爆破片又称防爆膜、防爆片,是一种断裂型的安全泄压装置,当设备、容器及系统因某种原因压力超标时,爆破片即被破坏,使过高的压力泄放出来,以防止设备、容器及系统受到破坏。爆破片与安全阀的作用基本相同,但安全阀可根据压力自行开关,如因压力过高开启泄放后,待压力正常即自行关闭,可再次继续使用;而爆破片的使用则是一次性的如果被破坏,则需要重新安装。
1.爆破片的特点
爆破片具有以下六种特点:
(1)适用于浆状、有黏性、腐蚀性工艺介质,这种情况下安全阀不起作用。
(2)惯性小,可对急剧升高的压力迅速做出反应。
(3)在发生火灾或其他意外时,在主泄压装置打开后,可用爆破片作为附加泄压装置。
(4)严密无泄漏,适用于盛装昂贵或有毒介质的压力容器。
(5)规格型号多,可用各种材料制造,适应性强。
(6)便于维护、更换。
如果压力容器的介质不洁净、易于结晶或聚合,这些杂质或结晶体有可能堵塞安全阀,使得阀门不能按规定的压力开启,失去了安全阀泄压作用,在这种情况下就只得用爆破片作为泄压装置。此外,对于工作介质为剧毒气体或可燃气体(蒸气)里含有剧毒气体的压力容器,其泄压装置也应采用爆破片而不宜用安全阀,以免污染环境。因为对于安全阀来说,微量的泄漏是难免的。
2.爆破片的结构与分类
爆破片装置主要由爆破片与夹持器组成,爆破片是脆性材料的爆破元件,又称防爆膜,夹持器起固定爆破片的作用,防爆片的防爆效率取决于它的材质、厚度和泄压孔面积。正常生产时压力很小的设备系统,可采用石棉、塑料、玻璃或橡胶等材料制作防爆片;操作压力较高的设备系统,可采用铝、铜、碳钢、不锈钢制作。
按爆破片的断裂特征和形状,可分为拉伸正拱型、失稳反拱型、剪切平板型和弯曲平板型四种类型,见图4-2。
图4-2 爆破片示意图
1—爆破片;2—夹持圈
爆破片的防爆效率与它的厚度、泄压面积和膜片材料的选择有关。防爆片的厚度(δ)可按经验式计算,即(www.xing528.com)
式中 δ——防爆片厚度(mm);
P——设计确定的爆破压力(Pa);
D——防爆孔直径(mm);
K——应力系数,根据不同材料选择(如铝在小于100℃时,K=2.4×103~2.8×103;铜在小于200℃时,K=7.7×103~8.8×103)。
防爆片的爆破压力一般按不超过操作压力25%考虑。防爆泄压孔的面积一般按0.035~0.08 m2/m3计算,但对含有氢和乙炔的设备系统则应大于0.4 m2/m3。
对室内设备,为防止防爆片爆破后,大量易燃易爆物料充入空间,扩大灾害,可在防爆片上的爆破孔上接装通向室外安全地点的导爆筒。在有腐蚀性物料的设备上安装防爆片,应在防爆片上涂一层聚四氯乙烯防腐剂。
设备和容器运行时,爆破片需长期承受工作压力、温度或腐蚀的影响,还要保证设备的气密性,而且遇到爆炸增压时必须立刻破裂。泄压膜材料要具备以下几种特性:
(1)要有一定的强度,以承受工作压力;
(2)有良好的耐热、耐腐蚀性;
(3)具有脆性,当受到爆炸波冲击时,易于破裂;
(4)厚度要尽可能地薄,但气密性要好。
正常工作时操作压力较低或没有压力的系统,可选用石棉、塑料、橡皮或玻璃等材质的爆破片;操作压力较高的系统可选用铝、铜等材质;微负压操作时可选用2~3mm厚的橡胶板。应特别注意的是,由于钢、铁片破裂时可能产生火花,存有燃爆性气体的系统不宜选其作为爆破片。在存有腐蚀性介质的系统,为防止腐蚀,可以在爆破片上涂一层防腐剂。爆破片爆破压力的选定,一般为设备、容器及系统最高工作压力的1.15~1.3倍压力,波动幅度较大的系统,其比值还可增大。但是任何情况下,爆破片的爆破压力均应低于系统的设计压力。
爆破片一定要选用有生产许可证单位制造的合格产品,安装要可靠,表面不得有油污。运行中应经常检查法兰连接处有无泄漏;爆破片一般6~12个月更换一次。此外,如果在系统超压后未破裂的爆破片以及正常运行中有明显变形的爆破片应立即更换。
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