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石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例
接管呼吸閥原油、汽油、煤油、航空油，輕柴油、芳烴、丙烯、氮?dú)獾裙潭斒絻?chǔ)罐上的主要安全設(shè)備，能起到防止蒸發(fā)損耗與保護(hù)儲(chǔ)罐在受超壓或真空時(shí)免遭破壞的作用。帶接管（阻火）呼吸閥是維護(hù)儲(chǔ)罐氣壓平衡，減少介質(zhì)揮發(fā)的安全節(jié)能產(chǎn)品。接管呼吸閥是安裝在固定頂罐上的通風(fēng)及阻火裝置，能起到減少油品蒸發(fā)損耗，控制儲(chǔ)罐壓力平衡和控制火焰的作用。它能對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)外正壓和負(fù)壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。該系列呼吸閥內(nèi)設(shè)有靜電保護(hù)裝置，使得該閥時(shí)刻與罐體保持同等電位。
在SHT 3007-2014石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范中，明確指出了呼吸閥的設(shè)置目的與要求。呼吸閥作為儲(chǔ)罐的重要組成部分，其設(shè)置旨在確保儲(chǔ)罐在各種工況下的安全運(yùn)行。通過(guò)呼吸閥的合理配置，可以有效地控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力變化，防止因壓力波動(dòng)而引發(fā)的安全事故。同時(shí)，規(guī)范還對(duì)呼吸閥的安裝位置、尺寸選擇以及維護(hù)管理等方面提出了具體要求，以確保其能夠穩(wěn)定、可靠地發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
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，以下類(lèi)型的儲(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(lèi)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 甲B、乙類(lèi)液體的固定頂罐應(yīng)設(shè)置阻火器和呼吸閥；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。呼吸閥的安裝旨在保障儲(chǔ)罐系統(tǒng)的安全與環(huán)保，同時(shí)提升物料儲(chǔ)存的經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)合理選擇、安裝及維護(hù)呼吸閥，可充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。呼吸閥的功能包括：
（1）維持儲(chǔ)罐壓力穩(wěn)定：呼吸閥能自動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐內(nèi)外壓力差，確保儲(chǔ)罐在正常操作中免受超壓或真空損害，從而防止罐體結(jié)構(gòu)變形。
（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，產(chǎn)生壓力波動(dòng)。呼吸閥可迅速響應(yīng)，調(diào)節(jié)這些壓力變化，降低介質(zhì)蒸發(fā)和泄漏，從而減輕對(duì)環(huán)境的影響。
（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，確保物料品質(zhì)，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(guò)呼吸閥進(jìn)入儲(chǔ)罐。呼吸閥與阻火器聯(lián)用，可有效預(yù)防因火花或火焰引發(fā)的儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)點(diǎn)燃，確保安全生產(chǎn)。
二、石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例的構(gòu)造與工作原理
呼吸閥作為甲B、乙類(lèi)液體固定頂罐的重要安全設(shè)備，其結(jié)構(gòu)與工作原理對(duì)于保障儲(chǔ)罐系統(tǒng)的安全至關(guān)重要。呼吸閥通常由閥體、閥盤(pán)、彈簧等部件組成，通過(guò)這些部件的巧妙配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)外壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，呼吸閥會(huì)打開(kāi)，釋放壓力；而當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，則會(huì)閉合，保持儲(chǔ)罐的穩(wěn)定。這種精確的工作原理，使得呼吸閥成為維護(hù)儲(chǔ)罐安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵設(shè)備。
呼吸閥產(chǎn)品必須滿足SY/T 0511-2010標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)可參考以下示意圖
