固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析

一、固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析呼吸閥設置目的和要求

5.1.3下列儲罐通向大氣的通氣管上應設呼吸閥：

ZFQ阻火呼吸閥是指既保證貯罐空間在一定壓力范圍內與大氣隔絕、又能在超過或低于此壓力范圍時與大氣相通(呼吸)的一種閥門。其作用是防止貯罐因超壓或真空導致破壞，同時可減少貯液的蒸發(fā)損失。主要由閥座、閥罩、保護罩及由真空和壓力控制的兩組啟閉裝置組成。啟閉裝置包括閥瓣、導桿、彈簧、彈簧座及密封環(huán)等。當罐內壓力達到額定呼出正壓時，壓力閥瓣開啟，罐內蒸氣排出;當罐內真空度達到額定吸入負壓時，真空閥瓣開啟，空氣進入。

阻火呼吸閥工作原理

　　當罐內介質的壓力在ZFQ阻火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，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。

阻火呼吸閥有什么作用

　　ZFQ阻火呼吸閥是維護儲罐氣壓平衡，減少介質揮發(fā)的安全節(jié)能產品，呼吸閥充分利用儲罐本身的承壓能力來減少介質排放，其原理是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;當往罐外抽出介質，使罐內上部氣體空間的壓力下降，達到呼吸閥的操作負壓時，罐外的大氣將頂開呼吸閥的負壓閥盤頂開，使外界氣體進入罐內，使罐內的壓力不再繼續(xù)下降，讓罐內與罐外的氣壓平衡，來保護儲罐的安全裝置。

a)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密封保護系統的儲罐。

GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設計防火標準（2018年版）

6.2.19甲B、乙類液體的固定頂罐應設阻火器和呼吸閥；對于采用氮氣或其他氣體氣封的甲B、乙類液體的儲罐還應設置事故泄壓 設備。

儲罐上安裝呼吸閥是為了確保儲罐系統的安全性和環(huán)境保護，同時也有助于提高物料儲存的經濟效益。通過正確選擇、安裝和維護呼吸閥，可以限度地發(fā)揮其優(yōu)點，同時減少潛在的風險。

（1）保護儲罐免遭超壓和真空的危險：呼吸閥通過自動調節(jié)儲罐內外的壓力差，確保儲罐在正常操作過程中不會因壓力過高或過低而受損。這有助于防止儲罐的結構性損壞，如罐體鼓包或塌陷。

（2）減少揮發(fā)性介質的泄漏：儲罐內存儲的揮發(fā)性介質在溫度變化時會發(fā)生膨脹或收縮，導致壓力變化。呼吸閥能夠及時調節(jié)這些壓力變化，減少介質的蒸發(fā)和泄漏，從而降低對環(huán)境的污染。

（3）與氣封系統連用：呼吸閥可以與氮封或其他氣體封閉系統結合使用，這樣可以進一步減少儲罐內介質的蒸發(fā)損失，同時防止外界空氣進入儲罐，避免物料氧化或污染，這對于保持物料的質量和防止化學反應非常重要。

（4）與阻火器配套使用：阻火器是一種安全裝置，用于防止外部火焰通過呼吸閥進入儲罐。當呼吸閥與阻火器配套使用時，可以有效地防止因火花或火焰引起的儲罐內介質點燃，從而避免爆炸事故的發(fā)生。

二、固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析呼吸閥結構與工作原理

1. 呼吸閥產品應符合SY/T 0511-2010標準要求，其結構示意圖如下所示：2.儲罐呼吸閥是安裝在儲存易揮發(fā)液體（如石油、化學品等）的固定頂儲罐上的安全附件，它的主要作用是調節(jié)儲罐內外的壓力平衡，防止儲罐因壓力變化而發(fā)生變形或損壞，同時減少儲罐內液體的揮發(fā)損失。呼吸閥的工作原理主要基于以下兩個方面：

    

① 壓力釋放：當儲罐內溫度升高，導致罐內氣體體積膨脹，壓力增加時，呼吸閥會自動開啟，釋放多余的壓力，防止儲罐因過壓而損壞。這個過程被稱為“排氣”或“呼吸”。

②真空吸入：相反地，當儲罐內溫度降低，罐內氣體收縮，壓力降低時，呼吸閥會打開，允許外部空氣進入儲罐，以防止儲罐因真空度過高而造成塌陷。這個過程被稱為“吸氣”。

三、固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析呼吸閥呼出呼入壓力的確定

一般情況下，常壓儲罐的正常操作壓力維持在 500Pa(G)左右,其設計壓力通常為-500Pa~2000Pa(G)。

對應表1可知，常壓儲罐通常選用C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超壓的風險。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致呼吸閥排氣端系統背壓較大，此時就需要選擇呼出壓力相對較低的 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加上呼出管網系統的背壓(動背壓+靜背壓),還要考慮呼吸閥結構特性導致的延遲起跳超壓，只有上述加和值小于儲罐的正壓設計壓力,這樣才能避免儲罐出現超壓鼓罐的風險。

