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石化儲罐呼吸閥計算選型分析

根據(jù)中國《石油化工設(shè)計防火規(guī)范》(GB50160-92)的規(guī)定：“甲、乙類液體的固定頂罐，應(yīng)設(shè)阻火器和呼吸閥"，為了滿足這一要求，（防火）呼吸閥完整系列。該閥具有造型科學新穎、規(guī)格型號齊全，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、通風量大、泄露小等優(yōu)點。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有呼吸型、單呼型、單吸型、異徑型、夾套型，各種結(jié)構(gòu)型式均可與阻火器組合構(gòu)造，也可配制所需的呼、吸端接管，同時對油品、化工品、食品不同介質(zhì)的儲罐采用不同材質(zhì)制造，各類儲運系統(tǒng)工藝要求，并可以免費為客戶提供呼吸閥選型服務(wù)，使用戶購買滿意，使用放心。

呼吸閥是一種用于石油、化工、天然氣等行業(yè)的低壓保護設(shè)備，它可用來保持儲罐壓力始終處于正常狀態(tài)，降低儲罐內(nèi)揮發(fā)性液體的蒸發(fā)損失，并保持儲罐免受超壓或超真空的破壞，對安全和環(huán)保均起到一定的促進作。

根據(jù)（ GB50160-2008）石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范的規(guī)定，甲B、乙類液體的固定頂罐，應(yīng)設(shè)置阻火器和呼吸閥。先根據(jù)設(shè)置呼吸閥的具體場合的工況條件和規(guī)定的計算方法或公式確定呼吸閥的呼吸量，然后，對照呼吸閥制造廠提供的各種規(guī)定的不同定壓值的性能曲線，選用呼吸閥尺寸。也就決定了呼吸閥的起跳壓力和通氣壓力。當單個的呼吸量不能滿足要求時，可設(shè)置兩個以上的呼吸閥。

    目前已生產(chǎn)的呼吸閥一般都不附產(chǎn)品的性能曲線，但也不能按照理論計算進行選用。可根據(jù)《石油化工企業(yè)儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》(SH 3007)按進（出）儲罐的zui大液體量(m3h)選用呼璦閥的規(guī)格尺寸。

1 石化儲罐呼吸閥計算選型分析的作用原理

呼吸閥由壓力閥和真空閥組成，安裝于常壓或低壓儲罐上，能隨罐內(nèi)正負壓變化而自動啟閉，使罐內(nèi)外氣壓差保持在允許值范圍內(nèi)。呼吸閥能夠維護儲罐氣壓平衡，充分利用儲罐本身的承壓能力來減少介質(zhì)排放，利用正負壓閥盤的重量來控制儲罐的排氣正壓和吸氣負壓。當罐內(nèi)介質(zhì)的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內(nèi)時，呼吸閥不工作，保持罐的密閉性；當向罐內(nèi)補充介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力升高，達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(nèi)壓力不再繼續(xù)增高；當向罐外抽出介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力下降，達到呼吸閥的操作負壓時，罐外的大氣將呼吸閥的負壓閥盤頂開，外界氣體進入罐內(nèi)，使罐內(nèi)的壓力不再繼續(xù)下降，罐內(nèi)與罐外的氣壓平衡，從而保護了儲罐。簡言之，呼吸閥能夠在泵注入、抽出介質(zhì)或熱交換的條件下提供壓力或真空泄放，從而防止儲罐破裂或被抽癟。

2 石化儲罐呼吸閥計算選型分析產(chǎn)生超壓和真空的原因

只有正確的確定呼吸閥的呼吸量，才能選擇合適的呼吸閥。呼吸閥的設(shè)計計算通常依據(jù) API2000常壓儲罐和低壓儲罐的泄放。確定呼吸量應(yīng)首先對儲罐可能引起超壓和真空的工況逐一進行分析，可分為正常操作，非正常工況和事故工況。

3 石化儲罐呼吸閥計算選型分析呼吸量的確定

呼吸閥適用于操作壓力從真空～ 0.1MPa(G)的地上液體石油儲罐或石油產(chǎn)品儲罐以及地上、地下低溫儲罐。該類儲罐進出物料以及熱效應(yīng)所引起的呼吸氣量見表2和表3，遭遇火災(zāi)時，儲罐的緊急排放量按表4的規(guī)定或由計算公式得出。

對于設(shè)計壓力＞ 7KPa（G）或≤103.4KPa（G）的儲罐和容器，當揮發(fā)性液體液面面積大于260m2且遭遇火災(zāi)時，總的排氣量可按下式計算。G=208.2FA0.82m3/h式中， G為排氣量，m3/h ；F為環(huán)境系數(shù)(見API2000附錄部分)；A為揮發(fā)性液體液面面積，m2。   