儲(chǔ)罐呼吸閥，作為安裝在儲(chǔ)存易揮發(fā)液體如石油、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。它能夠有效防止儲(chǔ)罐因壓力波動(dòng)而變形或受損，同時(shí)降低儲(chǔ)罐內(nèi)液體的揮發(fā)損耗。該呼吸閥的工作原理涵蓋兩個(gè)方面：一是壓力釋放，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度上升導(dǎo)致氣體體積膨脹、壓力升高時(shí)，呼吸閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，釋放多余壓力，避免儲(chǔ)罐過(guò)壓；二是真空吸入，相反情況下，呼吸閥會(huì)打開(kāi)以允許外部空氣進(jìn)入，從而防止儲(chǔ)罐因真空度過(guò)高而塌陷。此外，呼吸閥的呼出和呼入壓力的確定也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通常，常壓儲(chǔ)罐的操作壓力維持在約500Pa(G)，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，這一設(shè)計(jì)既利于減少易揮發(fā)物料的損失，又確保了儲(chǔ)罐的安全。
必須留意的是，若呼吸閥的排氣端管線過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致氣體流動(dòng)阻力增大，或吸閥排氣端管線存在液封，使得呼吸閥排氣端系統(tǒng)背壓升高，那么此時(shí)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(guò)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)產(chǎn)生抽吸作用，使得管網(wǎng)壓力降低甚至出現(xiàn)負(fù)壓，那么則應(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)。這樣不僅有助于減少儲(chǔ)罐內(nèi)物料的揮發(fā)損失，還能確保儲(chǔ)罐免受負(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，即可有效防止儲(chǔ)罐因負(fù)壓而憋脹。
三、石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例呼吸量計(jì)算
在執(zhí)行《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標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我們需要對(duì)呼吸閥的呼吸量進(jìn)行精確計(jì)算。這一計(jì)算不僅關(guān)系到儲(chǔ)罐的正常運(yùn)行，還影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全與效率。通過(guò)合理的呼吸量計(jì)算，我們可以確保呼吸閥在各種工況下都能穩(wěn)定工作，從而保障儲(chǔ)罐的安全與穩(wěn)定。
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，而進(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)各種情況下的呼出與吸入需求。具體來(lái)說(shuō)，它不得小于以下各項(xiàng)呼出量或吸入量之和：
a) 液體出罐時(shí)的最大出液量所導(dǎo)致的空氣吸入量，該量應(yīng)基于液體最大出液量進(jìn)行考慮。
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，該量應(yīng)按最大進(jìn)液量的1.07倍計(jì)算；而對(duì)于閃點(diǎn)(閉口)低于或等于45℃的液體，則應(yīng)按最大進(jìn)液量的2.14倍計(jì)算。此外，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)，罐內(nèi)氣體呼出量也應(yīng)按最大進(jìn)液量進(jìn)行考慮。
c) 因大氣最大溫降導(dǎo)致的罐內(nèi)氣體收縮所吸入的空氣量和因大氣最大溫升導(dǎo)致的罐內(nèi)氣體膨脹所呼出的氣體量，這些量宜參照表5.1.6來(lái)確定。
四、石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例呼吸閥的選用
在確定了呼吸量Q(m3/h)后，結(jié)合氣體的流速u(mài)在3~5m/s的考慮范圍，可以利用公式d=18.81V0.5u-0.5來(lái)計(jì)算呼吸閥的進(jìn)出口管徑。經(jīng)過(guò)向上圓整，最終選擇合適的閥門(mén)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(jiàn)的呼吸閥規(guī)格連接法蘭公稱通徑DN有：50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm以及350mm等多種選擇。同時(shí)，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；后者適用操作溫度為0℃~60℃，型式代號(hào)為P。綜合考慮呼吸閥的尺寸與工作溫度，才能選出設(shè)計(jì)工況需求的呼吸閥。
帶接管呼吸閥應(yīng)用規(guī)范：
1.法蘭標(biāo)準(zhǔn):GB、HG、SH、HGJ、JB、ANSL、JIS等標(biāo)準(zhǔn)。(用戶指定，請(qǐng)注明壓力等級(jí))；