反之,如果呼吸閥排氣端管線直接接到風機入口,風機對呼吸閥排氣管網有抽吸作用,導致呼吸閥排氣端管網壓力降低,甚至為負壓，此時就需要選擇呼出壓力相對較高的E級的呼吸閥,來抵消風機的抽負作用,以減少儲罐內物料的揮發(fā)損失,保證儲罐免受負壓風險。同時，由于通常情況下,儲罐設計的耐負壓值為-500Pa,故儲罐吸閥的負壓吸入壓力設置成常規(guī)的-295Pa是可以保證儲罐免受負壓而憋罐的。

固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析阻火呼吸閥要如何安裝

　　1、拆除包裝，閱讀產品說明這點至關重要。

　　2、吊裝呼吸閥時，應選用適當的起吊工具，以免損傷呼閥閥盤保護帽。

　　3、檢查罐或水箱上的管法蘭的同軸度和垂直度，這對壓力真空泄放閥(呼吸閥)的正常使用至關重要。

　　4、檢查罐或水箱上的管法蘭的水線表面。它必須是干凈的，沒有劃傷，腐蝕，工具痕跡，并且平坦。

　　5、拆下法蘭端口保護蓋和其它包裝材料。

　　6、檢查墊片;確保該材料是適合于應用。

　　7、使用螺栓圓把墊圈置于中心。

阻火呼吸閥要如何選型

　　1、對安裝位置的要求和溫度范圍的要求，如寒冷地區(qū)就應選用全天候呼吸閥，而安裝在管道中的應選用管道式呼吸閥。

　　2、機械呼吸閥的控制壓力應與有關的承壓能力相適應。

　　3、機械呼吸閥的規(guī)格(法蘭通徑)應滿足油罐的zui大進出油呼吸氣體流量要求。

阻火呼吸閥的排放計算

　　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-一天之內的平均溫度差(℃);

　　FP-涂層因子(無量綱)，根據油漆狀況取值在1~1.5之間;

　　C-用于小直徑罐的調節(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-產品因子(石油原油KC取0.65，其他的有機液體取1.0)

　　工作排放是由于人為的裝料與卸料而產生的損失。因裝料的結果，罐內壓力超過釋放壓力時，蒸氣從罐內壓出;而卸料損失發(fā)生于液面排出，空氣被抽入罐體內，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-周轉因子(無量綱)，取值按年周轉次數(K)確定。周轉次數=年投入量/罐容量

　　K<=36,KN=136

　　K>220,KN=0.26

四、固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析呼吸閥呼吸量計算

5.1.4 呼吸閥的排氣壓力應小于儲罐的設計正壓力，呼吸閥的進氣壓力應高于儲罐的設計負壓力。

5.1.6 通氣管或呼吸閥的通氣量，不得小于下列各項的呼出量之和或吸入量之和：

a)液體出罐時的出液量所造成的空氣吸入量，應按液體出液量考慮；

b)液體進入固定頂儲罐時所造成的罐內液體氣體呼出量，當液體閃點(閉口)高于45℃時， 應按進液量的1.07倍考慮；當液體閃點(閉口)低于或等于45℃時，應按進液 量的2.14倍考慮。液體進入采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統的內浮頂儲罐時所造成的罐內氣體呼出量，應按進液量考慮；

c)因大氣溫降導致罐內氣體收縮所造成儲罐吸入的空氣量和因大氣溫升導致罐內氣 體膨脹而呼出的氣體，宜按表5.1.6確定。

五、固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析呼吸閥的選用

在確定了呼吸量 Q(m3/h)之后,按照氣體的流速u在3~5m/s考慮,通過公式d=18.81V0.5u-0.5可以確定呼吸閥進出口管徑,通過向上圓整,選擇適當的閥門尺寸。當呼吸閥與阻火器連用時，需要考慮阻火器的壓降。

目前市場上常用的呼吸閥規(guī)格連接法蘭公稱通徑DN有:50mm、80mm、100mm、150mm、200mm.250mm 、300mm、350mm。

同時考慮呼吸閥的工作溫度。呼吸閥按照工作溫度可分為全天候型與普通型。全天候型呼吸閥的適用范圍為-30℃~60℃,型式代號為Q。普通型呼吸閥適用操作溫度為0℃~60℃,型式代號為P。結合呼吸閥的尺寸與工作溫度,選出設計工況的呼吸閥。六、呼吸閥安裝與維護：

呼吸閥的安裝需要注意以下幾點：

1)呼吸閥應該安裝 在儲罐頂部的點，這樣可以確保在儲罐內壓力變化時，氣體能夠順利地通過呼吸閥進出，維持儲罐內外的壓力平衡。如果安裝兩個呼吸閥，對稱布置可以確保壓力平衡，避免偏斜。

