常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算

【資料簡介】

一、常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算的設置目的與要求

在SHT 3007-2014石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范中，明確指出了呼吸閥的設置目的與要求。呼吸閥作為儲罐的重要組成部分，其設置旨在確保儲罐在各種工況下的安全運行。通過呼吸閥的合理配置，可以有效地控制儲罐內部的壓力變化，防止因壓力波動而引發(fā)的安全事故。同時，規(guī)范還對呼吸閥的安裝位置、尺寸選擇以及維護管理等方面提出了具體要求，以確保其能夠穩(wěn)定、可靠地發(fā)揮其應有的作用。
5.1.3 根據GB 50160-2008石油化工企業(yè)設計防火標準（2018年版）的規(guī)定，以下類型的儲罐通向大氣的通氣管上必須設置呼吸閥：
a) 用于儲存甲B、乙類液體的固定頂儲罐和地上臥式儲罐；
b) 采用氮氣或其他惰性氣體進行密封保護系統(tǒng)的儲罐。
6.2.19 甲B、乙類液體的固定頂罐應設置阻火器和呼吸閥；若儲罐采用氮氣或其他氣體進行氣封，則還需增設事故泄壓設備。呼吸閥的安裝旨在保障儲罐系統(tǒng)的安全與環(huán)保，同時提升物料儲存的經濟性。通過合理選擇、安裝及維護呼吸閥，可充分發(fā)揮其優(yōu)勢，降低潛在風險。呼吸閥的功能包括：

（1）維持儲罐壓力穩(wěn)定：呼吸閥能自動調節(jié)儲罐內外壓力差，確保儲罐在正常操作中免受超壓或真空損害，從而防止罐體結構變形。

（2）減少介質泄漏：揮發(fā)性介質在儲罐內隨溫度變化而膨脹或收縮，產生壓力波動。呼吸閥可迅速響應，調節(jié)這些壓力變化，降低介質蒸發(fā)和泄漏，從而減輕對環(huán)境的影響。

（3）與氣封系統(tǒng)協同作用：呼吸閥可與氮封或其他氣體封閉系統(tǒng)結合，進一步減少介質蒸發(fā)損失，并阻止外界空氣侵入，確保物料品質，防止化學反應。

（4）配合阻火器確保安全：阻火器用于防止外部火焰通過呼吸閥進入儲罐。呼吸閥與阻火器聯用，可有效預防因火花或火焰引發(fā)的儲罐內介質點燃，確保安全生產。

二、常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算的構造與工作原理

呼吸閥作為甲B、乙類液體固定頂罐的重要安全設備，其結構與工作原理對于保障儲罐系統(tǒng)的安全至關重要。呼吸閥通常由閥體、閥盤、彈簧等部件組成，通過這些部件的巧妙配合，實現了對儲罐內外壓力的自動調節(jié)。當儲罐內部壓力超過設定值時，呼吸閥會打開，釋放壓力；而當壓力低于設定值時，則會閉合，保持儲罐的穩(wěn)定。這種精確的工作原理，使得呼吸閥成為維護儲罐安全、環(huán)保和經濟性的關鍵設備。

防爆阻火呼吸閥集成多重安全機制，保障儲罐在易燃易爆環(huán)境下的穩(wěn)定運行。該裝置在普通阻火呼吸閥基礎上增加防爆設計，閥體采用防爆外殼，內部運動部件采用無火花材料（如銅合金或不銹鋼），防止機械摩擦產生點火源。阻火芯采用不銹鋼多層波紋板，具備高淬熄效率，符合GB 13347與IEC 60079標準。同時，閥體內部設置壓力釋放通道，防止因內部燃燒導致殼體破裂。

制造工藝上，防爆阻火呼吸閥普遍采用全焊接結構，焊縫通過X射線檢測，確保密封性。關鍵部件如閥盤、閥桿采用高精度加工，配合自潤滑軸承，減少摩擦。部分型號集成溫度傳感器與無線通信模塊，實現運行狀態(tài)遠程監(jiān)控，符合防爆區(qū)域無線設備安全規(guī)范。

