化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析
加強化學(xué)品罐區(qū)設(shè)備設(shè)施管理。對化學(xué)品罐區(qū)設(shè)備設(shè)施要定期檢查檢測，確保儲罐管線閥門、機泵等設(shè)備設(shè)施完好。加強化學(xué)品儲罐腐蝕監(jiān)控，定期清罐檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕減薄及時處理。確保儲罐安全附件和防雷、防靜電、防汛設(shè)施及消防系統(tǒng)完好；有氮氣保護設(shè)施的儲罐要確保氮封系統(tǒng)完好在用。《SY 5225-2005_石油天然氣鉆井、開發(fā)、儲運防火防爆安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》
第7.4.1.1條 儲油罐呼吸閥、阻火器、液壓安全閥的設(shè)置應(yīng)分別按SY/T 0511、SY/T 0512和SY/T 0525.1執(zhí)行。對安全閥每年至少委托有資格的檢驗機構(gòu)檢驗、校驗一次。
第7.4.1.2條 呼吸閥、液壓安全閥底座應(yīng)裝設(shè)阻火器，呼吸閥、液壓安全閥冬季每月至少檢查二次，每年進行一次校驗。阻火器每季至少檢查一次。呼吸閥靈活好用。液壓安全閥的油位符合要求，油質(zhì)合格。阻火器阻火層完好，無油泥堵塞現(xiàn)象。 
常壓及低壓儲罐是石油化工行業(yè)的常用設(shè)備。呼吸閥能夠在儲罐超壓或者接近真空的工況下通過呼氣或者吸氣而使儲罐壓力保持在設(shè)計壓力范圍內(nèi)，從而避免鼓罐或者癟罐的情況發(fā)生，減少罐內(nèi)物料的損耗。同時安裝呼吸閥也能減少揮發(fā)性物料的泄露，降低對外部環(huán)境的污染，減少安全隱患。《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB50160-2008）中更有規(guī)定，“甲B、乙類液體的固定頂罐應(yīng)設(shè)阻火器和呼吸閥"。阻火器與呼吸閥連用可以防止火焰進入儲罐避免爆炸發(fā)生。因此呼吸閥作為石油儲罐的附件是。氮封裝置主要用于保持容器頂部保護氣（一般為氮氣）的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)，被氧化，以及容器的安全。特別適用于大型儲罐的氣封保護系統(tǒng)。該產(chǎn)品具有節(jié)能環(huán)保、動作靈敏、運行可靠、操作簡單和維修方便等特點。參照常見的提供設(shè)計的氮氣系統(tǒng)裝置方案，儲罐氮封系統(tǒng)裝置一般主要包含氮封閥，泄氮閥和呼吸閥
 1 化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析呼吸閥啟動原因
呼吸閥是由呼氣閥和吸氣閥兩部分組成。通常情況下呼吸閥是封閉不動的，只有在儲罐超壓或者真空的情況才會開啟。以下幾點為比較普遍的開啟原因,也就是造成真空或者超壓的條件：
1）液體出入儲罐。液體流出儲罐，儲罐內(nèi)氣相空間增大，壓力降低，會導(dǎo)致吸氣閥開啟吸入外部氣體，用以提高儲罐壓力。液體進入儲罐，汽化蒸汽增多，儲罐壓力增大，導(dǎo)致呼氣閥開啟呼出多余的氣體降低儲罐壓力。
2）天氣變化引起的儲罐呼吸。氣溫降低或者大風(fēng)、降雨等其他天氣變化會引起儲罐內(nèi)氣體的壓縮或者冷凝，儲罐壓力降低，從而導(dǎo)致吸氣閥開啟。氣溫升高或者其他天氣變化（熱效應(yīng)）會引起儲罐內(nèi)氣體膨脹或者液體汽化，儲罐壓力升高，從而導(dǎo)致呼吸閥打開。
3）當(dāng)儲罐吸收了外部火災(zāi)產(chǎn)生的熱量，造成液體汽化以及氣體膨脹，儲罐壓力增大，呼氣閥開啟，儲罐呼出內(nèi)部多余氣體。
4）由于設(shè)備故障或者操作錯誤而導(dǎo)致的其他情況。
當(dāng)以上條件有一個存在或幾個同時發(fā)生并達(dá)到了呼吸閥的開啟壓力，呼吸閥即開始工作，降低超壓或者真空度，可以達(dá)到保護儲罐的目的。
2 化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析呼吸量的計算
儲罐的呼吸量應(yīng)至少為進出物料量與熱效應(yīng)引起的通氣量之和。目前還沒有國家通用的標(biāo)準(zhǔn)算法來計算呼吸量。結(jié)合日本通氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)HPIS-G-103-1997，美國標(biāo)準(zhǔn)API Std 2000-2009,以及以往項目的經(jīng)驗，以下為我們在項目中應(yīng)用的計算公式。式中進出物料的通氣量系數(shù)借鑒API Std2000，并按照該標(biāo)準(zhǔn)以37.8℃為閃點分界點。而由于熱效應(yīng)引起的通氣量變化則參考了日本通氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的系數(shù)值。 
