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石油化工廠儲罐全天候阻火呼吸閥計算選型

常壓、低壓儲罐是石油化工廠中設(shè)備。常壓、低壓儲罐在使用過程中經(jīng)常會由于儲罐內(nèi)液面的改變、或者外界溫度的變化等原因?qū)е聝迌?nèi)氣體膨脹或收縮，儲罐內(nèi)氣相的壓力也隨之波動，氣體壓力的波動極易使儲罐出現(xiàn)超壓或真空的情況，嚴(yán)重時會造成儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。為了防止儲罐出現(xiàn)超壓或負(fù)壓等失穩(wěn)狀態(tài)，工藝設(shè)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(nèi)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。

1、石油儲罐呼吸閥結(jié)構(gòu)及工作原理：呼吸閥產(chǎn)品應(yīng)符合SY/T0511-1996標(biāo)準(zhǔn)要求，分為普通型和全天候型兩大系列，其操作溫度和代號見表所示：

呼吸閥類型呼吸閥的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，其外形多半呈球型。國外產(chǎn)品有些外形根據(jù)實際需要有桶形、盤形等。呼吸閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實質(zhì)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(dāng)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(jié)構(gòu)有“吸附"效應(yīng)，使閥座嚴(yán)密不漏。當(dāng)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(yīng)，所以仍能保持良好的密封。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高到定壓值時，將壓力閥打開，罐內(nèi)氣體通過呼氣閥（即壓力閥）側(cè)排人外界大氣中，此時真空閥由于受到罐內(nèi)正壓作用處于關(guān)閉狀態(tài)。反之當(dāng)罐內(nèi)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(cè)進入罐內(nèi)，此時壓力閥處于關(guān)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(dāng)罐內(nèi)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(guān)閉狀態(tài)，停止呼氣或吸氣過程。

2、呼吸閥呼出與吸入壓力的確定 目前，國內(nèi)生產(chǎn)的呼吸閥，其操作壓力范圍通常分為３ 級：（-30～＋36mmH2O），Ｂ級（-30～＋100mmH2O），Ｃ級（-30～＋180mmH2O），呼出與呼入壓力見表２所示。

當(dāng)溫度一定時，揮發(fā)性液體的飽和蒸汽壓是相應(yīng)確定的，若儲罐呼吸閥設(shè)定的呼出壓力低，則儲罐內(nèi)揮發(fā)性液體的氣相分率相對較大，導(dǎo)致液體相對容易揮發(fā)，通過呼吸閥排出而損耗掉，若儲罐呼吸閥設(shè)定的呼出壓力高，則儲罐需要承受的壓力就高，由于呼吸閥本身的結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致其有可能會延遲起跳，這樣有可能會導(dǎo)致儲罐承受超壓風(fēng)險，從而發(fā)生鼓罐事故。 一般情況下常壓儲罐的正常操作壓力維持在500pa（G）左右，其設(shè)計壓力通常為-500Ｐａ～2000pa（G）。對應(yīng)表２可知，常壓儲罐通常選用Ｂ級的呼吸閥，呼氣壓力為980pa，這樣既可以減少儲罐中易揮發(fā)物料的損失，又可以避免儲罐出現(xiàn)超壓的風(fēng)險。必須要注意的是如果呼吸閥排氣端管線較長，氣體流動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，此時就需要選擇呼出壓力相對較低的呼吸閥，因為儲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罐的正壓設(shè)計壓力，這樣才能避免儲罐出現(xiàn)超壓鼓罐的風(fēng)險。反之如果呼吸閥排氣端管線直接接到風(fēng)機入口，風(fēng)機對呼吸閥排氣管網(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，此時就需要選擇呼出壓力相對較高的Ｃ級的呼吸閥，來抵消風(fēng)機的抽負(fù)作用以減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā)損失，保證儲罐免受負(fù)壓風(fēng)險。同時由于通常情況下，儲罐設(shè)計的耐負(fù)壓值為-500pa，故儲罐呼吸閥的負(fù)壓吸人壓力設(shè)置成常規(guī)的-295pa是可以保證儲罐免受負(fù)壓而憋罐的。
目前，伴隨著化工工藝對不同壓力等級呼吸閥的需求，和呼吸閥制造技術(shù)的發(fā)展，呼吸閥的呼出和吸入壓力值遠(yuǎn)不止上述Ａ、Ｂ、Ｃ三種。在工藝設(shè)計中，需要根據(jù)實際的工況相應(yīng)調(diào)整呼吸閥的呼出和吸入壓力值，以滿足儲罐的安全設(shè)計需求。但是不論選用何種壓力等級的呼吸閥，都必須要保證：呼吸閥的起跳壓力應(yīng)低于該呼吸閥所在儲罐的正壓設(shè)計壓力，從而保護儲罐不出現(xiàn)鼓罐事故，但應(yīng)高于該儲罐的操作壓力，以確保儲罐的正常操作；儲罐呼吸閥的負(fù)壓吸入壓力要高于儲罐設(shè)計的負(fù)壓設(shè)計壓力，從而保證儲罐不出現(xiàn)憋罐事故。

