儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析

【資料簡(jiǎn)介】

一、儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析設(shè)置目的和要求

5.1.3下列儲(chǔ)罐通向大氣的通氣管上應(yīng)設(shè)呼吸閥：

集阻火器與呼吸閥為一體，其新穎的結(jié)構(gòu)為。是石化儲(chǔ)罐的新型安全設(shè)備，其是阻火呼吸性能好，重量輕，使用方便。該產(chǎn)品適用于儲(chǔ)存內(nèi)點(diǎn)低于28 ℃的甲類(lèi)油品和閃點(diǎn)低于 60 ℃的乙類(lèi)油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機(jī)油、原油等油品及性質(zhì)相同的化工產(chǎn)品儲(chǔ)罐使用。亦可作為阻火單呼或單吸閥。

產(chǎn)品特點(diǎn)

1、殼體選用不銹鋼、鑄鋼和鋁合金，耐腐蝕性好；
2、閥盤(pán)采用四氟材料，耐低溫，防凍性能好；
3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易檢修，安全方便。
4、性能符合石油工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) SY7511-87 規(guī)定。

工作原理

呼吸閥由壓力閥和真空閥組成，安裝于貨油艙透氣管上，能隨貨油艙內(nèi)油氣正負(fù)壓變化而自動(dòng)啟閉，使貨油艙內(nèi)外氣壓差保持在允許值范圍內(nèi)。當(dāng)罐內(nèi)介質(zhì)的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內(nèi)時(shí)，呼吸閥不工作，保持油罐的密閉性；當(dāng)往罐內(nèi)補(bǔ)充介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力升高，到呼吸閥的操作正壓時(shí)，壓力閥被頂開(kāi)，氣體從呼吸閥呼出口逸出，使罐內(nèi)壓力不在繼續(xù)增高；罐外的大氣將頂開(kāi)呼吸閥的負(fù)壓閥盤(pán)。

產(chǎn)品作用

ZFQ-1儲(chǔ)罐呼吸閥安裝在儲(chǔ)罐頂部，是解決罐內(nèi)正壓，負(fù)壓的氣體，使罐內(nèi)的液體進(jìn)出沒(méi)有受到阻礙，當(dāng)外液體輸入罐內(nèi)時(shí)有大量的氣體往外呼(稱(chēng)正壓)。如罐內(nèi)液體往外輸出時(shí)罐內(nèi)必須從外空氣吸進(jìn)罐內(nèi)(稱(chēng)負(fù)壓)。如停止工作時(shí)呼吸閥自動(dòng)關(guān)閉不會(huì)把罐內(nèi)液氣往外泄漏，使罐內(nèi)的液體質(zhì)量得到了有利的保障。

適用范圍

ZFQ-1儲(chǔ)罐呼吸閥適用于儲(chǔ)存閃點(diǎn)低于 28 ℃的甲類(lèi)油品和閃點(diǎn)低于 60 ℃的乙類(lèi)油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機(jī)油、原油等油品及性質(zhì)相同的化工產(chǎn)品儲(chǔ)罐。全天候呼吸閥可與ZGB波紋阻火器配套使用。

a)儲(chǔ)存甲B、乙類(lèi)液體的固定頂儲(chǔ)罐和地上臥式儲(chǔ)罐；

b) 采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的儲(chǔ)罐。

GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）

6.2.19甲B、乙類(lèi)液體的固定頂罐應(yīng)設(shè)阻火器和呼吸閥；對(duì)于采用氮?dú)饣蚱渌麣怏w氣封的甲B、乙類(lèi)液體的儲(chǔ)罐還應(yīng)設(shè)置事故泄壓 設(shè)備。

儲(chǔ)罐上安裝呼吸閥是為了確保儲(chǔ)罐系統(tǒng)的安全性和環(huán)境保護(hù)，同時(shí)也有助于提高物料儲(chǔ)存的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)正確選擇、安裝和維護(hù)呼吸閥，可以最大限度地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減少潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

（1）保護(hù)儲(chǔ)罐免遭超壓和真空的危險(xiǎn)：呼吸閥通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力差，確保儲(chǔ)罐在正常操作過(guò)程中不會(huì)因壓力過(guò)高或過(guò)低而受損。這有助于防止儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)性損壞，如罐體鼓包或塌陷。