該產品在石化、化工、LNG等高風險行業(yè)廣泛應用，尤其適用于存在可燃氣體泄漏風險的場所。其防爆等級通常達到Ex d IIB T4及以上，具備在-40℃~150℃寬溫區(qū)穩(wěn)定工作的能力。同時，支持多種安裝方式（垂直、水平），適應不同儲罐結構。

結合工業(yè)安全升級趨勢，防爆阻火呼吸閥憑借其多重防護機制與智能化監(jiān)控能力，成為高風險儲罐系統(tǒng)的重要安全組件，推動行業(yè)向本質安全方向發(fā)展。

1. 呼吸閥產品必須滿足SY/T 0511-2010標準的規(guī)定，其詳細結構可參考以下示意圖：

2. 儲罐呼吸閥，作為安裝在儲存易揮發(fā)液體如石油、化學品等的固定頂儲罐上的重要安全附件，其核心作用是維持儲罐內外的壓力平衡。它能夠有效防止儲罐因壓力波動而變形或受損，同時降低儲罐內液體的揮發(fā)損耗。該呼吸閥的工作原理涵蓋兩個方面：一是壓力釋放，當儲罐內溫度上升導致氣體體積膨脹、壓力升高時，呼吸閥會自動開啟，釋放多余壓力，避免儲罐過壓；二是真空吸入，相反情況下，呼吸閥會打開以允許外部空氣進入，從而防止儲罐因真空度過高而塌陷。此外，呼吸閥的呼出和呼入壓力的確定也是關鍵環(huán)節(jié)，通常，常壓儲罐的操作壓力維持在約500Pa(G)，設計壓力范圍為-500Pa至2000Pa(G)。根據相關標準，常壓儲罐一般選用C級呼吸閥，其呼氣壓力設定為980Pa，這一設計既利于減少易揮發(fā)物料的損失，又確保了儲罐的安全。
   必須留意的是，若呼吸閥的排氣端管線過長，導致氣體流動阻力增大，或吸閥排氣端管線存在液封，使得呼吸閥排氣端系統(tǒng)背壓升高，那么此時應選用呼出壓力較低的呼吸閥。因為儲罐的操作壓力等于呼吸閥的設定呼出壓力與呼出管網系統(tǒng)的背壓之和（包括動背壓和靜背壓），同時還要考慮呼吸閥結構特性可能導致的延遲起跳超壓。只有確保上述總和不超過儲罐的正壓設計壓力，才能有效避免儲罐因超壓而鼓脹的風險。

相反，若呼吸閥的排氣端管線直接與風機入口相連，且風機對呼吸閥排氣管網產生抽吸作用，使得管網壓力降低甚至出現負壓，那么則應選用呼出壓力較高的E級呼吸閥，以抵消風機的抽負效應。這樣不僅有助于減少儲罐內物料的揮發(fā)損失，還能確保儲罐免受負壓風險的影響。此外，通常儲罐設計的耐負壓值為-500Pa，因此將儲罐吸閥的負壓吸入壓力設置為常規(guī)的-295Pa，即可有效防止儲罐因負壓而憋脹。

三、常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算呼吸量計算

在執(zhí)行《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》SH/T 3007-2014標準時，我們需要對呼吸閥的呼吸量進行精確計算。這一計算不僅關系到儲罐的正常運行，還影響到整個系統(tǒng)的安全與效率。通過合理的呼吸量計算，我們可以確保呼吸閥在各種工況下都能穩(wěn)定工作，從而保障儲罐的安全與穩(wěn)定。
5.1.4 呼吸閥的排氣壓力必須小于儲罐的設計正壓力，而進氣壓力則應高于儲罐的設計負壓力，以確保呼吸閥的正常工作。
5.1.6 通氣管或呼吸閥的通氣量必須足夠，以應對各種情況下的呼出與吸入需求。具體來說，它不得小于以下各項呼出量或吸入量之和：
a) 液體出罐時的出液量所導致的空氣吸入量，該量應基于液體出液量進行考慮。
b) 液體進入固定頂儲罐時所產生的罐內液體氣體呼出量。對于閃點(閉口)高于45℃的液體，該量應按進液量的1.07倍計算；而對于閃點(閉口)低于或等于45℃的液體，則應按進液量的2.14倍計算。此外，當液體進入采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)的內浮頂儲罐時，罐內氣體呼出量也應按進液量進行考慮。
c) 因大氣溫降導致的罐內氣體收縮所吸入的空氣量和因大氣溫升導致的罐內氣體膨脹所呼出的氣體量，這些量宜參照表5.1.6來確定。

