不銹鋼換熱管破裂是一種極端工況，是可能發(fā)生的意外事故。計(jì)算換熱器不銹鋼換熱管破裂工況的安全泄放量，尤其是有閃蒸的氣液兩相安全泄放流量的計(jì)算，是工程設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)己發(fā)表的公式進(jìn)行分析對(duì)比，在查找資料和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出不銹鋼換熱管破裂工況安全泄放量的計(jì)算方法。

石油化工裝置的原料和產(chǎn)品絕大多數(shù)是易燃、易爆或有毒的介質(zhì)，危害性極大，設(shè)計(jì)中采用的安全措施很多，通常應(yīng)用安全閥來(lái)保護(hù)設(shè)備，以防止因設(shè)備超壓而導(dǎo)致設(shè)備爆炸或破裂，造成介質(zhì)泄漏、火災(zāi)、污染環(huán)境及人身傷害等危害。換熱設(shè)備整個(gè)管程完全破裂，管程內(nèi)大量高壓流體流入換熱器的低壓側(cè)，是一種極端工況。對(duì)此工況的泄放量，AＳME和AＰI５２１均提出了指導(dǎo)性的意見(jiàn)，但未提供具體的計(jì)算方法。國(guó)內(nèi)的資料和文獻(xiàn)中提供了一些計(jì)算方法，但計(jì)算結(jié)果相差較大。對(duì)高壓介質(zhì)通過(guò)破裂處發(fā)生閃蒸的工況，也沒(méi)有明確的計(jì)算方法。

文中所指的高壓側(cè)，均指換熱器的管程；所指的低壓側(cè)，均指換熱器的殼程。

不銹鋼換熱管破裂的工況分析

決定換熱器在不銹鋼換熱管破裂時(shí)是否需要超壓保護(hù)（設(shè)置安全閥或爆破片），應(yīng)與整個(gè)低壓系統(tǒng)的超壓情況一起考慮，可按以下原則進(jìn)行：

１）換熱器運(yùn)行中，當(dāng)內(nèi)部氣體所占的容積大于或等于換熱器體積的５０％，且高壓側(cè)設(shè)計(jì)壓力超過(guò)低壓側(cè)設(shè)計(jì)壓力的１．２５倍時(shí)，低壓側(cè)應(yīng)設(shè)安全閥。

２）換熱器運(yùn)行中，當(dāng)液體容積大于或等于換熱器體積的５０％，高壓側(cè)設(shè)計(jì)壓力低于７MＰa（表壓），且不銹鋼換熱管損壞會(huì)造成低壓側(cè)壓力超過(guò)其設(shè)計(jì)壓力的１．５倍時(shí)，低壓側(cè)應(yīng)設(shè)安全閥。

３）換熱器運(yùn)行中，當(dāng)液體容積大于或等于換熱器體積的５０％，不銹鋼換熱管破裂造成低壓側(cè)壓力超過(guò)其設(shè)計(jì)壓力，高壓側(cè)設(shè)計(jì)壓力大于７MＰa（表壓），且高低壓側(cè)比值大于1.5或高低壓側(cè)的壓差大于或等于７MＰa時(shí)，則低壓側(cè)需設(shè)置爆破片。

結(jié)語(yǔ)

１）對(duì)已發(fā)表的不銹鋼換熱管破裂工況泄放量的計(jì)算公式進(jìn)行分析比較，并找到了這些公式的初始來(lái)源，發(fā)現(xiàn)這些公式都是對(duì)初始公式的簡(jiǎn)化，與實(shí)際流動(dòng)有一定的偏差。

２）計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮是否達(dá)到臨界流動(dòng)。應(yīng)計(jì)算出臨界流動(dòng)壓力，比較低壓側(cè)壓力和臨界流動(dòng)壓力的大小，取兩者中的較大值來(lái)計(jì)算壓差。

３）本文提出了不銹鋼換熱管破裂泄放量的計(jì)算步驟，特別提出了經(jīng)過(guò)不銹鋼換熱管破裂處有相變的泄放量計(jì)算方法，對(duì)工程設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。