1）閃點低于37.8℃的物料：
Qi=0.94Vo+Qt
Qo=2.02Vi+Qt
2）閃點高于37.8℃的物料：
Qi=0.94Vo+Qt
Qo=1.01Vi+0.6Qt
式中[3]：
Qi——吸入時總通氣量，單位為m3/h;
Qo——呼出時總通氣量，單位為m3/h;
Qt——在吸氣或排氣的同時，由于天氣變化引起的通氣量，即熱呼吸通氣量，單位為m3/h;
Vi——最大進料量，單位為m3/h;
Vo——最大出料量，單位為m3/h;
對于容積小于3180m3的儲罐，以上兩式中的Qt=0.169V。V為儲罐總?cè)莘e。
表1為熱效應(yīng)引起的儲罐呼吸量變化表。
3 化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析呼吸壓力的確定
呼吸閥的起跳壓力應(yīng)低于儲罐的設(shè)計壓力，從而保護儲罐不被破壞[4]。大多數(shù)的常壓儲罐設(shè)計壓力通常在-500Pa～2000Pa(G)。根據(jù)SY/ T 0511.1-2010，呼吸閥的開啟壓力等級分為五級，具體見表2。由表2可見，通常情況下呼吸閥的負(fù)壓吸入壓力設(shè)成-295Pa是符合絕大部分儲罐的。
4 化工儲罐呼吸閥呼氣量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(dāng)?shù)拈y門尺寸。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。
同時也要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(jié)合呼吸閥的尺寸與工作溫度，選出設(shè)計工況的呼吸閥。
5 化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析的安裝與維護
呼吸閥的安裝需要注意以下幾點。
1）呼吸閥需要安裝在儲罐頂部的最高點，也就是罐內(nèi)氣相空間的最高點。這樣能使氣體以最直接的通道通向呼吸閥。如果需要安裝兩個呼吸閥時，應(yīng)以儲罐頂點為中心對稱布置。
2）如果呼吸閥安裝在氮封的儲罐上，氮氣供氣管的接管位置一定要遠(yuǎn)離呼吸閥接口，且接管插入罐內(nèi)200mm，以防氮氣進罐后直接排出而起不到氮封的作用。
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(dǎo)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。
在呼吸閥正確安裝后，為了能夠使其安全持續(xù)地運行，應(yīng)注意后期的檢修與維護。至少每半年檢查一次呼吸閥的網(wǎng)面是否堵塞或腐蝕。如果發(fā)現(xiàn)有堵塞應(yīng)即時清理確保網(wǎng)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(yīng)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。 
化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析 儲罐氮封系統(tǒng)裝置(氮封閥泄氮閥呼吸閥)是一套自力式微壓力控制系統(tǒng)，主要用于保持容器頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接觸，防止物料揮發(fā)，被告氧化，以及容器的安全。氮封裝置特別適合用于各類大型儲罐的氣封保護系統(tǒng)。氮封裝置產(chǎn)品具有節(jié)能，動作靈敏，運行可靠，操作與維修方便等特點，氮封裝置廣泛應(yīng)用于石油，化工等行業(yè)，產(chǎn)品特點無需外加能源，在無電無氣的場合工作。