四、常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算的選用

在確定了呼吸量Q(m3/h)后，結合氣體的流速u在3~5m/s的考慮范圍，可以利用公式d=18.81V0.5u-0.5來計算呼吸閥的進出口管徑。經過向上圓整，最終選擇合適的閥門尺寸。特別需要注意的是，當呼吸閥與阻火器聯合使用時，必須考慮阻火器的壓降影響。

市場上常見的呼吸閥規(guī)格連接法蘭公稱通徑DN有：50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm以及350mm等多種選擇。同時，還需要根據呼吸閥的工作溫度進行選擇。呼吸閥可分為全天候型與普通型，前者適用范圍為-30℃~60℃，型式代號為Q；后者適用操作溫度為0℃~60℃，型式代號為P。綜合考慮呼吸閥的尺寸與工作溫度，才能選出設計工況需求的呼吸閥。呼吸閥由壓力閥和真空閥組成，安裝于貨油艙透氣管上，能隨貨油艙內油氣正負壓變化而自動啟閉，使貨油艙內外氣壓差保持在允許值范圍內。當罐內介質的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內時，呼吸閥不工作，保持油罐的密閉性；當往罐內補充介質，使罐內上部氣體空間的壓力升高，到呼吸閥的操作正壓時，壓力閥被頂開，氣體從呼吸閥呼出口逸出，使罐內壓力不在繼續(xù)增高；罐外的大氣將頂開呼吸閥的負壓閥盤。

產品作用

ZFQ-1不銹鋼防爆阻火呼吸閥安裝在儲罐頂部，是解決罐內正壓，負壓的氣體，使罐內的液體進出沒有受到阻礙，當外液體輸入罐內時有大量的氣體往外呼(稱正壓)。如罐內液體往外輸出時罐內必須從外空氣吸進罐內(稱負壓)。如停止工作時呼吸閥自動關閉不會把罐內液氣往外泄漏，使罐內的液體質量得到了有利的保障。

適用范圍

ZFQ-1不銹鋼防爆阻火呼吸閥適用于儲存閃點低于 28 ℃的甲類油品和閃點低于 60 ℃的乙類油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機油、原油等油品及性質相同的化工產品儲罐。全天候呼吸閥可與ZGB波紋阻火器配套使用。

常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算操作壓力

壓力	等級
	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	規(guī)格mm	50	80	100	150	200	250
	壓力等級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
標準允許泄漏量m3/h		≤0.04				≤0.4

材料代號

代號	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
正壓閥盤材料	304、316、鋁合金
負壓閥盤材料	304、316、四氟PTFE
環(huán)境溫度 ℃	-30~60

外形結構圖

 

常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算主要外形尺寸

通徑	型號	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

常壓、低壓儲罐是流程工業(yè)中常見的設備。常壓、低壓儲罐在使用過程中經常會由于儲罐內液面的改變、或者外界溫度的變化等原因，導致儲罐內氣體膨脹或收縮，儲罐內氣相的壓力也隨之波動，氣體壓力的波動極易使儲罐出現超壓或真空的情況，嚴重時會造成儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。

為了防止儲罐出現超壓或負壓等失穩(wěn)狀態(tài)，工藝設計中通常采用在罐頂安裝呼吸閥的方式來維持儲罐氣壓平衡，確保儲罐在超壓或真空時免遭破壞，保護儲罐安全，并且減少儲罐內物料的揮發(fā)和損耗，對安全和環(huán)保均起到一定的促進作用。‍

呼吸閥的內部結構實質上是由一個壓力閥盤(即呼氣閥)和一個真空閥盤(即吸氣閥)組合而成的，壓力閥盤和真空閥盤既可并排布置，也可重疊布置。其工作原理：當儲罐壓力和大氣壓力相等時，壓力閥和真空閥的閥盤和閥座緊密配合，閥座邊上密封結構有“吸附”效應，使閥座嚴密不漏。當壓力或真空度增加時，閥盤開始開啟，由于在閥座邊上仍存在著“吸附”效應，所以仍能保持良好的密封。

