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一、化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定設(shè)置目的和要求
SHT 3007-2014 石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范ZFQ-1不銹鋼阻火呼吸閥集阻火器與呼吸閥為一體，其新穎的結(jié)構(gòu)為。是石化儲罐的新型安全設(shè)備，其是阻火呼吸性能好，重量輕，使用方便。該產(chǎn)品適用于儲存內(nèi)點(diǎn)低于28 ℃的甲類油品和閃點(diǎn)低于 60 ℃的乙類油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機(jī)油、原油等油品及性質(zhì)相同的化工產(chǎn)品儲罐使用。亦可作為阻火單呼或單吸閥。
產(chǎn)品特點(diǎn)
1、殼體選用不銹鋼、鑄鋼和鋁合金，耐腐蝕性好；
2、閥盤采用四氟材料，耐低溫，防凍性能好；
3、結(jié)構(gòu)簡單，易檢修，安全方便。
4、性能符合石油工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) SY7511-87 規(guī)定。
工作原理
呼吸閥由壓力閥和真空閥組成，安裝于貨油艙透氣管上，能隨貨油艙內(nèi)油氣正負(fù)壓變化而自動啟閉，使貨油艙內(nèi)外氣壓差保持在允許值范圍內(nèi)。當(dāng)罐內(nèi)介質(zhì)的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內(nèi)時，呼吸閥不工作，保持油罐的密閉性；當(dāng)往罐內(nèi)補(bǔ)充介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力升高，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(nèi)壓力不在繼續(xù)增高；罐外的大氣將頂開呼吸閥的負(fù)壓閥盤。
產(chǎn)品作用
ZFQ-1不銹鋼阻火呼吸閥安裝在儲罐頂部，是解決罐內(nèi)正壓，負(fù)壓的氣體，使罐內(nèi)的液體進(jìn)出沒有受到阻礙，當(dāng)外液體輸入罐內(nèi)時有大量的氣體往外呼(稱正壓)。如罐內(nèi)液體往外輸出時罐內(nèi)必須從外空氣吸進(jìn)罐內(nèi)(稱負(fù)壓)。如停止工作時呼吸閥自動關(guān)閉不會把罐內(nèi)液氣往外泄漏，使罐內(nèi)的液體質(zhì)量得到了有利的保障。
適用范圍
ZFQ-1不銹鋼阻火呼吸閥適用于儲存閃點(diǎn)低于 28 ℃的甲類油品和閃點(diǎn)低于 60 ℃的乙類油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機(jī)油、原油等油品及性質(zhì)相同的化工產(chǎn)品儲罐。全天候呼吸閥可與ZGB波紋阻火器配套使用。
5.1.3化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定下列儲罐通向大氣的通氣管上應(yīng)設(shè)呼吸閥：
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?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的儲罐。
GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）
6.2.19 甲B、乙類液體的固定頂罐應(yīng)設(shè)阻火器和呼吸閥；對于采用氮?dú)饣蚱渌麣怏w氣封的甲B、乙類液體的儲罐還應(yīng)設(shè)置事故泄壓 設(shè)備。
儲罐上安裝呼吸閥是為了確保儲罐系統(tǒng)的安全性和環(huán)境保護(hù)，同時也有助于提高物料儲存的經(jīng)濟(jì)效益。通過正確選擇、安裝和維護(hù)呼吸閥，可以限度地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，同時減少潛在的風(fēng)險。
（1）保護(hù)儲罐免遭超壓和真空的危險：呼吸閥通過自動調(diào)節(jié)儲罐內(nèi)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(jié)構(gòu)性損壞，如罐體鼓包或塌陷。
（2）減少揮發(fā)性介質(zhì)的泄漏：儲罐內(nèi)存儲的揮發(fā)性介質(zhì)在溫度變化時會發(fā)生膨脹或收縮，導(dǎo)致壓力變化。呼吸閥能夠及時調(diào)節(jié)這些壓力變化，減少介質(zhì)的蒸發(fā)和泄漏，從而降低對環(huán)境的污染。
