ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范
傳統(tǒng)的分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥結構不合理，本質不安全，泄漏量大，不能滿足日益嚴格的安全和環(huán)保要求。介紹了一種新型高效的一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥，其結構合理，本質安全，密封性能高，。新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥在儲罐區(qū)的實際應用收到了良好效果，能夠大幅減少儲罐區(qū)VOCs排放，同時節(jié)省大量氮封氣。
關鍵詞：儲罐區(qū) 新型高效一體式阻火呼吸閥 緊急泄壓閥 揮發(fā)性有機物 環(huán)保達標排放 節(jié)能減排
阻火呼吸閥是儲罐重要的安全和環(huán)保設備，不僅可以防止儲罐因超壓和超真空遭受損壞，而且能夠有效阻滅油氣閃爆或者燃燒，保護儲罐安全，把大量油氣封閉在儲罐內，減少儲罐VOCs排放。緊急泄壓閥是防止儲罐在緊急事故狀態(tài)下，比如罐內外發(fā)生火災、氮封閥失效，大量氣體涌入罐內時，避免產生的急劇升壓破壞儲罐。傳統(tǒng)分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥存在本質不安全，密封差，泄漏量大，儲罐氮氣耗損高等問題，已經不能滿足國家最新的安全和環(huán)保要求。文章分析了在用阻火呼吸閥和緊急泄壓閥現狀，介紹了新型高效一體式阻火呼吸閥及緊急泄壓閥技術在某煉化企業(yè)儲罐區(qū)的應用效果。
VOCs是揮發(fā)性有機物的總稱，包括烷烴、芳香烴、烯烴、鹵烴、脂、醛以及酮8大類化合物，共300多種。研究發(fā)現：VOCs是導致PM2.5和霧霾形成的主要原因。長期接觸VOCs氣體會導致一系列呼吸系統(tǒng)疾病，引起白血病、肝腎功能衰竭，增加癌癥發(fā)病率，對環(huán)境和人體有嚴重的危害性。
自2013年以來，國家生態(tài)環(huán)境部相繼出臺了一系列政策、法律法規(guī)，確保VOCs的治理進程，包括“大氣污染防治行動計劃"(大氣十條)，《京津冀及周邊地區(qū)落實大氣污染防治行動計劃實施細則》等，“十三五"規(guī)劃將VOCs納入總體控制指標，在重點區(qū)域、重點行業(yè)加快VOCs治理進程，推進VOCs排放總量控制和減排，截至2016年12月底，北京、天津、上海、河北、遼寧、江西省等10多個省市已相繼出臺了VOCs排污費征收標準。
有機液體儲罐區(qū)是VOCs排污控制的重點，《石油煉制工業(yè)污染物排放控制標準》（GB31570—2015）針對罐區(qū)VOCs排放標準提出了具體的要求。阻火呼吸閥及緊急泄壓閥作為儲罐通風的重要安全設備，對其泄漏量的控制尤其重要。防爆阻火呼吸閥殼體選用不銹鋼、鑄鋼、鋁合金，耐腐蝕性好；波紋阻火層采用不銹鋼材料，阻火性能好，耐腐蝕性能好； 結構簡單，易檢修，方便。
防爆阻火呼吸閥適用于儲存內點低于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使用，它在-35℃-60℃的溫度環(huán)境中正常工作。
1、呼吸閥應安裝在儲罐氣源的高點，以減少物料蒸發(fā)損耗。通常對于立式罐，呼吸閥應盡量安裝在罐頂中央頂板范圍內，對于罐頂需設隔熱層的儲罐、可安裝在梯子平臺附近；
2、當需要安裝兩個呼吸閥時，它們與罐頂中心應對稱布置；
3、若呼吸閥用在氮封罐上，則氮氣供氣管的接管位置應遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插進儲罐內約 200mm ，這樣氮氣進罐后不直接排出，達到氮封的目的。
1ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范和緊急泄壓閥技術現狀
1.1現有分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥的結構及缺點
1.1.1現有分體式阻火呼吸閥結構不合理，無法保證本質安全
儲罐區(qū)使用分體式阻火呼吸閥存在的安全隱患如下：
1）沒有整體進行爆燃和耐燒阻火性能及流量測試[，不滿足安監(jiān)局關于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術要求（試行）》對阻火呼吸閥的安全要求。設備本質不安全。
2）結構為分體式，即阻火器和呼吸閥串聯(lián)使用，阻火器位于罐頂法蘭口（罐側），呼吸閥安裝于阻火器出口（大氣側）。阻火器長期與儲罐內物料蒸氣接觸，阻火盤容易被腐蝕（含硫蒸氣物料），或者被堵塞（含苯蒸氣等易結晶物料）。阻火器一旦堵塞，呼吸閥通氣量下降，儲罐極易因超壓或者真空遭受破壞。
3）阻火器安裝在呼吸閥下方，阻火器的壓降（背壓）會導致呼吸閥頻繁起跳，無法開啟和回座，不僅對儲罐通風造成威脅，而且閥門一旦開啟，就可能無法回座，導致VOCs氣體大量排放。
4）阻火器位于罐頂法蘭口（罐側），無法在線檢測阻火器是否堵塞，對阻火器進行檢維修，必須采取吊裝等方式才能進行，費時費力。
5）因阻火器和呼吸閥串聯(lián)使用，重量偏大，增加了罐頂承重風險。
1.1.2緊急泄壓閥結構不合理，無法保證本質安全
儲罐區(qū)使用緊急泄壓閥存在的問題如下：
1）沒有整體進行流量測試[1]，不滿足安監(jiān)局關于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術要求（試行）》的要求。
2）閥座是碳鋼材質，表面粗糙，腐蝕嚴重。
3）采用PTFE（聚四氟乙烯）平板作為密封材料，表面粗糙，在長期使用過程中容易變形。
4）沒有采用標準法蘭，法蘭面薄，安裝時容易產生變形，泄漏嚴重。
5）沒有防止閥蓋飛脫措施。
6）沒有閥蓋自動回座措施。