2)在氮封儲罐上安裝呼吸閥時 ，需要確保氮氣管的位置遠離呼吸閥接口且接管插人罐內200mm。目的是為了防止氮氣直接通過呼吸閥排出，從而保持儲罐內的氮封狀態(tài)，防止空氣進入儲罐，減少所存儲物質的氧化。

3)如果使用呼吸閥的地區(qū)最冷月份平均氣溫低于或等于0℃,呼吸閥必須有 防凍措施,以防止呼吸閥閥盤凍住或堵塞導致儲罐排氣不暢或補氣不足,而造成儲罐低壓癟罐或者超壓鼓罐。

4）在呼吸閥正確安裝后,為了能夠使其安全持續(xù)地運行,應注意后期的檢修與維護。至少每半年檢查一次呼吸閥的網面是否堵塞或腐蝕。如果發(fā)現有堵塞應即時清理確保網面干凈。盡量一年檢驗一次呼吸閥保證其操作壓力在正常范圍。 年檢不合格的呼吸閥應及時更換,不要使其只成為一個擺件,埋下安全隱患,從而造成重大安全事故。

5）補充知識：為了防止呼吸閥凍結或凝結，可以采取以下措施：

加熱系統：安裝加熱系統，如電加熱器、蒸汽伴熱線或熱水循環(huán)系統，以確保呼吸閥及其附近的管道保持在一個高于冰點的溫度。

保溫材料：使用保溫材料，如保溫棉或泡沫材料，包裹呼吸閥和相關的管道，以減少熱量損失，防止冷凝。

防凝設計：選擇具有防凝設計的呼吸閥，例如，閥體和閥座材料能夠承受低溫，或者設計有加熱元件的呼吸閥。

排水和排放：在呼吸閥和管道的低點安裝排水裝置，以便排出冷凝水，防止水結冰堵塞通道。

定期檢查和維護：定期檢查和維護呼吸閥，確保加熱系統正常工作，保溫材料完好無損，以及排水系統暢通。

使用防凍劑：在某些情況下，可以在儲罐內加入少量的防凍劑，以降低液體的冰點，從而減少呼吸閥凍結的風險。

選擇合適的呼吸閥位置：避免將呼吸閥安裝在容易受到冷空氣直接吹襲的位置，減少冷凝和凍結的風險。

操作優(yōu)化：優(yōu)化儲罐的操作流程，如減少儲罐的周轉次數，以減少儲罐內液體的溫度波動，從而降低呼吸閥凍結的風險。

環(huán)境監(jiān)測：使用溫度傳感器等設備監(jiān)測環(huán)境溫度，以便在溫度降至冰點以下時采取預防措施。

七、固定頂罐全天候阻火呼吸閥呼吸排放計算選型分析通氣孔及呼吸閥設置注意事項

通氣孔的應用：對于揮發(fā)性較小、毒性危害程度較低的介質，如柴油、煤油和消防水，可以采用環(huán)形通氣孔。這些通氣孔通常設置在拱頂罐罐壁頂層圈板上，以實現罐內與大氣之間的自然通風，從而維持壓力平衡。

呼吸閥的應用：對于揮發(fā)性較強或毒性危害程度較高的介質，如苯、汽油等，應在罐頂設置呼吸閥。這些呼吸閥通常與內浮頂罐配合使用，并可與氮封系統結合，以減少介質蒸發(fā)和外界空氣的進入，保持介質的純度和防止氧化。

呼吸閥與通氣孔的比較：呼吸閥相對于通氣孔來說，能夠更有效地降低油品損耗和節(jié)約物料。這是因為呼吸閥能夠在儲罐內壓力變化時自動開啟和關閉，而通氣孔則始終開放，無法防止介質的蒸發(fā)和泄漏。

避免同時安裝呼吸閥和通氣孔：一個儲罐不應同時安裝呼吸閥和設置通氣孔，因為這樣會導致呼吸閥失去其調節(jié)壓力的功能。通氣孔的持續(xù)開放會使得呼吸閥無法有效地控制儲罐內外的壓力差，從而降低其效果。

阻火呼吸閥要如何維護保養(yǎng)

　　ZFQ阻火呼吸閥的維護與保養(yǎng)每月一次，冬季每月兩次。其方法：先將閥蓋輕輕打開，把真空閥盤和壓力閥盤取出，檢查閥盤與閥盤密封處、閥盤導桿與導桿套有無油污和臟物，如出現油污和臟物應清除干凈，然后裝回原位，上下拉動幾下，檢查開啟是否靈活可靠。如果一切正常，再將閥蓋蓋好緊固。在維護與保養(yǎng)中，如發(fā)現閥盤有劃痕、磨損等異常現象，應馬上更換或與供貨公司聯系，以使及時得到解決。