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化工固定頂罐呼吸閥設計規范

根據國家標準《油化工企業設計防火規范》（GB50160）之規定，“甲、乙類液體的固定頂罐，應用阻火器和呼吸閥"。可見呼吸閥、阻火器是儲罐安全設施。呼吸閥不僅能維持儲罐氣壓平衡，確保儲罐在超壓或真空時免遭破壞，且能減少罐內介質的揮發和損耗，滿足儲罐大小呼吸的通氣要求。罐區的VOCs治理是罐區安全和環保的重要一環，特別是涉及到易燃易爆介質的儲罐，在VOCs治理過程中能不能實現工藝和設備的雙重防護呢，答案是肯定的，設備本體的防爆選型是一個要素，在流體輸送的管線上安裝阻火器則是另一個的要素，本文就重點講述一下阻火器在罐區VOCs治理工藝中到底該如何選型和布置。

化工固定頂罐呼吸閥設計規范

為了條例清晰，我們將按照工藝流程的上下游順序來進行依次論述。 首先我們從罐頂開始吧，在罐頂上一般會布置這么幾個出口，對空的呼吸閥口，氣相連通管口，氣相平衡管口，氣相回收管口，不帶呼吸閥的排放管口，用于氮封的管口，用于檢修時惰性氣體置換的排空管口，當然對于某個罐來說，不一定全部都有上述幾個管口，每種管口在數量上也不一定只有一個，這些都是根據容量和工藝要求進行設置的。那么在標準中，對于上述管口的阻火器設置是怎么規定的呢？我們先來看看《GB/T 20801.6-2020 壓力管道規范 工業管道 第6部分：安全防護》中第5.2條的相關規定：化工固定頂罐呼吸閥設計規范“下列設備和管道系統應設置阻火器：

a）可燃液體常壓儲罐，以及液態烴、LNG等低溫儲罐的通氣口和呼吸閥進、出口及其氣相連通管；"我們接著再看《SH-T 3413-2019 石油化工石油氣管道阻火器選用、檢驗及驗收》第5章的規定：“5.0.1 當有爆炸性混合物存在的可能且無其他防止火焰傳播的設施時，下列管道系統和化工固定頂罐呼吸閥設計規范容器應設置阻火器：

b）具有爆炸性氣體的儲罐或容器氣相空間的開放式通氣管；

c）甲B、乙類液體儲罐之間氣相連通管道的分支管道，儲罐頂部油氣排放管道的集合管；5.0.3 可燃性氣體管道、油罐、容器等上面用于檢修時惰化置換的排氣管，以及正常操作期間保持關閉的泄壓或排放管等可不設置阻火器"最后我們看一下《SH-T 3007-2014 石油化工儲運系統罐區設計規范》第5.1.9條的規定：“下列儲罐通向大氣的通氣管或呼吸閥上應安裝阻火器：

a）儲存甲B、乙、丙A類液體的固定頂儲罐和地上臥式儲罐；

b）儲存甲B、乙類液體的覆土臥式儲罐；

c）采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統的儲罐；

d）內浮頂儲罐罐頂中央通氣管；"