石化儲罐呼吸閥計算選型分析呼吸排放計算方式：

呼吸排放計算：固定頂罐的呼吸排放可用下式估算其污染物的排放量：

LB=0.191×M（P/（100910-P））^0.68×D^1.73×H^0.51×△T^0.45×FP×C×KC

式中：LB-固定頂罐的呼吸排放量（Kg/a）；

M-儲罐內(nèi)蒸氣的分子量；

P-在大量液體狀態(tài)下，真實的蒸氣壓力（Pa）；

D-罐的直徑（m）；

H-平均蒸氣空間高度（m）；

△T-一天之內(nèi)的平均溫度差（℃）；

FP-涂層因子（無量綱），根據(jù)油漆狀況取值在1~1.5之間；

C-用于小直徑罐的調(diào)節(jié)因子（無量綱）;直徑在0~9m之間的罐體，C=1-0.0123(D-9)^2 ; 罐徑大于9m的C=1；

KC-產(chǎn)品因子（石油原油KC取0.65，其他的有機液體取1.0）

儲罐呼吸閥工作排放計算：工作排放是由于人為的裝料與卸料而產(chǎn)生的損失。因裝料的結(jié)果，罐內(nèi)壓力超過釋

放壓力時，蒸氣從罐內(nèi)壓出；而卸料損失發(fā)生于液面排出，空氣被抽入罐體內(nèi)，因空氣變成有機蒸氣飽和的氣

體而膨脹，因而超過蒸氣空間容納的能力。

可由下式估算固定頂罐的工作排放：

LW=4.188×10^-7×M×P×KN×KC

式中：LW-固定頂罐的工作損失（Kg/m3投入量）

KN-周轉(zhuǎn)因子（無量綱），取值按年周轉(zhuǎn)次數(shù)（K）確定。周轉(zhuǎn)次數(shù)=年投入量/罐容量

K<=36,KN=1 36

K>220,KN=0.26

 ◆石化儲罐呼吸閥計算選型分析本體材料和適用介質(zhì)

 
     ◆石化儲罐呼吸閥計算選型分析操作壓力
 

 
    ◆石化儲罐呼吸閥計算選型分析呼吸閥通氣量和泄漏量
 

4 石化儲罐呼吸閥計算選型分析的選用

根據(jù) SH/T3007-2014石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范，及SY/T0511.1-2010石油儲罐附件第1部分：呼吸閥中的規(guī)定，呼吸閥規(guī)格尺寸的選用原則如下。

（ 1）參照規(guī)范，按照呼吸閥的通氣量來選擇呼吸閥的規(guī)格尺寸及數(shù)量。

（ 2）對照呼吸閥制造廠家提供的各種規(guī)格的呼吸閥在各種壓力等級下呼出或吸入的性能曲線，選用呼吸閥規(guī)格尺寸。

（ 3）呼吸閥的起跳壓力應(yīng)低于該呼吸閥所在儲罐的設(shè)計壓力，從而保護儲罐不受損壞，但應(yīng)高于該儲罐的操作壓力，以確保儲罐的正常操作。

石化儲罐呼吸閥計算選型分析選型時主要考慮以下因素：

1、考慮火災(zāi)時罐體受熱引發(fā)的管內(nèi)液體蒸發(fā)量增加造成的呼出量。

2、氣候影響下，罐體內(nèi)蒸汽壓的增加減少，造成的熱效應(yīng)呼吸量。

3、北方寒冷地區(qū)選型應(yīng)選用防水型呼吸閥。 

4、進出罐的最大液體量

為保證呼吸閥正常運作，確保儲罐安全，現(xiàn)介紹幾種方法和注意事項：

1、先打開上蓋緊固螺栓，將上蓋垂直往上提到一定高度后，拿出呼出閥和吸入閥，檢查閥面是否有污垢、油漬，

可用棉紗擦掉；然后檢查呼、吸閥座，清理干凈后將原閥盤放好，對中導(dǎo)桿，擰緊上蓋即可。

2、呼吸閥的檢查、清洗，應(yīng)先將蒸 汽和冷凝水接口的法蘭先松開，其辦法亦同。

3、在檢查過程中，如發(fā)現(xiàn)閥盤有腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)將其報廢、更換。

4、定期檢查，一般來講三個月至半年檢查一次，有條件單位，使用2年后應(yīng)將呼吸閥卸下，做呼吸定壓檢查和密封性能檢測，如有不符合要求而難以調(diào)整的可與廠家聯(lián)系以求解決辦法。

5 石化儲罐呼吸閥計算選型分析結(jié)論

呼吸閥是常壓、低壓儲罐中的安全附件。通過計算呼吸閥的呼吸量，進而確定呼吸閥的規(guī)格和數(shù)量。