（3）與氣封系統(tǒng)連用：呼吸閥可以與氮封或其他氣體封閉系統(tǒng)結(jié)合使用，這樣可以進(jìn)一步減少儲罐內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)損失，同時防止外界空氣進(jìn)入儲罐，避免物料氧化或污染，這對于保持物料的質(zhì)量和防止化學(xué)反應(yīng)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(jìn)入儲罐。當(dāng)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(nèi)介質(zhì)點(diǎn)燃，從而避免爆炸事故的發(fā)生。
二、化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定呼吸閥結(jié)構(gòu)與工作原理
1.呼吸閥產(chǎn)品應(yīng)符合SY/T 0511-2010標(biāo)準(zhǔn)要求，其結(jié)構(gòu)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(xué)品等）的固定頂儲罐上的安全附件，它的主要作用是調(diào)節(jié)儲罐內(nèi)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(nèi)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(dāng)儲罐內(nèi)溫度升高，導(dǎo)致罐內(nèi)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(dāng)儲罐內(nèi)溫度降低，罐內(nèi)氣體收縮，壓力降低時，呼吸閥會打開，允許外部空氣進(jìn)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、化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定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(shè)計壓力通常為-500Pa~2000Pa(G)。
對應(yīng)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(xiàn)超壓的風(fēng)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(dǎo)致呼吸閥排氣端系統(tǒng)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(shè)定呼出壓力加上呼出管網(wǎng)系統(tǒng)的背壓(動背壓+靜背壓),還要考慮呼吸閥結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致的延遲起跳超壓，只有上述加和值小于儲罐的正壓設(shè)計壓力,這樣才能避免儲罐出現(xiàn)超壓鼓罐的風(fēng)險。
反之,如果呼吸閥排氣端管線直接接到風(fēng)機(jī)入口,風(fēng)機(jī)對呼吸閥排氣管網(wǎng)有抽吸作用,導(dǎo)致呼吸閥排氣端管網(wǎng)壓力降低,甚至為負(fù)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(fēng)機(jī)的抽負(fù)作用,以減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā)損失,保證儲罐免受負(fù)壓風(fēng)險。同時，由于通常情況下,儲罐設(shè)計的耐負(fù)壓值為-500Pa,故儲罐吸閥的負(fù)壓吸入壓力設(shè)置成常規(guī)的-295Pa是可以保證儲罐免受負(fù)壓而憋罐的。
四、化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定呼吸閥呼吸量計算
根據(jù)《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007-2014
5.1.4 呼吸閥的排氣壓力應(yīng)小于儲罐的設(shè)計正壓力，呼吸閥的進(jìn)氣壓力應(yīng)高于儲罐的設(shè)計負(fù)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(yīng)按液體出液量考慮；
b)液體進(jìn)入固定頂儲罐時所造成的罐內(nèi)液體氣體呼出量，當(dāng)液體閃點(diǎn)(閉口)高于45℃時， 應(yīng)按進(jìn)液量的1.07倍考慮；當(dāng)液體閃點(diǎn)(閉口)低于或等于45℃時，應(yīng)按進(jìn)液 量的2.14倍考慮。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)浮頂儲罐時所造成的罐內(nèi)氣體呼出量，應(yīng)按進(jìn)液量考慮；