化工固定頂罐呼吸閥設計規范

參考上述文字的紅色加粗部分，基本上規定了需要安裝阻火器的范圍了，那么在設計中針對上述范圍，該怎么進行阻火器選型和布置呢，我就按照安裝位置和阻火器類型進行逐項分述。
（1）對于排空的管口（包含帶呼吸閥的），此處安裝阻火器的目的是阻火外部的火焰或爆炸進入儲罐內，所以阻火器緊貼在罐口安裝，然后連接呼吸閥或管道，此處采用管端型阻火器，類型為阻爆燃型，耐燒測試需滿足2小時以上。呼吸閥由于是對空排放，故呼吸閥出口無須安裝阻火器。呼吸閥的進口如果也是對空的，那么進口也無須安裝阻火器，如下圖。
（2）氣相連通管道 上的阻火器采用管道型阻火器，且需具有雙向阻火功能，安裝位置緊鄰罐口安裝，且所連通的每個罐頂都需要安裝一個。當潛在火源的距離無法確定時，需選擇非穩態爆轟型阻火器。另外雖然制造商提供了法蘭面至潛在火源的距離參數，但由于試驗工況和真實工況的差異，不建議安裝穩態爆轟型阻火器。
（3）氣相平衡管線一般用于兩個罐之間進行物料倒罐時的氣相連通，故其阻火器設置基本上與氣相連通管道類似，不再敘述。
（4）氣體回收管口，如果是單個儲罐的氣體回收管線，只需要在罐口安裝管道型非穩態爆轟阻火器且需滿足雙向阻火功能。如果是多個儲罐的氣體回收管線，那么每個罐的罐口都需要安裝一個非穩態爆轟阻火器（油氣集合管道系統的分支管道）。一般罐頂的氣體回收管線都是帶單呼閥的，故此時的阻火器安裝位置可以選在罐口位置或者單呼閥的出口位置，類型選擇具有雙向阻火功能的非穩態爆轟阻火器。當然在國外工程公司設計的案例中，也出現過在罐頂的氣體回收管線帶呼吸閥的，此處的呼吸閥的進口是對空的，其主要目的是為了確保一旦罐內氣相空間出現負壓的情況，緊急平衡壓力用的（如下圖）。
（5）氮封管線一般直接與罐頂管口相連，關于氮封管線上是否需要設置阻火器，我在標準中并沒有找到明確的說法。在實際的實踐中，也沒有遇到過氮封管線安裝阻火器的實例，下圖是韓國設計公司設計的氮封線，并沒有安裝阻火器。

化工固定頂罐呼吸閥設計規范結構及工作原理

呼吸閥是保護儲罐安全的重要附件，安裝于灌頂，用于自動控制儲罐內外氣體通道的啟閉，維持儲罐的壓力平衡，對儲罐的超壓或超真空起保護作用，又可以在一定范圍內降低儲罐內介質的蒸發損失。

呼吸閥是利用閥盤（有時閥盤上加重塊）的重量，來控制罐內的呼氣壓力和吸入的真空度。當罐內氣體的壓力超過油罐的允許壓力值時，壓力閥即被頂開，混合氣從罐內逸出（呼出），使罐內的壓力不再增高。當罐內氣體的真空度超過儲罐的允許真空度時，真空閥即被頂開，吸入空氣（吸入）維持儲罐壓力平衡。壓力在一定范圍內，儲罐不呼吸，所以呼吸閥在一定程度上減少了介質的蒸發損耗。呼吸閥控制的壓力和真空度的數值應根據儲罐結構本身的允許值來決定。選擇呼吸閥型號時，要根據介質收發作業時的最大排量來確定。呼吸閥的直徑大于250mm時，可選用兩個不超過250mm的呼吸閥。

當罐內氣壓力大于儲罐允許壓力時，介質蒸汽經壓力閥外逸，此時真空閥處于關閉狀態；當罐內氣壓力小于儲罐允許真空度時，新鮮空氣通過真空閥進入罐內，此時壓力閥處于關閉狀態，允許壓力（或真空壓力）靠調節盤的重量來控制。

