移动式压力容器在实际使用过程中,有使用单 位因业务变更、工艺改进、用户需求等原因,确需 变更运输介质的,而汽车罐车等移动式压力容器在 设计时即有明确的充装介质作为设计依据,在用移 动式压力容器若需更改充装介质,必须符合法规标 准的要求,慎之又慎。在实际操作过程中,由于产 品往往已投用多年、设备设计依据变化等原因,产 生许多难以预料的问题,下面就几个更改介质实例 对安全附件设置的影响进行探讨。
标准分享网根据TSGR0005-2011《移动式压力容器安全 技术监察规程》(以下简称《移动规》)5.1的要求, 移动式压力容器在投入使用前,应按照铭牌和产品 数据表规定的一种介质,逐台办理使用登记。确需 变更移动式压力容器充装介质的,按照《移动规》5.11 变更移动式压力容器使用条件的要求进行。
一、丁二烯改工业用裂解碳五(原车按《移动规》 设计制造)
工业用裂解碳五是一种新兴的化工原料,主要用 于合成高分子化合物等方面的应用,随着我国石油精 炼能力的提高,这些高附加值产品的应用范围将更加 广阔,许多运输单位正是看见了这一商机,将现有装 运丁二烯介质汽车罐车改为装运工业用裂解碳五。
如图1所示,从介质分子结构分析,丁二烯属碳四 类,而工业用裂解碳五是一种以异戊二烯为主要成分的 混合物,两者基本性质相似均属易燃易爆介质、不溶于 水,易溶于苯等有机溶剂、对人体有毒性,易中毒且接 触皮肤由于汽化吸热会造成皮肤冻伤,主要区别是工业 用裂解碳五由于平均分子量大,主要成分沸点高、饱和 蒸汽压高,一般具有刺激气味,饱和蒸汽压略低于丁二 烯。根据上述介质特性分析,介质更改后,设计压力、 设计温度、腐蚀裕量等基本设计参数均可保持不变。而 介质更改的相关工作主要从强度校核、安全泄放量计算、 安全附件有效性和标志标识等方面着手。
对于设备的强度校核,更改前后设计依据无大 变化。设计压力等参数基本一致,略低于原参数, 可免除所有受压元件的设计校核,但在强度校核时 要考虑在用设备实测最小厚度值减去腐蚀裕量,与 设计文件的最小成形厚度进行比较;安全附件有效 性参考安全阀制造厂家相关技术要求,若不符合则 需更换符合要求安全阀;标志标识,以现行国标、 技术标准的要求进行。
对于安全泄放量的计算,采用GB150.1 B.7.4.1“盛装易爆液化气体……无绝热保温层”推 荐的公式(B.3) W=2.5×10°F48(1) 此处,WS为容器安全泄放量,F为系数取1.0,
Ar为容器受热面积,q为泄放压力下,液体的汽化 潜热,单位kJ/kg。
在公式(1)中,F,Ar与容器参数有关,与 介质无关,q液体的汽化潜热与介质相关,对于 丁二烯q=317.65kJ/kg,对于工业用裂解碳五,取 q=262.2kJ/kg,则对于同一容器充装不同介质有
此处,A为容器总安全泄放面积,WS为容器 安全泄放量,C为气体特性系数,K为泄放装置泄 放系数,pf为泄放装置泄放压力,Z为气体压缩系数, Tf为泄放装置泄放温度,M为气体摩尔质量。
在公式(3)中,K、pf与容器参数有关,与介 质无关,其余参数通过查阅相关资料得出
取典型遇径DN100弹黄内宜式女全阀计算, 此时单个安全阀排放面积约为2900mm(厂家参数), 则在更改前后均需设置两个安全阀,对移动式压力 容器安全附件设置没有影响。
若取典型通径DN80弹簧内置式安全阀计算, 此时单个安全阀排放面积约为2122mm2(厂家参数), 则在更改前后均需设置三个安全阀,对移动式压力 容器安全附件设置没有影响。
二、丁二烯改工业用裂解碳五(原车按《液化气体 汽车罐车安全监察规程》设计制造)
对于更改后的计算,按上述过程进行,但是由 于该汽车罐车制造时是按《液化气体汽车罐车安全 监察规程》设计制造的,而《液化气体汽车罐车安 全监察规程》关于安全阀安全泄放面积的计算源自 于GB150-89《钢制压力容器》其对于安全泄放装 置的计算公式是