c)因大氣溫降導(dǎo)致罐內(nèi)氣體收縮所造成儲罐吸入的空氣量和因大氣溫升導(dǎo)致罐內(nèi)氣 體膨脹而呼出的氣體，宜按表5.1.6確定。
五、化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定呼吸閥的選用
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(jìn)出口管徑,通過向上圓整,選擇適當(dāng)?shù)拈y門尺寸。當(dāng)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(jié)合呼吸閥的尺寸與工作溫度,選出設(shè)計工況的呼吸閥。
化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定操作壓力
| 壓力 | 等級 | |||
| A | B | C | D | |
| 呼出壓力 | +355Pa(36mmH20) | +980Pa(100mmH20) | +1765Pa(180mmH20) | 特殊指定 |
| 吸入壓力 | -295Pa(30mmH20) | -295Pa(30mmH20) | -392Pa(40mmH20) | 特殊指定 |
通氣量表
| 代號 | 規(guī)格mm | 50 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 |
| 壓力等級Pa | 通氣量m3/h | ||||||
| A | +335 | 25 | 60 | 90 | 190 | 340 | 550 |
| -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 | |
| 標(biāo)準(zhǔn)允許泄漏量m3/h | ≤0.04 | ≤0.4 | |||||
材料代號
| 代號 | 材料 | ||||||
| Ⅰ | ZALSi7Mg | 鑄鋁合金 | 鋁合金 | 1Cr13 | 304 | 聚四氟乙烯 | 油品 |
| Ⅱ | CS | 碳鋼 | 304 | 304 | 304 | 聚四氟乙烯 | 油品、化工品 |
| Ⅲ | OCr18Ni9 | SS304 | 304 | 304 | 304 | 聚四氟乙烯 | 化工品 |
| Ⅳ | 00Cr19Ni11 | SS304L | 304L | 304L | 304L | 聚四氟乙烯 | 化工品 |
| Ⅴ | 0Cr17Ni12Mo2 | SS316 | 316 | 316 | 316 | 聚四氟乙烯 | 化工品 |
| Ⅵ | 00Cr17Ni14Mo2 | SS316L | 316L | 316L | 316L | 聚四氟乙烯 | 化工品 |
主要零部件
| 閥體材料 | WCB、304、316、鋁合金 |
| 正壓閥盤材料 | 304、316、鋁合金 |
| 負(fù)壓閥盤材料 | 304、316、四氟PTFE |
| 環(huán)境溫度 ℃ | -30~60 |
外形結(jié)構(gòu)圖
化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定主要外形尺寸
| 通徑 | 型號 | H | L | D | D1 | D2 |
| DN50 | ZFQ-50 | 205 | 160 | Φ140 | Φ110 | Φ90 |
| DN80 | ZFQ-80 | 250 | 205 | Φ185 | Φ150 | Φ125 |
| DN100 | ZFQ-100 | 270 | 225 | Φ205 | Φ170 | Φ145 |
| DN150 | ZFQ-150 | 320 | 295 | Φ260 | Φ200 | Φ200 |
| DN200 | ZFQ-200 | 340 | 330 | Φ315 | Φ225 | Φ225 |
| DN250 | ZFQ-250 | 768 | 666 | Φ370 | Φ310 | Φ310 |
| DN300 | ZFQ-300 | 840 | 704 | Φ435 | Φ395 | Φ362 |
使用說明
1、呼吸閥應(yīng)安裝在儲罐氣源的點(diǎn)，以降低物料蒸發(fā)損耗和以便順利地提供通向呼吸閥最直接和的通道。通常對于立式罐，呼吸閥應(yīng)盡量安裝在罐頂頂板范圍內(nèi)，對于罐頂需設(shè)隔熱層的儲罐、可安裝在梯子平臺附近；
2、當(dāng)需要安裝兩個呼吸閥時，它們與罐頂中心應(yīng)對稱布置；
3、若呼吸閥用在氮封罐上，則氮?dú)夤夤艿慕庸芪恢脩?yīng)遠(yuǎn)離呼吸閥接口，并由罐頂部插入儲罐內(nèi)約 200mm ，這樣氮?dú)膺M(jìn)罐后不直接排出，達(dá)到氮封的目的。
維護(hù)保養(yǎng)