化工固定頂罐呼吸閥設計規范機械呼吸閥選擇表

化工固定頂罐呼吸閥設計規范呼吸閥主要技術參數

制造、檢測標準：按（石油儲罐呼吸閥）SY7551（石油儲罐阻火器阻火性能和試驗方法）GB5908等標準進行制造和驗收。

化工固定頂罐呼吸閥設計規范的使用維護

呼吸閥常見故障主要有：漏氣、卡死、粘結、堵塞、凍結以及壓力閥和真空閥常見開等。

1、漏氣：一般是由于銹蝕、硬物劃傷閥與閥盤的接觸面、閥盤或閥座變形及閥盤導桿傾斜等原因造成。

2、卡死：多發生在由于呼吸閥安裝不正確或油罐變形導致閥盤導桿歪斜以及閥桿銹蝕的情況下，閥座在沿導桿上下活動中不能到位，將閥盤卡于導桿某一部位。

3、粘結：是因為有蒸氣、水分與沉積于閥盤、閥座、導桿上的塵土等雜物混合發生化學物理變化，久而久之使閥盤與閥座或導桿粘結在一起。

4、堵塞：主要是由于機械呼吸閥長期未保養使用，致使塵土、銹渣等雜物沉積于呼吸閥內火呼吸管內，以及蜂或鳥在呼吸閥口筑巢等原因，使呼吸閥堵塞。

5、凍結：是因為氣溫變化，空氣中的水分在呼吸閥的閥體、閥盤、閥座和導桿等部位凝結，進而結冰，使閥難以開啟。

化工固定頂罐呼吸閥設計規范

以上這些故障，有的使呼吸閥達到控制壓力時不能動作，造成油罐超壓，危及油罐安全；有的則使呼吸閥失去作用，造成大小呼吸失控，從而增加進料的蒸發損耗，使介質質量下降，加重區域大氣污染，影響操作人員身體健康，增加區域危險因素。

在例行巡檢和每次作業時，要從外觀和現象上加強檢測分析，及時發現問題，及時解決。如儲罐罐體和呼吸閥閥體有無異常變化；儲罐進出物料作業時，呼吸閥運行情況是否正常；U型壓力計的壓表是否正常；封口網有沒有破損，是否暢通；儲罐管道式呼吸閥閥體有無漏氣等。

化工固定頂罐呼吸閥設計規范檢查與維護內容

①打開頂蓋 , 檢查呼吸閥內部的閥盤、閥座、導桿、導孔、彈簧等有無生銹和積垢 , 并進行清潔 , 必要時用煤油清洗。

②檢查閥盤活動是否靈活 , 有無卡死現象 , 密封面 ( 閥盤與閥座的接觸面 ) 是否良好 , 必要時進行修理 , 由于密封面的材料為有色軟金屬 , 在對其研磨時 , 要選用較細的研磨劑。

③檢查閥體封口網是否完好 , 有無冰凍、堵塞等現象 , 擦去網上的銹污和灰塵 , 保證氣體進出暢通。

④檢查壓蓋襯墊是否嚴密 , 必要時進行更換 , 給螺栓加油。

呼吸閥的檢查周期

①全天候阻火呼吸閥在冬季使用時 , 當氣溫低于 0 ℃以下時 , 每周至少進行一次檢查 , 防止閥盤與閥座因寒冷結冰粘住而失靈。

②對于地面罐和半地下罐的全天候防爆呼吸閥 , 每年的一、四季度每月檢查兩次 , 二、三季度每月檢查一次。

③對于油庫區的全天候防爆呼吸閥 , 每半年檢查一次。

為了維護呼吸閥的安全，必須在一定的時間段內定期為呼吸閥做全面檢查保養。

一、首先應該將呼吸閥拆開，認真清洗波紋，防止波紋上的積垢影響呼吸閥的順暢打開關閉。

二、阻火層的小孔也是必須檢查的內容，每一個孔都務必保持通透，不然會影響安全操作。

三、通風口的閥盤是呼吸閥中最靈活也到的部件，所以在維護中必須檢查閥盤的靈活程度，以及連接桿是否穩固。

四、閥盤的密封性對呼吸閥來說也是非常重要的，檢查壓蓋襯墊是否嚴密，所以一旦發現密封性有損壞跡象，要及時換新。檢查過程也要注意不能產生新的破壞。注意給螺栓加油。

五、每一個，每次拆卸都要有相應記錄，防止關鍵零件的遺失和損壞。

六、保養周期：一、四季度每月檢查兩次（防凍結）；其他二、三季度每月檢查一次