當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過設(shè)定值時，的供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開(罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開)，將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲罐內(nèi)壓力降低時，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮氣。供氮閥閥前壓力較好在2 .5Mpa 以下，現(xiàn)場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一只自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至1 Mpa 以下，以提高可靠性和使用效果。特點： 氮封裝置的供(泄)氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從1-50KP，100mm H20 需調(diào)整到50mm H20 ，可通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達(dá)到需要新設(shè)定的工藝值。
三、關(guān)于化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析維護保養(yǎng)建議：
1. 呼吸閥常見故障主要有：漏氣、卡死、粘結(jié)、堵塞、凍結(jié)以及壓力閥和真空閥常開等。
（1） 漏氣：一般是由于銹蝕、硬物劃傷閥與閥盤的接觸面、閥盤或閥座變形以及閥盤導(dǎo)桿傾斜等原因造成。
（2）卡死：多發(fā)生在由于呼吸閥安裝不正確或油罐變形導(dǎo)致閥盤導(dǎo)桿歪斜以及閥桿銹蝕的情況下，閥座在沿導(dǎo)桿上下活動中不能到位，將閥盤卡于導(dǎo)桿某一部位。
（3）粘接：是因為油蒸氣、水分與沉積于閥盤、閥座、導(dǎo)桿上的塵土等雜物混合發(fā)生化學(xué)物理變化，久而久之使閥盤與閥座或?qū)U粘結(jié)在一起。
（4）堵塞：主要是由于機械呼吸閥長期未保養(yǎng)使用，致使塵土、銹渣等雜物沉積于呼吸閥內(nèi)或呼吸管內(nèi)，以及蜂或鳥在呼吸閥口筑巢等原因，使呼吸閥堵塞。
（5）呼吸閥凍結(jié)：是因為氣溫變化，空氣中的水分在呼吸閥的閥體、閥盤、閥座和導(dǎo)桿等部位凝結(jié)，進而結(jié)冰，使閥難以開啟。
2．化工儲罐呼吸閥呼氣量計算選型分析定期檢查內(nèi)容
（1）檢查是否存在常開、漏氣、卡死、粘結(jié)、堵塞、冰凍、生銹等現(xiàn)象；
（2）檢查密封襯墊是否漏氣，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)予更換；
（3）檢查閥盤能否靈活的轉(zhuǎn)動有沒有出現(xiàn)卡死的故障；
（4）檢查閥體封口網(wǎng)是否出現(xiàn)冰凍、堵塞現(xiàn)象和網(wǎng)上是否附著有灰塵或污垢；
（5）檢查閥盤、閥座、導(dǎo)桿、導(dǎo)風(fēng)彈簧等金屬部件是否出現(xiàn)生銹和積垢現(xiàn)象可以使用煤油清洗。
（6）在儲罐進出物料作業(yè)時，檢查呼吸閥運行情況是否正常。
3. 呼吸閥每年應(yīng)定期校正1次，校正的方法參照SY/T 0511.1-2010《石油儲罐附件 第1部分 呼吸閥》進行。呼吸閥設(shè)定值調(diào)整：在上述設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定置。
我們可以結(jié)合一些具有代表性的產(chǎn)品來分析，世界上有名的氮封裝置品牌，供氮閥，泄氮閥，呼吸閥品牌，它的氮封裝置特點：氮封裝置無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源，引入壓力閥的指揮器以控制壓力閥芯位置，改變流經(jīng)閥門介質(zhì)流量，使閥門后端壓力保持恒定。
氮封裝置由供氮閥、 泄氮閥、 呼吸閥 組成，供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮閥由內(nèi)反饋的壓開型微壓調(diào)節(jié)閥組成，通過氮封裝置較好控制。當(dāng)儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力升至高于泄氮閥壓力設(shè)定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氮閥壓力設(shè)定點時，自動關(guān)閉。當(dāng)儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積加大，罐內(nèi)壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內(nèi)注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，升至供氮閥壓力設(shè)定點，自動關(guān)閉。
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