上海申弘閥門有限公司
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一、化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例的設(shè)置目的與要求
在石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范SHT 3007-2014明確指出了呼吸閥的設(shè)置目的與要求。呼吸閥作為常低壓儲(chǔ)罐的重要組成部分，其設(shè)置旨在確保儲(chǔ)罐在正常操作過程中的壓力穩(wěn)定，防止因壓力波動(dòng)而導(dǎo)致的安全問題。同時(shí)，它還具有通風(fēng)、防爆等功能，對(duì)于保障儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行具有重要意義。在選用、安裝及維護(hù)過程中，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以確保呼吸閥能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。帶雙接管阻火呼吸閥的吸入和呼出口采用所需的接管設(shè)計(jì)，一般安裝在固定儲(chǔ)罐頂部用于防止真空及超壓對(duì)罐體的損壞，它不僅能對(duì)石油儲(chǔ)罐內(nèi)外壓差進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，而且能減少罐內(nèi)介質(zhì)揮發(fā)損耗。該閥是利用彈簧限位閥板，由正負(fù)壓力決定或呼或吸，它具有泄放正壓和負(fù)壓兩方面功能，當(dāng)罐內(nèi)承受正壓時(shí)，呼氣閥打開呼出氣體，泄放正壓；當(dāng)油罐承受負(fù)壓時(shí)，吸氣閥打開吸入氣體，泄放負(fù)壓，由此保證壓力在范圍之內(nèi)，確保罐體安全。
5.1.3 根據(jù)GB 50160-2008石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）的規(guī)定，以下儲(chǔ)罐通向大氣的通氣管上必須設(shè)置呼吸閥：
a) 用于儲(chǔ)存甲B、乙類液體的固定頂儲(chǔ)罐和地上臥式儲(chǔ)罐；
b) 采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w進(jìn)行密封保護(hù)系統(tǒng)的儲(chǔ)罐。
6.2.19 固定頂罐內(nèi)存儲(chǔ)甲B、乙類液體時(shí)，應(yīng)配備阻火器和呼吸閥；若儲(chǔ)罐采用氮?dú)饣蚱渌麣怏w進(jìn)行氣封，則還需增設(shè)事故泄壓設(shè)備。呼吸閥在儲(chǔ)罐上扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅關(guān)乎儲(chǔ)罐系統(tǒng)的安全與環(huán)保，更對(duì)物料儲(chǔ)存的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生直接影響。通過合理選擇、安裝及維護(hù)呼吸閥，我們可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。呼吸閥的具體作用包括：
（1）防超壓與防真空：呼吸閥能自動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力差，確保儲(chǔ)罐在操作過程中不受過高或過低的壓力影響，從而防止罐體結(jié)構(gòu)受損，如鼓包或塌陷。
（2）減少介質(zhì)泄漏：揮發(fā)性介質(zhì)在儲(chǔ)罐內(nèi)隨溫度變化而膨脹或收縮，導(dǎo)致壓力波動(dòng)。呼吸閥能迅速響應(yīng)這些變化，降低介質(zhì)蒸發(fā)和泄漏，進(jìn)而減輕對(duì)環(huán)境的污染。
（3）與氣封系統(tǒng)協(xié)同作用：呼吸閥可與氮封或其他氣體封閉系統(tǒng)結(jié)合，進(jìn)一步減少介質(zhì)蒸發(fā)損失，并阻止外界空氣侵入，從而保持物料質(zhì)量并防止化學(xué)反應(yīng)。
（4）配合阻火器確保安全：阻火器用于防止外部火焰通過呼吸閥進(jìn)入儲(chǔ)罐。呼吸閥與阻火器聯(lián)用，能有效預(yù)防因火花或火焰引發(fā)的介質(zhì)點(diǎn)燃事故，確保儲(chǔ)罐安全。
