化工固定顶罐呼吸阀设计规范

根据国家标准《油化工企业设计防火规范》（GB50160）之规定，“甲、乙类液体的固定顶罐，应用阻火器和呼吸阀"。可见呼吸阀、阻火器是储罐安全设施。呼吸阀不仅能维持储罐气压平衡，确保储罐在超压或真空时免遭破坏，且能减少罐内介质的挥发和损耗，满足储罐大小呼吸的通气要求。罐区的VOCs治理是罐区安全和环保的重要一环，特别是涉及到易燃易爆介质的储罐，在VOCs治理过程中能不能实现工艺和设备的双重防护呢，答案是肯定的，设备本体的防爆选型是一个要素，在流体输送的管线上安装阻火器则是另一个的要素，本文就重点讲述一下阻火器在罐区VOCs治理工艺中到底该如何选型和布置。

化工固定顶罐呼吸阀设计规范

为了条例清晰，我们将按照工艺流程的上下游顺序来进行依次论述。 首先我们从罐顶开始吧，在罐顶上一般会布置这么几个出口，对空的呼吸阀口，气相连通管口，气相平衡管口，气相回收管口，不带呼吸阀的排放管口，用于氮封的管口，用于检修时惰性气体置换的排空管口，当然对于某个罐来说，不一定全部都有上述几个管口，每种管口在数量上也不一定只有一个，这些都是根据容量和工艺要求进行设置的。那么在标准中，对于上述管口的阻火器设置是怎么规定的呢？我们先来看看《GB/T 20801.6-2020 压力管道规范 工业管道 第6部分：安全防护》中第5.2条的相关规定：化工固定顶罐呼吸阀设计规范“下列设备和管道系统应设置阻火器：

a）可燃液体常压储罐，以及液态烃、LNG等低温储罐的通气口和呼吸阀进、出口及其气相连通管；"我们接着再看《SH-T 3413-2019 石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收》第5章的规定：“5.0.1 当有爆炸性混合物存在的可能且无其他防止火焰传播的设施时，下列管道系统和化工固定顶罐呼吸阀设计规范容器应设置阻火器：

b）具有爆炸性气体的储罐或容器气相空间的开放式通气管；

c）甲B、乙类液体储罐之间气相连通管道的分支管道，储罐顶部油气排放管道的集合管；5.0.3 可燃性气体管道、油罐、容器等上面用于检修时惰化置换的排气管，以及正常操作期间保持关闭的泄压或排放管等可不设置阻火器"最后我们看一下《SH-T 3007-2014 石油化工储运系统罐区设计规范》第5.1.9条的规定：“下列储罐通向大气的通气管或呼吸阀上应安装阻火器：

a）储存甲B、乙、丙A类液体的固定顶储罐和地上卧式储罐；

b）储存甲B、乙类液体的覆土卧式储罐；

c）采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐；

d）内浮顶储罐罐顶中央通气管；"

化工固定顶罐呼吸阀设计规范

参考上述文字的红色加粗部分，基本上规定了需要安装阻火器的范围了，那么在设计中针对上述范围，该怎么进行阻火器选型和布置呢，我就按照安装位置和阻火器类型进行逐项分述。
（1）对于排空的管口（包含带呼吸阀的），此处安装阻火器的目的是阻火外部的火焰或爆炸进入储罐内，所以阻火器紧贴在罐口安装，然后连接呼吸阀或管道，此处采用管端型阻火器，类型为阻爆燃型，耐烧测试需满足2小时以上。呼吸阀由于是对空排放，故呼吸阀出口无须安装阻火器。呼吸阀的进口如果也是对空的，那么进口也无须安装阻火器，如下图。
（2）气相连通管道 上的阻火器采用管道型阻火器，且需具有双向阻火功能，安装位置紧邻罐口安装，且所连通的每个罐顶都需要安装一个。当潜在火源的距离无法确定时，需选择非稳态爆轰型阻火器。另外虽然制造商提供了法兰面至潜在火源的距离参数，但由于试验工况和真实工况的差异，不建议安装稳态爆轰型阻火器。
（3）气相平衡管线一般用于两个罐之间进行物料倒罐时的气相连通，故其阻火器设置基本上与气相连通管道类似，不再叙述。
（4）气体回收管口，如果是单个储罐的气体回收管线，只需要在罐口安装管道型非稳态爆轰阻火器且需满足双向阻火功能。如果是多个储罐的气体回收管线，那么每个罐的罐口都需要安装一个非稳态爆轰阻火器（油气集合管道系统的分支管道）。一般罐顶的气体回收管线都是带单呼阀的，故此时的阻火器安装位置可以选在罐口位置或者单呼阀的出口位置，类型选择具有双向阻火功能的非稳态爆轰阻火器。当然在国外工程公司设计的案例中，也出现过在罐顶的气体回收管线带呼吸阀的，此处的呼吸阀的进口是对空的，其主要目的是为了确保一旦罐内气相空间出现负压的情况，紧急平衡压力用的（如下图）。
（5）氮封管线一般直接与罐顶管口相连，关于氮封管线上是否需要设置阻火器，我在标准中并没有找到明确的说法。在实际的实践中，也没有遇到过氮封管线安装阻火器的实例，下图是韩国设计公司设计的氮封线，并没有安装阻火器。

化工固定顶罐呼吸阀设计规范结构及工作原理

呼吸阀是保护储罐安全的重要附件，安装于灌顶，用于自动控制储罐内外气体通道的启闭，维持储罐的压力平衡，对储罐的超压或超真空起保护作用，又可以在一定范围内降低储罐内介质的蒸发损失。