（2）減少揮發(fā)性介質(zhì)的泄漏：儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)的揮發(fā)性介質(zhì)在溫度變化時(shí)會(huì)發(fā)生膨脹或收縮，導(dǎo)致壓力變化。呼吸閥能夠及時(shí)調(diào)節(jié)這些壓力變化，減少介質(zhì)的蒸發(fā)和泄漏，從而降低對(duì)環(huán)境的污染。

（3）與氣封系統(tǒng)連用：呼吸閥可以與氮封或其他氣體封閉系統(tǒng)結(jié)合使用，這樣可以進(jìn)一步減少儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)損失，同時(shí)防止外界空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐，避免物料氧化或污染，這對(duì)于保持物料的質(zhì)量和防止化學(xué)反應(yīng)非常重要。

（4）與阻火器配套使用：阻火器是一種安全裝置，用于防止外部火焰通過(guò)呼吸閥進(jìn)入儲(chǔ)罐。當(dāng)呼吸閥與阻火器配套使用時(shí)，可以有效地防止因火花或火焰引起的儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)點(diǎn)燃，從而避免爆炸事故的發(fā)生。

二、儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析呼吸閥結(jié)構(gòu)與工作原理

1.呼吸閥產(chǎn)品應(yīng)符合SY/T 0511-2010標(biāo)準(zhǔn)要求，其結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：

2.儲(chǔ)罐呼吸閥是安裝在儲(chǔ)存易揮發(fā)液體（如石油、化學(xué)品等）的固定頂儲(chǔ)罐上的安全附件，它的主要作用是調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力平衡，防止儲(chǔ)罐因壓力變化而發(fā)生變形或損壞，同時(shí)減少儲(chǔ)罐內(nèi)液體的揮發(fā)損失。呼吸閥的工作原理主要基于以下兩個(gè)方面：

① 壓力釋放：當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度升高，導(dǎo)致罐內(nèi)氣體體積膨脹，壓力增加時(shí)，呼吸閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，釋放多余的壓力，防止儲(chǔ)罐因過(guò)壓而損壞。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為“排氣”或“呼吸”。

②真空吸入：相反地，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度降低，罐內(nèi)氣體收縮，壓力降低時(shí)，呼吸閥會(huì)打開(kāi)，允許外部空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐，以防止儲(chǔ)罐因真空度過(guò)高而造成塌陷。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為“吸氣”。

三、儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析呼吸閥呼出呼入壓力的確定

 

 

一般情況下，常壓儲(chǔ)罐的正常操作壓力維持在 500Pa(G)左右,其設(shè)計(jì)壓力通常為-500Pa~2000Pa(G)。

對(duì)應(yīng)表1可知，常壓儲(chǔ)罐通常選用C級(jí)的呼吸閥,呼氣壓力為980Pa,這樣既可以減少儲(chǔ)罐中易揮發(fā)物料的損失，又可以避免儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓的風(fēng)險(xiǎn)。

必須要注意的是，如果呼吸閥排氣端管線較長(zhǎng),氣體流動(dòng)阻力較大,或吸閥排氣端管線有液封導(dǎo)致呼吸閥排氣端系統(tǒng)背壓較大，此時(shí)就需要選擇呼出壓力相對(duì)較低的 的呼吸閥,因?yàn)閮?chǔ)罐的最大操作壓力等于呼吸閥的設(shè)定呼出壓力加上呼出管網(wǎng)系統(tǒng)的背壓(動(dòng)背壓+靜背壓),還要考慮呼吸閥結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致的延遲起跳超壓，只有上述加和值小于儲(chǔ)罐的正壓設(shè)計(jì)壓力,這樣才能避免儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓鼓罐的風(fēng)險(xiǎn)。

反之,如果呼吸閥排氣端管線直接接到風(fēng)機(jī)入口,風(fēng)機(jī)對(duì)呼吸閥排氣管網(wǎng)有抽吸作用,導(dǎo)致呼吸閥排氣端管網(wǎng)壓力降低,甚至為負(fù)壓，此時(shí)就需要選擇呼出壓力相對(duì)較高的E級(jí)的呼吸閥,來(lái)抵消風(fēng)機(jī)的抽負(fù)作用,以減少儲(chǔ)罐內(nèi)物料的揮發(fā)損失,保證儲(chǔ)罐免受負(fù)壓風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，由于通常情況下,儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的耐負(fù)壓值為-500Pa,故儲(chǔ)罐吸閥的負(fù)壓吸入壓力設(shè)置成常規(guī)的-295Pa是可以保證儲(chǔ)罐免受負(fù)壓而憋罐的。