2.檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn):按(石油儲(chǔ)罐呼吸閥)SY7511-87（石油儲(chǔ)罐阻火器阻火性能和試驗(yàn)方法）及GB/T5908-2005﹑ GB/T50160-2012、GB/T13347-92等規(guī)定等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收；或用戶指定標(biāo)準(zhǔn)。
3.主體材質(zhì)：鑄鋼，碳鋼WCB,不銹鋼304SS 316 316L等
4.公稱壓力：0.6MPa 1.0MPa. 1.6MPa 2.5MPa 美標(biāo) 75LB 150LB
石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例
序號(hào) | 品 名 | 型 號(hào) 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 呼吸閥 | 帶呼出接管阻火呼吸閥 HXF-IVZ DN100 150LB | 臺(tái) | 3 |
零部件材料
代號(hào) | 主體材料 | 閥盤(pán)/閥座 | 密封材料 |
Ⅰ | ZG200-400 | 0Cr19Ni9 | F4 |
Ⅱ | ZG0Cr18Ni9 | ZG0Cr18Ni9 | F4 |
Ⅲ | ZG0Cr18Ni9Ti | ZG0Cr18Ni9Ti | F4 |
Ⅳ | ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | F4 |
Ⅴ | ZAlsi7Mg | ZAlsi7Mg | F4 |
通氣量表
代號(hào) | 規(guī)格mm | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 |
壓力等級(jí)P | 通氣量m3/h | ||||||
A | +355 | 25 | 60 | 90 | 190 | 340 | 500 |
-295 | 20 | 50 | 75 | 160 | 280 | 450 | |
B | +980 | 30 | 70 | 100 | 200 | 380 | 600 |
-295 | 20 | 50 | 75 | 160 | 280 | 450 | |
C | +1765 | 40 | 95 | 140 | 280 | 500 | 800 |
-295 | 20 | 50 | 75 | 160 | 280 | 450 | |
允許泄漏量m3/h | ≤0.04 | ≤0.4 | |||||
操作壓力
等級(jí) | A | B | C | D |
呼出壓力 | +355Pa(36mmH2O) | +980Pa(100mmH2O) | +1765Pa(180mmH2O) | 由用戶定 |
吸入壓力 | -295Pa(30mmH2O) | -295Pa(30mmH2O) | -392Pa(40mmH2O) | 由用戶定 |
外形結(jié)構(gòu)圖
主要外形尺寸
DN | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 |
H（HX1） | 280 | 430 | 430 | 530 | 630 | 740 | 820 | 940 |
H（HXF1） | 350 | 500 | 500 | 600 | 700 | 820 | 900 | 1020 |
L | 300 | 450 | 450 | 650 | 850 | 1000 | 1100 | 1250 |
外形結(jié)構(gòu)圖
石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例主要外形尺寸
DN | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 |
H（HX2） | 280 | 430 | 430 | 530 | 630 | 740 |
H（HXF2） | 350 | 500 | 500 | 600 | 700 | 820 |
H1（HX2） | 110 | 180 | 180 | 220 | 260 | 320 |
H1（HXF2） | 180 | 250 | 250 | 290 | 330 | 400 |
L | 320 | 450 | 450 | 620 | 750 | 850 |
外形結(jié)構(gòu)圖
石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例主要外形尺寸
DN | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 |
H（HX3） | 280 | 430 | 430 | 530 | 630 | 740 |
H（HXF3） | 350 | 500 | 500 | 600 | 700 | 820 |
H1（HX3） | 110 | 180 | 180 | 220 | 260 | 320 |
H1（HXF3） | 180 | 250 | 250 | 290 | 330 | 400 |
L | 310 | 450 | 450 | 635 | 800 | 950 |
外形結(jié)構(gòu)圖
石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例主要外形尺寸
DN | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 |
H（HX4） | 280 | 430 | 430 | 530 | 630 | 740 |
H（HXF4） | 350 | 500 | 500 | 600 | 700 | 820 |
H1（HX4） | 110 | 180 | 180 | 220 | 260 | 320 |
