高加汽侧安全阀排放量核算的注意事项
刘钊
（广东沙角B电厂　东莞市　523937）
摘要：根据中外有关标准提出了高压加热器汽侧安全阀核算排放量的注意事项和建议。
关键词：高加　安全阀　排放量
　概述
　　火力发电厂高压给水加热器汽侧安全阀排放量核算的问题，由于对现有标准理解的不一致，容易造成误解。即使是较权威的部门，有时也会得出错误的结论。例如沙角B电厂在1992年的一次锅炉压力容器检验当中就得出6、7、8号高压给水加热器汽侧安全阀“由于进汽量大于排汽量，该安全阀必须更换”的错误结论。
1　中外标准的比较
　　得出不正确的结论，主要是将汽侧安全阀排放的介质按蒸汽而非水来计算的，可是这一点中外标准的规定确是一致的，都是按水来计算的，例如《高压加热器技术条件》（GB10865－89）中的第4．7．1．2条：“高压加热器汽侧安全阀应符合ZBJ98013的规定，其流量应能通过下列流量的较大值；
1．1　高压加热器最大给水流量的10％；
1．2　U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”。该标准并提出在上述1．2情况下两断口流至汽侧的给水量按下式计算：

Qt=64×10-6d2√Pt-Ps
式中：Qt—传热管破断流出的给水量，m3／s；d—传热管的公称内径，mm；Pt—水侧设计压力，Mpa；Ps—汽侧设计压力，Mpa；
　　美国热交换学会（HEI）《表面式给水加热器标准》6．1．2壳侧安全阀：“当壳侧设计压力低于管侧压力时，为了防止由于管子破裂而造成壳侧超压，在壳侧应提供一个装安全阀用的接管。阀门的设计温度和设计压力应等于壳侧的设计温度和设计压力。当抽汽管道上没有阀门，而且加热器和汽轮机之间也没有隔绝措施，买方一定要确保其控制设备（高水位警报器，事故排放系统等）能够在凝结水（由于管子破裂）进入汽轮机之前采取一些保护措施。建议安全阀的尺寸应能通过下述流量的较大值（当超压为10％时）：
　　a　规定通过加热器的最大超负荷给水流量的10％；
　　b　一个加热器管子完全破裂时，导致像节流孔似的两个断口端排放流量。确定该流量时节流孔的直径等于管子的公称内径，孔板系数为0．9。通过节流孔的压差等于管侧和壳侧设计压力之差及温度为Tv°F时的水”。该标准提出的计算公式为：
Q=54d2√Pt-Ps
　　式中：Q—温度为70°F时的水流量，加仑／min；d—管子的公称内径，英寸；Pt—管侧设计压力，磅／英寸2（表压）；Ps—壳侧设计压力，磅／英寸2（表压）；
　　从以上标准的比较可以看出中外标准关于高加汽侧安全阀排放量的考核基本是一致的，主要考虑的是一根加热器换热管破裂时造成壳侧的超压，因此排放流量是按水而非蒸汽量计算的。
2　安全阀的排放量核算
　　在以上标准中给出的是高加汽侧安全阀所应满足的排放量，而不是安全阀本身的排放能力，在检验核算和设计选用安全阀时，必须根据所用介质的参数和安全阀本身的特性计算安全阀的排放能力，所以这个计算公式必须与安全阀本身的尺寸有关。但在《高压加热器技术条件》（GB10865－89）中所引用的标准《电站安全阀技术条件》（ZBJ98013）中所给出的安全阀排放量的计算公式中仅有蒸汽理论排量计算公式和空气理论排量计算公式，并没有用于高加汽侧安全阀的以水为介质的计算公式。
　　国外安全阀厂家一般采用美国ASME和API标准，例如：
对于蒸汽　Ws＝51．5KAP（ASMESECⅧAPPENDIX－XI）
　　对于液体（水）gpm= 38AKKpKwKv√1．25P－Pb/√G(RP520 APPENDIX－D）
其中：Ws—蒸汽排量，磅／h；K—排放修正系数；（对于蒸汽＝0．8775，对于液体＝0．62）；A—排放面积，英寸2；P—设定压力，磅／英寸2；gpm—排放量，加仑（美）／min；Kp—排放量的修正系数（根据过压确定，过压10％时＝0．60）；Kw—排放量的修正系数（根据背压确定，阀后压力为0时＝1．0）；Kv—排放量的修正系数（根据介质粘度确定，对于水＝1．0）；G—计算重力（对于水＝1）；
　　参照以上标准来核算沙角B电厂6号高加汽侧安全阀，有关参数：
壳侧设计压力1．86 Mpa　（271磅／英寸2）

管侧设计压力20．79 Mpa　（3029磅／英寸2）

安全阀喉部直径　49mm

安全阀开启高度　12．5 mm

安全阀起座压力　1．86 Mpa　（271磅／英寸2）

安全阀阀后压力　OMpa

最大给水流量　1070000kg／h

U型管直径X壁厚15．88x2mm（内径0．468　in）

首先按以上标准核算该高加安全阀应能满足的排放量。

2．1　最大给水流量的10％，即1070000x10％＝107000kg／h；
2．2　一根传热管安全断裂时
Q=54d2√Pt-Ps=54×0.4682√3029-271=621加仑／min（141029kg／h）

　　则安全阀的排放量应大于2．2，即应大于141029kg／h，然后再根据所装设的安全阀尺寸、开启高度等特性校核安全阀的排放能力是否满足以上要求。
如果介质按蒸汽计算：
　　Ws＝51．5KAP＝51．5x0．8775x2．93x271＝35883磅／h（16290kg／h）
　　其中按全启式安全阀（开启高度≥1／4喉部直径）K＝0．8775、A＝2．93英寸2、P＝271磅／英寸2。
　　显然，计算出的排放能力远小于107000kg／h，不能满足规程要求，如果介质按水计算：

gpm= 38AKKpKwKv√1．25P－Pb/√G=38×2.93×0.62×1×1√1.25×271-0/√1=762．3加仑／min＝173121kg／h

　　（其中A＝2．93英寸2，P＝271磅／英寸2，Pb＝0磅／英寸2，K＝0．62，Kp＝0．6，Kw＝1，Kv＝1，G＝1）

　　即173121kg／h＞141029kg／h，该安全阀的排放能力能够满足该高加的最大排放要求，校验合格。
　　给出了排放面积为18．41cm2，压力从0．103 Mpa至2．618 Mpa水和蒸汽的排量比较。

可见，同样排放面积的安全阀在同样参数下，介质为水或蒸汽的质量流量的差别相当大。因此，在检验核算高加汽侧安全阀的排放量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。
3　结束语
　　安全阀的排放量是一个客观的数值，不能依照采用标准的不同，而有不同甚至相反的结论。由于对所用标准理解的不一致，而在具体的应用当中完全可能产生较大的差别，因此对于标准使用中的一些需要说明和注意的问题就显得较为重要了，同时希望权威部门对于标准的制订和说明应该较为详尽，并附上相关的计算公式，以便于实际应用。
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参考文献
［1］《高压加热器技术条件》（GB10865－89）
［2］美国热交换学会《表面式给水加热器标准》