二、石油化工廠儲罐全天候阻火呼吸閥計算選型主要技術(shù)參數(shù)：

三、石油化工廠儲罐全天候阻火呼吸閥計算選型零部件材料：

3、呼吸閥呼吸量的確定其在正常狀態(tài)下起密封作用以防止儲罐內(nèi)氣體泄出只有在下列條件下呼吸閥才開始工作：
⑴.儲罐向外輸出物料時，呼吸閥即開始向罐內(nèi)吸入空氣或氮氣。
⑵.向儲罐內(nèi)灌裝物料時，呼吸閥即開始將罐內(nèi)氣體向 罐外呼出。
⑶.由于氣候變化等原因引起罐內(nèi)物料蒸汽壓增高或 降低，呼吸閥則呼出蒸汽或吸入空氣或氮氣（通常稱熱效 ）
⑷發(fā)生火災(zāi)時儲罐因呼出氣體受熱引起罐內(nèi)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。
⑸在其它工況下如揮發(fā)性液體的加壓輸送、內(nèi)外部傳熱裝置化學(xué)反應(yīng)、操作失誤等，呼吸閥則相應(yīng)進行呼出或吸入，以避免儲罐因超壓或超真空而遭受損壞。
儲罐呼吸閥應(yīng)有足夠的呼吸量以便確保儲罐在正常壓力下工作，使之不超過其設(shè)計正壓或負(fù)壓，從而保護儲罐免受破壞。呼吸閥的呼吸量不能小于以下各項的呼出量之和及吸人量之和： ①.液體出罐時最大出液量所造成的空氣或氮氣吸入 量，應(yīng)按液體最大出液量考慮。
②.液體進罐時的最大進液量所造成的罐內(nèi)液體蒸氣呼出量，當(dāng)液體閃點（閉口）高于45℃時，應(yīng)按最大進液量的1.07倍考慮；當(dāng)液體閃點（閉口）低于或等于45℃時，應(yīng)按最大進液量的2.14倍考慮。
③.因大氣最大溫降導(dǎo)致罐內(nèi)氣體收縮所造成儲罐吸入的氣體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量。具體結(jié)果見表３所示。

石油化工廠儲罐全天候阻火呼吸閥計算選型表３儲罐熱呼吸通氣需要量

4、呼吸閥的進出口規(guī)格尺寸的確定根據(jù)設(shè)置呼吸閥具體場合的工況條件，參照上述呼吸閥 呼吸量的計算方法，通過計算確定呼吸閥的呼吸量；再對照呼吸閥制造廠家提供的不同規(guī)格的呼吸閥在各種壓力等級下呼出或吸入的性能曲線，即可選出滿足要求的呼吸閥的規(guī)格尺寸。但是在工藝設(shè)計中有時并沒有廠家的呼吸閥性能曲線，此時就需要化工工藝設(shè)計人員通過工藝計算得出呼吸閥進出口的規(guī)格尺寸。我們通過多年的設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)出呼吸閥進出口規(guī)格尺寸的計算方法：

⑴.按照本文章節(jié)３中介紹的吸閥呼吸量的計算方法計算出呼吸閥的呼吸量Ｖ（ｍ３／ｈ）； ⑵.呼吸閥進出口管線的氣體流速不宜太高，以免流體阻力降較大，導(dǎo)致呼吸閥補氣不及或排氣不暢，通常呼吸閥進出口管線氣體的流速選擇Ｕ＝3-5ｍ／ｓ；
⑶.確定出上述Ｖ和Ｕ值，根據(jù)氣體在管路中的流動方程：ｄ＝18.81V0.5U-0.5即可計算出管道的直徑d(mm)，再向上適當(dāng)圓整，選擇工程上常用的公稱直徑即可確定呼吸閥進出口的規(guī)格尺寸。
5、石油化工廠儲罐全天候阻火呼吸閥計算選型的設(shè)置:

⑴.呼吸閥應(yīng)安裝在儲罐頂部的最高點。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(yīng)安裝在儲罐氣相空間的最高點，以便順利地提供通向呼吸閥最直接和最大的通道"，
⑵.當(dāng)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(dǎo)致儲罐出現(xiàn)超壓或負(fù)壓的風(fēng)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(shè)計時通常將此兩臺呼吸閥的吸入和排出壓力梯度設(shè)計，正常情況下一臺工作另一臺備用。
⑶.如果呼吸量較大，導(dǎo)致單個呼吸閥的呼吸量不能滿足要求時，可設(shè)置兩個以上呼吸閥。當(dāng)安裝兩個呼吸閥時，它們與罐頂?shù)闹行木嚯x應(yīng)相等即在罐頂對稱布置。
⑷.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(yuǎn)離呼吸閥接口，并由罐頂部插入儲罐內(nèi)約200min，這樣氮氣進罐后不直接排出起到氮封作用。
⑸.如果呼吸閥內(nèi)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。
⑹.當(dāng)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(dǎo)致儲罐排氣不暢或補氣不足而導(dǎo)致儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。