為了呼吸閥使用安全，應(yīng)在3-6個月內(nèi)定期將波紋阻火層拆下，清洗干凈，保證阻火層上每個孔暢通，防止堵塞，確保安全正常使用。定期檢查通風(fēng)氣正、負(fù)閥盤動作是否靈活，導(dǎo)桿及閥盤接觸密封面有無損壞，如有損壞應(yīng)立即調(diào)換。在檢查維護(hù)重新安裝時，應(yīng)保證閥內(nèi)各結(jié)合面嚴(yán)密配合，閥盤升降靈活。新閥啟用時，應(yīng)安裝前清除閥盤間的防震物，否則呼吸閥將失靈。
六、化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定呼吸閥安裝與維護(hù)：
呼吸閥的安裝需要注意以下幾點(diǎn)：
1)呼吸閥應(yīng)該安裝在儲罐頂部的點(diǎn)，這樣可以確保在儲罐內(nèi)壓力變化時，氣體能夠順利地通過呼吸閥進(jìn)出，維持儲罐內(nèi)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?dú)夤艿奈恢眠h(yuǎn)離呼吸閥接口且接管插人罐內(nèi)200mm。目的是為了防止氮?dú)庵苯油ㄟ^呼吸閥排出，從而保持儲罐內(nèi)的氮封狀態(tài)，防止空氣進(jìn)入儲罐，減少所存儲物質(zhì)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(dǎo)致儲罐排氣不暢或補(bǔ)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(yùn)行,應(yīng)注意后期的檢修與維護(hù)。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。
5）補(bǔ)充知識：為了防止呼吸閥凍結(jié)或凝結(jié)，可以采取以下措施：
化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定
加熱系統(tǒng)：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)，以確保呼吸閥及其附近的管道保持在一個高于冰點(diǎn)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(guān)的管道，以減少熱量損失，防止冷凝。
防凝設(shè)計：選擇具有防凝設(shè)計的呼吸閥，例如，閥體和閥座材料能夠承受低溫，或者設(shè)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(diǎn)安裝排水裝置，以便排出冷凝水，防止水結(jié)冰堵塞通道。
定期檢查和維護(hù)：定期檢查和維護(hù)呼吸閥，確保加熱系統(tǒng)正常工作，保溫材料完好無損，以及排水系統(tǒng)暢通。
使用防凍劑：在某些情況下，可以在儲罐內(nèi)加入少量的防凍劑，以降低液體的冰點(diǎn)，從而減少呼吸閥凍結(jié)的風(fēng)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(jié)的風(fēng)險。
操作優(yōu)化：優(yōu)化儲罐的操作流程，如減少儲罐的周轉(zhuǎn)次數(shù)，以減少儲罐內(nèi)液體的溫度波動，從而降低呼吸閥凍結(jié)的風(fēng)險。
環(huán)境監(jiān)測：使用溫度傳感器等設(shè)備監(jiān)測環(huán)境溫度，以便在溫度降至冰點(diǎn)以下時采取預(yù)防措施。
七、化工罐阻火呼吸閥呼出呼入壓力計算的確定通氣孔及呼吸閥設(shè)置注意事項
通氣孔的應(yīng)用：對于揮發(fā)性較小、毒性危害程度較低的介質(zhì)，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(shè)置在拱頂罐罐壁頂層圈板上，以實現(xiàn)罐內(nèi)與大氣之間的自然通風(fēng)，從而維持壓力平衡。
呼吸閥的應(yīng)用：對于揮發(fā)性較強(qiáng)或毒性危害程度較高的介質(zhì)，如苯、汽油等，應(yīng)在罐頂設(shè)置呼吸閥。這些呼吸閥通常與內(nèi)浮頂罐配合使用，并可與氮封系統(tǒng)結(jié)合，以減少介質(zhì)蒸發(fā)和外界空氣的進(jìn)入，保持介質(zhì)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(nèi)壓力變化時自動開啟和關(guān)閉，而通氣孔則始終開放，無法防止介質(zhì)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(yīng)同時安裝呼吸閥和設(shè)置通氣孔，因為這樣會導(dǎo)致呼吸閥失去其調(diào)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(nèi)外的壓力差，從而降低其效果。
