不同形式、结构，确定阀的喉径，正确选择安全阀的规格；同时还要注意阀前的参数，什么时候是给水的参数，什么时候是蒸汽的参数，不要错误带入，这点是应该明确；另外各参数的单位一定不要弄错。只要做到以上几点，得出正确结论应该是不困难的。

6结论

通过对安全阀的选型、安全泄放量、安全阀的泄放能力及实例说明，向大家展示了计算高压加热器壳侧安全阀的全面、清晰的过程。如果以蒸汽为介质进行计算的话，其规格会很大，虽然不会造成安全问题，却是很不经济的。一个合格设计者设计出的产品不仅是安全的，而且还应该是经济的。在检验核算高压加热器汽侧安全泄放量及安全阀的泄放能力时要注意对标准的理解，准确地选用介质和有关参数。公式的引用必须是与安全阀本身特性有关的计算公式。

希望设计者在理解标准时要仔细、认真，而且对于相关的书籍也要广泛的阅读，扩大知识面。同时希望此次切身的分析和说明对初学的设计者有所帮助，也希望某些权威部门对于标准的制订和说明应该尽量详尽，并附上相关的计算公式，以便于实际应用。

参考文献：

[1]蔡锡琮.高压给水加热器.水利电力出版社.

[2]《高压加热器技术条件》（JB/T8190－1999）国家机械工业局.

[3]《电站安全阀技术条件》（JB/T9624－1999）全国锅炉标委会.

[4]《安全阀》开封高压阀门厂安全阀样本.