當罐內壓力升高到定壓值時，將壓力閥打開，罐內氣體通過呼氣閥(即壓力閥)側排入外界大氣中，此時真空閥由于受到罐內正壓作用處于關閉狀態(tài)。反之，當罐內壓力下降到一定真空度時，真空閥由于大氣壓的正壓作用而打開，外界的氣體通過吸氣閥(即真空閥)側進人罐內，此時壓力閥處于關閉狀態(tài)。在任何時候，壓力閥和真空閥不能同時處于打開的狀態(tài)。當罐內壓力或真空度降到正常操作壓力狀態(tài)時，壓力閥和真空閥處于關閉狀態(tài)，停止呼氣或吸氣過程。

 

常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算呼吸閥的功能

呼吸閥在正常狀態(tài)下起密封作用，只有在下列條件下呼吸閥才開始工作"：

(1)儲罐向外輸出物料時，呼吸閥即開始向罐內吸人空氣或氮氣。

(2)向儲罐內灌裝物料時，呼吸閥即開始將罐內氣體向罐外呼出。

(3)由于氣候變化等原因引起罐內物料蒸汽壓增高或降低，呼吸閥則呼出蒸汽或吸人空氣或氮氣(通常稱熱效應)。

(4)發(fā)生火災時，儲罐因呼出氣體受熱引起罐內液體蒸發(fā)量劇增，呼吸閥便開始向罐外呼出，以避免儲罐因超壓而損壞。

(5)在其它工況下，如揮發(fā)性液體的加壓輸送、內外部傳熱裝置化學反應、操作失誤等，呼吸閥則相應進行呼出或吸人，以避免儲罐因超壓或超真空而遭受損壞。‍

常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算常用標準

呼吸閥常用的標準有：

SY/T 0511.1-2010 《石油儲罐附件 第1部分：呼吸閥》

TB/T 3319-2013 《鐵道罐車用呼吸式安全閥》

QC/T 1064-2017 《道路運輸易燃液體危險貨物罐式車輛 呼吸閥》

DIN EN 14595-2016 《危險品運輸罐 罐的操作裝置 壓力和真空呼吸閥》‍

 

五、常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算的安裝與維護

在安裝呼吸閥時，需要留意以下幾點，以確保其能夠正常工作并延長使用壽命：

1. 確認呼吸閥的尺寸與工作溫度是否符合設計要求，選擇合適的規(guī)格進行安裝。

2. 遵循制造商提供的安裝指南，確保閥門正確安裝并緊固可靠。

3. 在安裝過程中，要注意保護閥門的密封面，避免損壞或污染。

4. 定期檢查呼吸閥的工作狀態(tài)，包括閥門的開啟與關閉是否靈活，以及密封性能是否良好。

5. 維護時，應清除閥門內部的雜質和污垢，保持閥門的清潔與暢通。

通過遵循這些安裝與維護要點，可以確保呼吸閥能夠穩(wěn)定、高效地發(fā)揮作用，為工藝流程提供可靠的保障。

1. 呼吸閥應安裝在儲罐頂部的點，這樣在儲罐內壓力發(fā)生變化時，氣體能順暢地通過呼吸閥進行交換，從而維持儲罐內外的壓力平衡。若需安裝兩個呼吸閥，應進行對稱布置，以確保壓力的均衡分布，避免發(fā)生偏斜。

2. 在氮封儲罐上安裝呼吸閥時，需確保氮氣管路遠離呼吸閥接口，且接管深入罐內至少200mm。此舉旨在防止氮氣直接經由呼吸閥排出，進而維持儲罐內的氮封狀態(tài)，阻止空氣的進入，從而減少所存物質的氧化反應。

3. 若使用呼吸閥的地區(qū)最冷月份的平均氣溫低于或等于0℃，則呼吸閥必須采取防凍措施。這是為了防止呼吸閥閥盤因凍結或堵塞而導致儲罐排氣不暢或補氣不足，進而造成儲罐低壓或超壓的潛在風險。