1.1.3現有分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥，密封性差，泄漏量大
現有呼吸閥和緊急泄壓閥采用100%超壓平板式閥盤，靈敏度差，定壓低，起跳慢，回座慢，VOCs揮發(fā)排放量大。閥座和閥盤是保證呼吸閥和緊急泄壓閥密封性的重要組件，現有呼吸閥和緊急泄壓閥多為鑄件碳鋼閥體，其閥座和閥體為整體鑄造碳鋼，閥座密封面沒有經過研磨加工，表面粗糙，在長期使用過程中極易生銹、被腐蝕；同時閥盤采用PTFE（聚四氟乙烯）平板作為密封材料，PTFE經長期使用變形嚴重。因上述原因，大多數呼吸閥和緊急泄壓閥不保壓，泄漏嚴重。呼吸閥和緊急泄壓閥現場LDAR檢測結果多數>3000mg/L，個別石腦油罐甚至高達10000mg/L，嚴重超過國家和地方環(huán)保標準要求。
1.2呼吸閥和緊急泄壓閥泄漏量標準
目前國內呼吸閥和緊急泄壓閥的密封性即泄漏量標準見表1。
2新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥技術原理及應用
2.1ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范新型高效一體式阻火呼吸閥技術原理
新型高效一體式阻火呼吸閥見圖1，其阻火元件和呼吸閥共用一個閥體，阻火器位于呼吸閥外側（大氣側），結構緊湊，重量相比于分體式阻火呼吸閥減少一半，能大幅度減輕罐頂承重。以企業(yè)典型常用呼吸閥尺寸DN200為例，一套傳統(tǒng)的分體式阻火呼吸閥總重量約為190kg，而新型一體式阻火呼吸閥重量僅為105kg左右，這對老舊儲罐改造中罐頂強度極為有利。
新型高效一體式阻火呼吸閥閥座采用316不銹鋼材質，壓力端閥盤采用金屬面密封，密封面經研磨達到鏡面級光潔度；因核心部件采用不銹鋼，抗化學腐蝕性能優(yōu)異，閥門使用壽命長；閥座和閥盤密封面均經過精密研磨加工，表面光滑，能夠保證極低的泄漏量。真空端閥盤采用FEP軟密封形式，在較低壓力設定下（典型設定真空-0.295KPaG）也能達到良好的密封性能，見圖2。
| 正壓 | 355Pa (36毫米水柱) |
|---|---|
| 負壓 | 295Pa (30毫米水柱) |
| B級正壓 | 980Pa (100毫米水柱) |
| 負壓 | 295Pa (30毫米水柱) |
| C級正壓 | 1765Pa (180毫米水柱) |
| 負壓 | 295Pa (30毫米水柱) |
| 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 |
| 公稱通徑 (mm) | 安裝尺寸（mm） | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| D | K | L | H | n×φ | |
| DN25 | 115 | 85 | 160 | 165 | 4×14 |
| DN32 | 135 | 100 | 180 | 185 | 4×18 |
| DN40 | 145 | 110 | 190 | 190 | 4×18 |
| DN50 | 160 | 125 | 220 | 220 | 4×18 |
| DN80 | 195 | 160 | 270 | 260 | 8×18 |
| DN100 | 215 | 180 | 310 | 280 | 8×18 |
| DN150 | 280 | 240 | 380 | 330 | 8×22 |
| DN200 | 335 | 295 | 450 | 380 | 12×22 |
| DN250 | 395 | 350 | 520 | 420 | 12×22 |
| DN400 | 565 | 515 | 670 | 520 | 16×26 |
3ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范使用效果
3.1符合VOCs排放標準要求
由表2可見，LDAR現場測試最高檢測值為19.7mg/L，新型一體式阻火呼吸閥數據穩(wěn)定，遠低于現行國際和國家標準對泄漏標準限值，滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放控制標準》（GB31570—2015）針對罐區(qū)VOCs排放標準要求，密封效果良好。
3.2節(jié)約氮氣消耗
安裝高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥后，氮氣消耗明顯降低，見表3。投用3個月后，氮氣月均消耗681267Nm3；投用前6個月氮氣月均消耗723662Nm3；投用后較投用前氮氣月均消耗減少5.86%；氮氣價格1.17元/Nm3，月均節(jié)約費用：（723662~681267）1.17=49601元，經濟效益顯著。
4ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范結語
1）新型高效一體式阻火呼吸閥整體進行了阻火和流量測試和認證，關于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術要求（試行）》對阻火呼吸閥的安全要求。
2）新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥采用10%超壓技術，滿足《石油化工儲運罐區(qū)VOCs治理項目油氣連通工藝實施方案及安全措施指導意見》（中石化煉發(fā)函127號），要求。
3）新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥泄漏量遠低于現行國際和國家標準的要求，符合《石油煉制工業(yè)污染物排放控制標準》（GB31570—2015）對污染物排放限值的要求。
4）新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥在滄煉儲罐區(qū)投用后，現場密封效果良好，最新國家和地方的環(huán)保要求。
客服1號