H1（HXF4） | 180 | 250 | 250 | 290 | 330 | 400 |
L | 310 | 450 | 450 | 635 | 800 | 950 |
五、石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(yīng)用案例呼吸閥的安裝與維護(hù)
在安裝呼吸閥時(shí)，需要留意以下幾點(diǎn)，以確保其能夠正常工作并延長(zhǎng)使用壽命：
確認(rèn)呼吸閥的尺寸與工作溫度是否符合設(shè)計(jì)要求，選擇合適的規(guī)格進(jìn)行安裝。
遵循制造商提供的安裝指南，確保閥門(mén)正確安裝并緊固可靠。
在安裝過(guò)程中，要注意保護(hù)閥門(mén)的密封面，避免損壞或污染。
定期檢查呼吸閥的工作狀態(tài)，包括閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉是否靈活，以及密封性能是否良好。
維護(hù)時(shí)，應(yīng)清除閥門(mén)內(nèi)部的雜質(zhì)和污垢，保持閥門(mén)的清潔與暢通。
通過(guò)遵循這些安裝與維護(hù)要點(diǎn)，可以確保呼吸閥能夠穩(wěn)定、高效地發(fā)揮作用，為工藝流程提供可靠的保障。
呼吸閥應(yīng)安裝在儲(chǔ)罐頂部的最高點(diǎn)，這樣在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力發(fā)生變化時(shí)，氣體能順暢地通過(guò)呼吸閥進(jìn)行交換，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)進(jìn)行對(duì)稱布置，以確保壓力的均衡分布，避免發(fā)生偏斜。
在氮封儲(chǔ)罐上安裝呼吸閥時(shí)，需確保氮?dú)夤苈愤h(yuǎn)離呼吸閥接口，且接管深入罐內(nèi)至少200mm。此舉旨在防止氮?dú)庵苯咏?jīng)由呼吸閥排出，進(jìn)而維持儲(chǔ)罐內(nèi)的氮封狀態(tài)，阻止空氣的進(jìn)入，從而減少所存物質(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℃，則呼吸閥必須采取防凍措施。這是為了防止呼吸閥閥盤(pán)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)罐低壓或超壓的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
在呼吸閥安裝完畢后，為了確保其持續(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)面的清潔。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之內(nèi)。對(duì)于年檢不合格的呼吸閥，應(yīng)立即進(jìn)行更換，以避免潛在的安全隱患。
為了預(yù)防呼吸閥的凍結(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)，以確保呼吸閥及其周邊管道的溫度始終高于冰點(diǎn)。同時(shí)，使用保溫材料如保溫棉或泡沫材料對(duì)呼吸閥和管道進(jìn)行包裹，以減少熱量損失并防止冷凝。此外，選擇具有防凝設(shè)計(jì)的呼吸閥、在低點(diǎn)安裝排水裝置、定期檢查和維護(hù)呼吸閥等都是有效的預(yù)防措施。在某些情況下，還可以在儲(chǔ)罐內(nèi)加入少量的防凍劑來(lái)降低液體的冰點(diǎn)。
操作優(yōu)化：通過(guò)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)液體溫度的波動(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?chē)h(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。
六、石油化工罐區(qū)帶呼出接管阻火呼吸閥應(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：針對(duì)揮發(fā)性較低、毒性危害程度不高的介質(zhì)，例如柴油、煤油以及消防水，可采用環(huán)形通氣孔。此類(lèi)通氣孔通常被設(shè)置在拱頂罐罐壁的頂層圈板上，旨在通過(guò)自然通風(fēng)來(lái)平衡罐內(nèi)外的壓力。
呼吸閥的應(yīng)用：對(duì)于揮發(fā)性強(qiáng)或毒性較高的介質(zhì)，例如苯、汽油等，則應(yīng)在罐頂配備呼吸閥。這種呼吸閥常與內(nèi)浮頂罐一同使用，且可與氮封系統(tǒng)結(jié)合，以減少介質(zhì)蒸發(fā)和外界空氣的進(jìn)入，從而維持介質(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。這是因?yàn)楹粑y能根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的變化自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉，而通氣孔則始終保持開(kāi)啟狀態(tài)，無(wú)法有效防止介質(zhì)的蒸發(fā)和泄漏。
需注意的事項(xiàng)：在一個(gè)儲(chǔ)罐中，不應(yīng)同時(shí)安裝呼吸閥和設(shè)置通氣孔，因?yàn)檫@樣會(huì)干擾呼吸閥的壓力調(diào)節(jié)功能。通氣孔的持續(xù)開(kāi)啟將使呼吸閥無(wú)法有效地控制儲(chǔ)罐內(nèi)外的壓力差，進(jìn)而影響其使用效果。