四、儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析呼吸閥呼吸量計(jì)算

 

 

5.1.4 呼吸閥的排氣壓力應(yīng)小于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)正壓力，呼吸閥的進(jìn)氣壓力應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)負(fù)壓力。

5.1.6 通氣管或呼吸閥的通氣量，不得小于下列各項(xiàng)的呼出量之和或吸入量之和：

a)液體出罐時(shí)的最大出液量所造成的空氣吸入量，應(yīng)按液體最大出液量考慮；

b)液體進(jìn)入固定頂儲(chǔ)罐時(shí)所造成的罐內(nèi)液體氣體呼出量，當(dāng)液體閃點(diǎn)(閉口)高于45℃時(shí)， 應(yīng)按最大進(jìn)液量的1.07倍考慮；當(dāng)液體閃點(diǎn)(閉口)低于或等于45℃時(shí)，應(yīng)按最大進(jìn)液 量的2.14倍考慮。液體進(jìn)入采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐時(shí)所造成的罐內(nèi)氣體呼出量，應(yīng)按最大進(jìn)液量考慮；

c)因大氣最大溫降導(dǎo)致罐內(nèi)氣體收縮所造成儲(chǔ)罐吸入的空氣量和因大氣最大溫升導(dǎo)致罐內(nèi)氣 體膨脹而呼出的氣體，宜按表5.1.6確定。

儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析操作壓力

壓力	等級(jí)
	A	B	C	D
呼出壓力	+355Pa(36mmH20)	+980Pa(100mmH20)	+1765Pa(180mmH20)	特殊指定
吸入壓力	-295Pa(30mmH20)	-295Pa(30mmH20)	-392Pa(40mmH20)	特殊指定

通氣量表

代號(hào)	規(guī)格mm	50	80	100	150	200	250
	壓力等級(jí)Pa	通氣量m3/h
A	+335	25	60	90	190	340	550
	-295	20	50	75	160	280	450
B	+980	30	70	100	200	380	600
	-295	20	50	75	160	280	450
C	+1765	40	95	140	280	500	800
	-295	20	50	75	160	280	450
標(biāo)準(zhǔn)允許泄漏量m3/h		≤0.04				≤0.4

材料代號(hào)

代號(hào)	材料
Ⅰ	ZALSi7Mg	鑄鋁合金	鋁合金	1Cr13	304	聚四氟乙烯	油品
Ⅱ	CS	碳鋼	304	304	304	聚四氟乙烯	油品、化工品
Ⅲ	OCr18Ni9	SS304	304	304	304	聚四氟乙烯	化工品
Ⅳ	00Cr19Ni11	SS304L	304L	304L	304L	聚四氟乙烯	化工品
Ⅴ	0Cr17Ni12Mo2	SS316	316	316	316	聚四氟乙烯	化工品
Ⅵ	00Cr17Ni14Mo2	SS316L	316L	316L	316L	聚四氟乙烯	化工品

主要零部件

閥體材料	WCB、304、316、鋁合金
正壓閥盤(pán)材料	304、316、鋁合金
負(fù)壓閥盤(pán)材料	304、316、四氟PTFE
環(huán)境溫度 ℃	-30~60

外形結(jié)構(gòu)圖

 

儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析主要外形尺寸

通徑	型號(hào)	H	L	D	D1	D2
DN50	ZFQ-50	205	160	Φ140	Φ110	Φ90
DN80	ZFQ-80	250	205	Φ185	Φ150	Φ125
DN100	ZFQ-100	270	225	Φ205	Φ170	Φ145
DN150	ZFQ-150	320	295	Φ260	Φ200	Φ200
DN200	ZFQ-200	340	330	Φ315	Φ225	Φ225
DN250	ZFQ-250	768	666	Φ370	Φ310	Φ310
DN300	ZFQ-300	840	704	Φ435	Φ395	Φ362