二、化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例的構(gòu)造與工作原理
呼吸閥是儲(chǔ)罐系統(tǒng)中的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)與工作原理對(duì)于確保儲(chǔ)罐的安全與環(huán)保性能至關(guān)重要。了解呼吸閥的內(nèi)部構(gòu)造和工作流程，有助于我們更好地發(fā)揮其作用，降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。接下來，我們將深入探討呼吸閥的詳細(xì)構(gòu)造及其工作時(shí)的基本原理。
呼吸閥產(chǎn)品需滿足SY/T 0511-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其構(gòu)造示意圖如下：
2. 儲(chǔ)罐呼吸閥是安裝在儲(chǔ)存易揮發(fā)液體（例如石油、化學(xué)品等）的固定頂儲(chǔ)罐上的重要安全附件。其核心作用是維持儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力平衡，從而防止因壓力波動(dòng)導(dǎo)致的儲(chǔ)罐變形或損壞，并減少罐內(nèi)液體的揮發(fā)損失。該呼吸閥的工作原理主要基于兩個(gè)方面：一是壓力釋放，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度升高、氣體體積膨脹、壓力上升時(shí)，呼吸閥會(huì)自動(dòng)開啟，釋放多余壓力，避免過壓損壞；二是真空吸入，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度下降、氣體收縮、壓力降低時(shí)，呼吸閥同樣會(huì)打開，吸入外部空氣，防止真空度過高造成塌陷。
三、化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例的呼出與呼入壓力設(shè)定
通常，常壓儲(chǔ)罐的正常操作壓力維持在約500Pa(G)，其設(shè)計(jì)壓力范圍為-500Pa至2000Pa(G)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，常壓儲(chǔ)罐一般選用C級(jí)呼吸閥，其呼氣壓力設(shè)定為980Pa。這樣的設(shè)定既能有效減少儲(chǔ)罐中易揮發(fā)物料的損失，又能確保儲(chǔ)罐不會(huì)面臨超壓的風(fēng)險(xiǎn)。
必須留意的是，若呼吸閥的排氣端管線較長，氣體流動(dòng)時(shí)遭遇較大阻力，或吸閥排氣端管線存在液封，致使呼吸閥排氣端系統(tǒng)背壓升高，那么應(yīng)選用呼出壓力較低的呼吸閥。因?yàn)閮?chǔ)罐的最大操作壓力等于呼吸閥的設(shè)定呼出壓力與呼出管網(wǎng)系統(tǒng)的背壓之和（包括動(dòng)背壓和靜背壓），同時(shí)還要考慮呼吸閥結(jié)構(gòu)特性可能導(dǎo)致的延遲起跳超壓。只有確保上述總和不超過儲(chǔ)罐的正壓設(shè)計(jì)壓力，才能有效避免儲(chǔ)罐因超壓而鼓脹的風(fēng)險(xiǎn)。
相反，若呼吸閥的排氣端管線直接與風(fēng)機(jī)入口相連，且風(fēng)機(jī)對(duì)呼吸閥排氣管網(wǎng)具有抽吸作用，導(dǎo)致管網(wǎng)壓力降低甚至出現(xiàn)負(fù)壓，那么應(yīng)選用呼出壓力較高的E級(jí)呼吸閥，以抵消風(fēng)機(jī)的抽負(fù)效應(yīng)，從而減少儲(chǔ)罐內(nèi)物料的揮發(fā)損失，并確保儲(chǔ)罐不受負(fù)壓風(fēng)險(xiǎn)的影響。此外，通常儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的耐負(fù)壓值為-500Pa，因此將儲(chǔ)罐吸閥的負(fù)壓吸入壓力設(shè)置為常規(guī)的-295Pa，即可保證儲(chǔ)罐免受負(fù)壓導(dǎo)致的憋罐問題。
四、化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例呼吸量計(jì)算