同样取上述汽车罐车更换介质的计算,若一台 汽车罐车采用液化气体汽车罐车安全监察规程》设 计制造充装丁二烯,改为充装工业用裂解碳五,并 按GB150.1进行计算,则有
也即安全泄放面积几乎相当于原泄放面积两倍, 原计算的安全泄放面积于二烯老约为2909.24mm2。
取典型通径DN100弹簧内置式安全阀计算, 此时单个安全阀排放面积约为2900mm2(厂家参数), 则在更改前后均需设置两个安全阀,对移动式压力 容器安全附件设置没有影响。
若取典型通径DN80弹簧内置式安全阀计算, 此时单个安全阀排放面积约为2122mm2(厂家参数), 则在更改前需设置两个安全阀,在更改后两个安全 阀无法满足安全泄放要求,对移动式压力容器安全 附件设置产生影响。
三、无法满足安全泄放要求的解决措施 对于任何容器安全附件设置,必须要满足容器 的安全泄放量要求,也即
A2nA4(10) 此处,A为容器总安全泄放面积,n为安全阀 数量,A1为单个安全阀排放面积。对在用容器, 若需增加安全泄放量,可以通过增加安全阀数量或 者增加单个安全阀的排放面积。
总所周知,任一在用汽车罐车,若需增加安全 阀数量,势必需要在容器上开孔,此时需要的过程是: 1、向使用登记机构书面申请; 2、由具备设计资质单位进行开孔强度计算等 设计计算,出具设计修改文件; 3、由制造资质单位进行重大改造,进行必要 无损检测; 4、由检验机构监检并出具监检报告; 同时,本次改造过程必须要进行耐压试验,改 造完成后该汽车罐车必须进行全面检验。检验合格 后办理登记变更手续。
相对的,增加安全阀的排放面积相对来说比较简单,其过程是:
1、向使用登记机构书面申请
2、由具备设计资质单位进行安全泄放量等设 计计算,出具设计修改文件;
3、更换符合要求的安全附件;
例如更换不同型号安全阀,不同制造厂家安全阀 由于设计不同,相关参数也有区别,可以通过选型更 换安全阀获得更大的排放面积;更换不同结构安全阀, 一般采用上导式安全阀流道直径略大于下导式安全阀。
同样的,本次改造过程可以进行耐压试验,改 造完成后该汽车罐车必须进行全面检验。检验合格 后办理登记变更手续。
四、结论
上述过程探讨了几例由丁二烯介质更改为工业 用裂解碳五时,也需要对安全附件的设置进行验证, 只有满足要求才能完成更改介质工作。同样的,对 于更改介质必须慎之又慎,除了设计过程,更改介 质还需考虑得更全面,例如,液氮罐车更改为液氧 介质,就必须对阀门、管路进行吹扫、脱脂处理; 液氧罐车更改为液氮介质,就需要特别注意由于介 质密度变化调整充装工艺,特别是通过称重作为罐 车充装量控制时,需要注意不能超过95%额定充满 率。一般来说,更改介质后续必须完成按新介质参 数更换移动式压力容器铭牌和标志标识,更换车辆 随车充装量液位对照表,更换随车应急装备和应急 预案,同时对司乘押运和充装人员进行新介质特性 和充装、应急措施、劳动防护的相关知识培训。
TSG R0005-2011《移动式压力容器安全技术监察 规程》5.1(1)明确规定:“移动式压力容器投入使用 前,使用单位应当按照压力容器使用管理有关安全技 术规范的要求,并且按照铭牌和产品数据表规定的一 种介质逐台办理《特种设备使用登记证》。”同样,对 变更移动式压力容器使用条件也在5.11条进行了明确 要求,其中规定,必须“向使用登记机关提出书面申请” 和“经具备相应检验资质的检验机构进行全面检验”。
随着我国经济结构改革的进一步深入,粗放型 经济模式向集约型经济模式转变,生产方式更注重 节能减排,相应的作为化工产品最基本运输装备— 移动式压力容器也不可避免会更改充装介质,科学、 合理的完成更改介质工作即可以提高设备使用效率, 更可以促进新产品、新工艺的进一步推广。