使用說(shuō)明

1、呼吸閥應(yīng)安裝在儲(chǔ)罐氣源的最高點(diǎn)，以降低物料蒸發(fā)損耗和以便順利地提供通向呼吸閥最直接和最大的通道。通常對(duì)于立式罐，呼吸閥應(yīng)盡量安裝在罐頂中央頂板范圍內(nèi)，對(duì)于罐頂需設(shè)隔熱層的儲(chǔ)罐、可安裝在梯子平臺(tái)附近；
2、當(dāng)需要安裝兩個(gè)呼吸閥時(shí)，它們與罐頂中心應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置；
3、若呼吸閥用在氮封罐上，則氮?dú)夤夤艿慕庸芪恢脩?yīng)遠(yuǎn)離呼吸閥接口，并由罐頂部插入儲(chǔ)罐內(nèi)約 200mm ，這樣氮?dú)膺M(jìn)罐后不直接排出，達(dá)到氮封的目的。

維護(hù)保養(yǎng)

為了呼吸閥使用安全，應(yīng)在3-6個(gè)月內(nèi)定期將波紋阻火層拆下，清洗干凈，保證阻火層上每個(gè)孔暢通，防止堵塞，確保安全正常使用。定期檢查通風(fēng)氣正、負(fù)閥盤(pán)動(dòng)作是否靈活，導(dǎo)桿及閥盤(pán)接觸密封面有無(wú)損壞，如有損壞應(yīng)立即調(diào)換。在檢查維護(hù)重新安裝時(shí)，應(yīng)保證閥內(nèi)各結(jié)合面嚴(yán)密配合，閥盤(pán)升降靈活。新閥啟用時(shí)，應(yīng)安裝前清除閥盤(pán)間的防震物，否則呼吸閥將失靈。

五、儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析呼吸閥的選用

在確定了呼吸量 Q(m3/h)之后,按照氣體的流速u(mài)在3~5m/s考慮,通過(guò)公式d=18.81V0.5u-0.5可以確定呼吸閥進(jìn)出口管徑,通過(guò)向上圓整,選擇適當(dāng)?shù)拈y門(mén)尺寸。當(dāng)呼吸閥與阻火器連用時(shí)，需要考慮阻火器的壓降。

目前市場(chǎng)上常用的呼吸閥規(guī)格連接法蘭公稱(chēng)通徑DN有:50mm、80mm、100mm、150mm、200mm.250mm 、300mm、350mm。

同時(shí)考慮呼吸閥的工作溫度。呼吸閥按照工作溫度可分為全天候型與普通型。全天候型呼吸閥的適用范圍為-30℃~60℃,型式代號(hào)為Q。普通型呼吸閥適用操作溫度為0℃~60℃,型式代號(hào)為P。結(jié)合呼吸閥的尺寸與工作溫度,選出設(shè)計(jì)工況的呼吸閥。

六、呼吸閥安裝與維護(hù)：

呼吸閥的安裝需要注意以下幾點(diǎn)：

1)呼吸閥應(yīng)該安裝 在儲(chǔ)罐頂部的最高點(diǎn)，這樣可以確保在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力變化時(shí)，氣體能夠順利地通過(guò)呼吸閥進(jìn)出，維持儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力平衡。如果安裝兩個(gè)呼吸閥，對(duì)稱(chēng)布置可以確保壓力平衡，避免偏斜。

2)在氮封儲(chǔ)罐上安裝呼吸閥時(shí) ，需要確保氮?dú)夤艿奈恢眠h(yuǎn)離呼吸閥接口且接管插人罐內(nèi)200mm。目的是為了防止氮?dú)庵苯油ㄟ^(guò)呼吸閥排出，從而保持儲(chǔ)罐內(nèi)的氮封狀態(tài)，防止空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐，減少所存儲(chǔ)物質(zhì)的氧化。

3)如果使用呼吸閥的地區(qū)最冷月份平均氣溫低于或等于0℃,呼吸閥必須有 防凍措施,以防止呼吸閥閥盤(pán)凍住或堵塞導(dǎo)致儲(chǔ)罐排氣不暢或補(bǔ)氣不足,而造成儲(chǔ)罐低壓癟罐或者超壓鼓罐。