在遵循《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3007-2014的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行呼吸閥呼吸量的計(jì)算。這一規(guī)范為呼吸閥的設(shè)計(jì)和選型提供了重要的指導(dǎo)，確保儲(chǔ)罐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過合理的計(jì)算，我們可以選擇適當(dāng)?shù)暮粑y，以適應(yīng)不同的工藝條件和安全要求。
5.1.4 呼吸閥的排氣壓力必須小于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)正壓力，同時(shí)，進(jìn)氣壓力則應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)負(fù)壓力，以確保呼吸閥的正常工作。
5.1.6 通氣管或呼吸閥的通氣量必須足夠，以應(yīng)對(duì)以下各項(xiàng)呼出量或吸入量的總和：
a) 液體出罐時(shí)的最大出液量所引發(fā)的空氣吸入量，計(jì)算時(shí)應(yīng)以液體最大出液量為依據(jù)；
b) 液體進(jìn)入固定頂儲(chǔ)罐時(shí)所產(chǎn)生的罐內(nèi)液體氣體呼出量，對(duì)于閃點(diǎn)(閉口)高于45℃的液體，應(yīng)按照最大進(jìn)液量的1.07倍進(jìn)行計(jì)算；而對(duì)于閃點(diǎn)(閉口)低于或等于45℃的液體，則應(yīng)按照最大進(jìn)液量的2.14倍進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)液體進(jìn)入采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐時(shí)，呼出量的計(jì)算同樣應(yīng)以最大進(jìn)液量為基準(zhǔn)；
c) 因大氣溫度的最大降幅導(dǎo)致的罐內(nèi)氣體收縮所引發(fā)的儲(chǔ)罐吸入空氣量，以及因大氣溫度的最大升幅導(dǎo)致的罐內(nèi)氣體膨脹所引發(fā)的呼出氣體量，這些數(shù)據(jù)宜參照表5.1.6進(jìn)行確定。
五、化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例的選用
在確定了呼吸量Q（以m3/h為單位）后，我們可以根據(jù)氣體流速u在3~5m/s的范圍內(nèi)進(jìn)行考慮。通過公式d=18.81V0.5u-0.5，我們可以計(jì)算出呼吸閥進(jìn)出口的管徑。隨后，通過向上圓整，我們可以選擇適當(dāng)?shù)拈y門尺寸。特別需要注意的是，當(dāng)呼吸閥與阻火器聯(lián)合使用時(shí)，必須考慮阻火器的壓降影響。
市場(chǎng)上常見的呼吸閥規(guī)格連接法蘭公稱通徑DN包括：50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm以及350mm。同時(shí)，我們還需要根據(jù)呼吸閥的工作溫度進(jìn)行選擇。呼吸閥可分為全天候型與普通型，前者適用范圍為-30℃~60℃，型式代號(hào)為Q，而后者適用操作溫度為0℃~60℃，型式代號(hào)為P。結(jié)合上述尺寸與工作溫度的考量，我們將能夠選出設(shè)計(jì)工況的呼吸閥。
化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例主要零部件
型號(hào) | HXF2 | 規(guī)格 | DN40-DN250 PN0.6-PN2.5 |
殼體材質(zhì) | AL CS 304 316 316L | 導(dǎo)桿材質(zhì) | AL 304 316 316L |
螺帽螺栓 | CS 304 316 316L | 密封墊片 | 石墨墊片 金屬墊片 聚四氟乙烯 |
正壓閥盤材質(zhì) | CS 304 316 316L/F4 | 負(fù)壓閥盤材質(zhì) | 聚四氟乙烯 F4 |
正壓閥盤壓力 | +36mmH2O +1000mmH2O | 負(fù)壓閥盤壓力 | -25mmH2O -65mmH2O |
壓力等級(jí) | 級(jí) B級(jí) C級(jí) D級(jí) | 環(huán)境溫度 | CS:-30℃~+350℃SS:-80℃~+350℃ |