4. 在呼吸閥安裝完畢后，為了確保其持續(xù)安全運行，應定期進行檢修與維護。建議至少每半年檢查一次呼吸閥的網面，看是否有堵塞或腐蝕現象。若發(fā)現堵塞，應及時清理以保持網面的清潔。同時，盡量每年對呼吸閥進行一次全面檢驗，以確保其操作壓力處于正常范圍之內。對于年檢不合格的呼吸閥，應立即進行更換，以避免潛在的安全隱患。

5. 為了預防呼吸閥的凍結或凝結，可以采取多種措施。例如，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)，以確保呼吸閥及其周邊管道的溫度始終高于冰點。同時，使用保溫材料如保溫棉或泡沫材料對呼吸閥和管道進行包裹，以減少熱量損失并防止冷凝。此外，選擇具有防凝設計的呼吸閥、在低點安裝排水裝置、定期檢查和維護呼吸閥等都是有效的預防措施。在某些情況下，還可以在儲罐內加入少量的防凍劑來降低液體的冰點。
   操作優(yōu)化：通過改進儲罐的操作流程，例如減少儲罐的頻繁周轉，可以降低儲罐內液體溫度的波動，進而減小呼吸閥凍結的風險。

環(huán)境監(jiān)測：利用溫度傳感器等設備實時監(jiān)控周圍環(huán)境溫度，一旦發(fā)現溫度降至冰點以下，即可及時采取相應的預防措施。

六、常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算通氣孔及呼吸閥設置注意事項

通氣孔的應用：針對揮發(fā)性較低、毒性危害程度不高的介質，例如柴油、煤油以及消防水，可采用環(huán)形通氣孔。此類通氣孔通常被設置在拱頂罐罐壁的頂層圈板上，旨在通過自然通風來平衡罐內外的壓力。

呼吸閥的應用：對于揮發(fā)性強或毒性較高的介質，例如苯、汽油等，則應在罐頂配備呼吸閥。這種呼吸閥常與內浮頂罐一同使用，且可與氮封系統(tǒng)結合，以減少介質蒸發(fā)和外界空氣的進入，從而維持介質的純凈并防止其氧化。

呼吸閥與通氣孔的比較：相較于通氣孔，呼吸閥在降低油品損耗和節(jié)約物料方面更為有效。這是因為呼吸閥能根據儲罐內壓力的變化自動開啟或關閉，而通氣孔則始終保持開啟狀態(tài)，無法有效防止介質的蒸發(fā)和泄漏。

需注意的事項：在一個儲罐中，不應同時安裝呼吸閥和設置通氣孔，因為這樣會干擾呼吸閥的壓力調節(jié)功能。通氣孔的持續(xù)開啟將使呼吸閥無法有效地控制儲罐內外的壓力差，進而影響其使用效果。

常壓儲罐全天候阻火呼吸閥呼吸量計算呼吸閥安裝要點

(1)呼吸閥應安裝在儲罐頂部的點。理論上講，從降低蒸發(fā)損耗和其它的排氣觀點考慮，呼吸閥應安裝在儲罐氣相空間的點，以便順利地提供通向呼吸閥最直接和的通道。

(2)當儲罐體積較大，或者儲罐比較重要時，為防止單臺呼吸閥因故障導致儲罐出現超壓或負壓的風險，此時可以安裝兩臺呼吸閥。為避免兩臺呼吸閥同時動作而增加故障的幾率，工藝設計時，通常將此兩臺呼吸閥的吸入和排出壓力梯度設計，正常情況下一臺工作，另一臺備用。

(3)如果呼吸量較大，導致單個呼吸閥的呼吸量不能滿足要求時，可設置兩個以上呼吸閥。當安裝兩個呼吸閥時，它們與罐頂的中心距離應相等，即在罐頂對稱布置。

(4)如果呼吸閥安裝在氮封儲罐上，則氮氣供氣管的接管位置一定要遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插入儲罐內約200mm，這樣氮氣進罐后不直接排出，起到氮封作用。

(5)如果呼吸閥內帶有阻火器，必須考慮阻火器的壓降對呼吸閥排出壓力的影響，以免儲罐超壓。

(6)當建罐地區(qū)歷年最冷月份溫度的平均值低于或等于0時，呼吸閥必須有防凍措施，以防止呼吸閥閥盤凍住或阻塞導致儲罐排氣不暢或補氣不足，而導致儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。