4）在呼吸閥正確安裝后,為了能夠使其安全持續(xù)地運(yùn)行,應(yīng)注意后期的檢修與維護(hù)。至少每半年檢查一次呼吸閥的網(wǎng)面是否堵塞或腐蝕。如果發(fā)現(xiàn)有堵塞應(yīng)即時(shí)清理確保網(wǎng)面干凈。盡量一年檢驗(yàn)一次呼吸閥保證其操作壓力在正常范圍。 年檢不合格的呼吸閥應(yīng)及時(shí)更換,不要使其只成為一個(gè)擺件,埋下安全隱患,從而造成重大安全事故。

5）補(bǔ)充知識(shí)：為了防止呼吸閥凍結(jié)或凝結(jié)，可以采取以下措施：

加熱系統(tǒng)：安裝加熱系統(tǒng)，如電加熱器、蒸汽伴熱線或熱水循環(huán)系統(tǒng)，以確保呼吸閥及其附近的管道保持在一個(gè)高于冰點(diǎn)的溫度。

保溫材料：使用保溫材料，如保溫棉或泡沫材料，包裹呼吸閥和相關(guān)的管道，以減少熱量損失，防止冷凝。

防凝設(shè)計(jì)：選擇具有防凝設(shè)計(jì)的呼吸閥，例如，閥體和閥座材料能夠承受低溫，或者設(shè)計(jì)有加熱元件的呼吸閥。

排水和排放：在呼吸閥和管道的低點(diǎn)安裝排水裝置，以便排出冷凝水，防止水結(jié)冰堵塞通道。

定期檢查和維護(hù)：定期檢查和維護(hù)呼吸閥，確保加熱系統(tǒng)正常工作，保溫材料完好無(wú)損，以及排水系統(tǒng)暢通。

使用防凍劑：在某些情況下，可以在儲(chǔ)罐內(nèi)加入少量的防凍劑，以降低液體的冰點(diǎn)，從而減少呼吸閥凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。

選擇合適的呼吸閥位置：避免將呼吸閥安裝在容易受到冷空氣直接吹襲的位置，減少冷凝和凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。

操作優(yōu)化：優(yōu)化儲(chǔ)罐的操作流程，如減少儲(chǔ)罐的周轉(zhuǎn)次數(shù)，以減少儲(chǔ)罐內(nèi)液體的溫度波動(dòng)，從而降低呼吸閥凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。

環(huán)境監(jiān)測(cè)：使用溫度傳感器等設(shè)備監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，以便在溫度降至冰點(diǎn)以下時(shí)采取預(yù)防措施。

七、儲(chǔ)罐全天候呼吸閥計(jì)算選型分析通氣孔及呼吸閥設(shè)置注意事項(xiàng)

通氣孔的應(yīng)用：對(duì)于揮發(fā)性較小、毒性危害程度較低的介質(zhì)，如柴油、煤油和消防水，可以采用環(huán)形通氣孔。這些通氣孔通常設(shè)置在拱頂罐罐壁頂層圈板上，以實(shí)現(xiàn)罐內(nèi)與大氣之間的自然通風(fēng)，從而維持壓力平衡。

呼吸閥的應(yīng)用：對(duì)于揮發(fā)性較強(qiáng)或毒性危害程度較高的介質(zhì)，如苯、汽油等，應(yīng)在罐頂設(shè)置呼吸閥。這些呼吸閥通常與內(nèi)浮頂罐配合使用，并可與氮封系統(tǒng)結(jié)合，以減少介質(zhì)蒸發(fā)和外界空氣的進(jìn)入，保持介質(zhì)的純度和防止氧化。

呼吸閥與通氣孔的比較：呼吸閥相對(duì)于通氣孔來(lái)說(shuō)，能夠更有效地降低油品損耗和節(jié)約物料。這是因?yàn)楹粑y能夠在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力變化時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，而通氣孔則始終開(kāi)放，無(wú)法防止介質(zhì)的蒸發(fā)和泄漏。

避免同時(shí)安裝呼吸閥和通氣孔：一個(gè)儲(chǔ)罐不應(yīng)同時(shí)安裝呼吸閥和設(shè)置通氣孔，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致呼吸閥失去其調(diào)節(jié)壓力的功能。通氣孔的持續(xù)開(kāi)放會(huì)使得呼吸閥無(wú)法有效地控制儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力差，從而降低其效果。