呼吸阀是利用阀盘（有时阀盘上加重块）的重量，来控制罐内的呼气压力和吸入的真空度。当罐内气体的压力超过油罐的允许压力值时，压力阀即被顶开，混合气从罐内逸出（呼出），使罐内的压力不再增高。当罐内气体的真空度超过储罐的允许真空度时，真空阀即被顶开，吸入空气（吸入）维持储罐压力平衡。压力在一定范围内，储罐不呼吸，所以呼吸阀在一定程度上减少了介质的蒸发损耗。呼吸阀控制的压力和真空度的数值应根据储罐结构本身的允许值来决定。选择呼吸阀型号时，要根据介质收发作业时的最大排量来确定。呼吸阀的直径大于250mm时，可选用两个不超过250mm的呼吸阀。

当罐内气压力大于储罐允许压力时，介质蒸汽经压力阀外逸，此时真空阀处于关闭状态；当罐内气压力小于储罐允许真空度时，新鲜空气通过真空阀进入罐内，此时压力阀处于关闭状态，允许压力（或真空压力）靠调节盘的重量来控制。

化工固定顶罐呼吸阀设计规范机械呼吸阀选择表

化工固定顶罐呼吸阀设计规范呼吸阀主要技术参数

制造、检测标准：按（石油储罐呼吸阀）SY7551（石油储罐阻火器阻火性能和试验方法）GB5908等标准进行制造和验收。

化工固定顶罐呼吸阀设计规范的使用维护

呼吸阀常见故障主要有：漏气、卡死、粘结、堵塞、冻结以及压力阀和真空阀常见开等。

1、漏气：一般是由于锈蚀、硬物划伤阀与阀盘的接触面、阀盘或阀座变形及阀盘导杆倾斜等原因造成。

2、卡死：多发生在由于呼吸阀安装不正确或油罐变形导致阀盘导杆歪斜以及阀杆锈蚀的情况下，阀座在沿导杆上下活动中不能到位，将阀盘卡于导杆某一部位。

3、粘结：是因为有蒸气、水分与沉积于阀盘、阀座、导杆上的尘土等杂物混合发生化学物理变化，久而久之使阀盘与阀座或导杆粘结在一起。

4、堵塞：主要是由于机械呼吸阀长期未保养使用，致使尘土、锈渣等杂物沉积于呼吸阀内火呼吸管内，以及蜂或鸟在呼吸阀口筑巢等原因，使呼吸阀堵塞。

5、冻结：是因为气温变化，空气中的水分在呼吸阀的阀体、阀盘、阀座和导杆等部位凝结，进而结冰，使阀难以开启。

化工固定顶罐呼吸阀设计规范

以上这些故障，有的使呼吸阀达到控制压力时不能动作，造成油罐超压，危及油罐安全；有的则使呼吸阀失去作用，造成大小呼吸失控，从而增加进料的蒸发损耗，使介质质量下降，加重区域大气污染，影响操作人员身体健康，增加区域危险因素。

在例行巡检和每次作业时，要从外观和现象上加强检测分析，及时发现问题，及时解决。如储罐罐体和呼吸阀阀体有无异常变化；储罐进出物料作业时，呼吸阀运行情况是否正常；U型压力计的压表是否正常；封口网有没有破损，是否畅通；储罐管道式呼吸阀阀体有无漏气等。

化工固定顶罐呼吸阀设计规范检查与维护内容

①打开顶盖 , 检查呼吸阀内部的阀盘、阀座、导杆、导孔、弹簧等有无生锈和积垢 , 并进行清洁 , 必要时用煤油清洗。

②检查阀盘活动是否灵活 , 有无卡死现象 , 密封面 ( 阀盘与阀座的接触面 ) 是否良好 , 必要时进行修理 , 由于密封面的材料为有色软金属 , 在对其研磨时 , 要选用较细的研磨剂。

③检查阀体封口网是否完好 , 有无冰冻、堵塞等现象 , 擦去网上的锈污和灰尘 , 保证气体进出畅通。

④检查压盖衬垫是否严密 , 必要时进行更换 , 给螺栓加油。

呼吸阀的检查周期

①全天候阻火呼吸阀在冬季使用时 , 当气温低于 0 ℃以下时 , 每周至少进行一次检查 , 防止阀盘与阀座因寒冷结冰粘住而失灵。

②对于地面罐和半地下罐的全天候防爆呼吸阀 , 每年的一、四季度每月检查两次 , 二、三季度每月检查一次。

③对于油库区的全天候防爆呼吸阀 , 每半年检查一次。

为了维护呼吸阀的安全，必须在一定的时间段内定期为呼吸阀做全面检查保养。

一、首先应该将呼吸阀拆开，认真清洗波纹，防止波纹上的积垢影响呼吸阀的顺畅打开关闭。

二、阻火层的小孔也是必须检查的内容，每一个孔都务必保持通透，不然会影响安全操作。

三、通风口的阀盘是呼吸阀中最灵活也到的部件，所以在维护中必须检查阀盘的灵活程度，以及连接杆是否稳固。

四、阀盘的密封性对呼吸阀来说也是非常重要的，检查压盖衬垫是否严密，所以一旦发现密封性有损坏迹象，要及时换新。检查过程也要注意不能产生新的破坏。注意给螺栓加油。

五、每一个，每次拆卸都要有相应记录，防止关键零件的遗失和损坏。

六、保养周期：一、四季度每月检查两次（防冻结）；其他二、三季度每月检查一次