連接方式 | 法蘭連接 螺紋連接 | 法蘭標(biāo)準(zhǔn) | JB GB HG ANSI SH JIS |
設(shè)計(jì)制造檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) | SY/T0511-1996 GB5908-86 | 外表處理 | CS: paint SS:NO Paint |
化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例外形結(jié)構(gòu)圖
化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例主要外形尺寸
DN | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 |
H1 | 95 | 120 | 135 | 145 | 155 | 165 | 190 |
H2 | 220 | 235 | 275 | 320 | 375 | 440 | 495 |
H | 330 | 350 | 410 | 450 | 585 | 695 | 770 |
L | 245 | 255 | 350 | 365 | 490 | 550 | 590 |
化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例安裝維護(hù)
1、不銹鋼帶雙接管呼吸閥安裝在儲(chǔ)油罐的最高點(diǎn)，以便降低物料的蒸發(fā)損耗和維持儲(chǔ)罐內(nèi)外的氣壓平衡。一般立式油罐，呼吸閥安裝于油罐頂板中央范圍內(nèi)；對(duì)于罐頂需要設(shè)隔熱層的儲(chǔ)罐，呼吸閥可安裝在梯子平臺(tái)附近。
2、不銹鋼帶雙接管呼吸閥出廠時(shí)，法蘭密封面采用塑料保護(hù)蓋，以免運(yùn)輸途中造成法蘭密封面受損，貨到現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，務(wù)必要把法蘭保護(hù)蓋取掉，再垂直安裝于儲(chǔ)罐罐頂部。呼吸閥不可橫放和倒置，若儲(chǔ)罐頂部需要安裝兩個(gè)呼吸閥時(shí)，呼吸閥與罐頂中心應(yīng)該對(duì)稱安裝。
3、不銹鋼帶雙接管呼吸閥安裝于儲(chǔ)罐上一般使用1-3個(gè)月，需要定期檢查呼吸閥正負(fù)壓閥盤工作是否靈活，呼吸閥在正常工作時(shí)，會(huì)發(fā)出“吸-吸-吸"的泄壓排氣的聲音，否則，需要將呼吸閥頂部的閥蓋打開，檢查呼吸閥的閥盤是否出現(xiàn)“卡盤"現(xiàn)象。導(dǎo)桿上是否有污垢，若有及時(shí)清理干凈污垢，保證導(dǎo)桿運(yùn)行自如。閥座密封面有無磨損，如有磨損需立即更換，以保證呼吸閥的正常安全運(yùn)行。
4、不銹鋼帶雙接管呼吸閥的正負(fù)壓閥盤是根據(jù)罐內(nèi)的壓力的升降而不斷變化，上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)呼吸閥使用三年時(shí)間后，一般都需要更換呼吸閥內(nèi)部的閥盤，導(dǎo)桿以及閥座的密封面，以保證呼吸閥正常工作，維持儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。
六、化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例的安裝與維護(hù)
在安裝呼吸閥時(shí)，我們需要留意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
呼吸閥應(yīng)安裝在儲(chǔ)罐頂部的最高點(diǎn)，這樣設(shè)計(jì)旨在確保在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力發(fā)生變化時(shí)，氣體能夠順暢地通過呼吸閥進(jìn)行進(jìn)出，從而維持儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力平衡。若需安裝兩個(gè)呼吸閥，應(yīng)采取對(duì)稱布置，以確保壓力的均衡分布，避免出現(xiàn)偏斜情況。
在氮封儲(chǔ)罐上安裝呼吸閥時(shí)，需特別注意氮?dú)夤艿奈恢茫瑧?yīng)確保其遠(yuǎn)離呼吸閥接口，且接管應(yīng)插入罐內(nèi)至少200mm深度。這樣的設(shè)計(jì)旨在防止氮?dú)庵苯油ㄟ^呼吸閥排出，進(jìn)而保持儲(chǔ)罐內(nèi)的氮封狀態(tài)，阻止空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐，從而減少所存儲(chǔ)物質(zhì)的氧化反應(yīng)。
若使用呼吸閥的地區(qū)最冷月份的平均氣溫低于或等于0℃，則呼吸閥必須配備防凍措施。這是為了防止呼吸閥閥盤因凍結(jié)或堵塞而導(dǎo)致儲(chǔ)罐排氣不暢或補(bǔ)氣不足，進(jìn)而造成儲(chǔ)罐低壓或超壓等安全隱患。
在呼吸閥正確安裝后，為了保障其持續(xù)安全運(yùn)行，應(yīng)定期進(jìn)行檢修與維護(hù)。建議至少每半年檢查一次呼吸閥的網(wǎng)面，看是否有堵塞或腐蝕現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)堵塞，應(yīng)及時(shí)清理以保持網(wǎng)面清潔。同時(shí)，盡量每年對(duì)呼吸閥進(jìn)行一次全面檢驗(yàn)，以確保其操作壓力處于正常范圍內(nèi)。對(duì)于年檢不合格的呼吸閥，應(yīng)立即進(jìn)行更換，以避免成為安全隱患，造成重大安全事故。
此外，為了進(jìn)一步防止呼吸閥凍結(jié)或凝結(jié)，可以采取多種措施。例如，安裝加熱系統(tǒng)如電加熱器、蒸汽伴熱線或熱水循環(huán)系統(tǒng)；使用保溫材料如保溫棉或泡沫材料進(jìn)行包裹；選擇具有防凝設(shè)計(jì)的呼吸閥；在低點(diǎn)安裝排水裝置以排出冷凝水；以及定期檢查和維護(hù)呼吸閥及其相關(guān)系統(tǒng)等。這些措施將有助于確保呼吸閥在各種環(huán)境下都能穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。
操作優(yōu)化：通過改進(jìn)儲(chǔ)罐的操作流程，例如減少儲(chǔ)罐的頻繁周轉(zhuǎn)，可以降低儲(chǔ)罐內(nèi)液體的溫度波動(dòng)，進(jìn)而減小呼吸閥凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。
環(huán)境監(jiān)測(cè)：利用溫度傳感器等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控周圍環(huán)境溫度，一旦發(fā)現(xiàn)溫度降至冰點(diǎn)以下，即可及時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)防措施。
七、化工罐區(qū)雙接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例通氣孔及呼吸閥設(shè)置注意事項(xiàng)
通氣孔的應(yīng)用：對(duì)于揮發(fā)性較低、毒性危害程度不高的介質(zhì)，例如柴油、煤油和消防水，適宜采用環(huán)形通氣孔。這類通氣孔通常設(shè)置在拱頂罐罐壁的頂層圈板上，旨在實(shí)現(xiàn)罐內(nèi)與外界大氣的自然通風(fēng)，從而維持儲(chǔ)罐的壓力平衡。
呼吸閥的應(yīng)用：針對(duì)揮發(fā)性強(qiáng)或毒性危害程度較高的介質(zhì)，例如苯、汽油等，應(yīng)在罐頂配備呼吸閥。這些呼吸閥常與內(nèi)浮頂罐協(xié)同使用，且可與氮封系統(tǒng)結(jié)合，以減少介質(zhì)蒸發(fā)、防止外界空氣侵入，從而保持介質(zhì)的純凈并防止其氧化。
呼吸閥與通氣孔的比較：相較于通氣孔，呼吸閥在降低油品損耗和節(jié)約物料方面更為有效。呼吸閥能根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的變化自動(dòng)啟閉，而通氣孔則始終保持開啟狀態(tài)，無法有效防止介質(zhì)的蒸發(fā)和泄漏。避免同時(shí)安裝：需注意，同一儲(chǔ)罐不宜同時(shí)設(shè)置呼吸閥和通氣孔，以免影響呼吸閥調(diào)節(jié)壓力的功能。通氣孔的持續(xù)開啟會(huì)干擾呼吸閥對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)外壓力差的調(diào)控，進(jìn)而降低其使用效果。
