石化储罐呼吸阀计算选型分析

根据中国《石油化工设计防火规范》(GB50160-92)的规定：“甲、乙类液体的固定顶罐，应设阻火器和呼吸阀"，为了满足这一要求，（防火）呼吸阀完整系列。该阀具有造型科学新颖、规格型号齐全，结构紧凑、重量轻、通风量大、泄露小等优点。产品结构有呼吸型、单呼型、单吸型、异径型、夹套型，各种结构型式均可与阻火器组合构造，也可配制所需的呼、吸端接管，同时对油品、化工品、食品不同介质的储罐采用不同材质制造，各类储运系统工艺要求，并可以免费为客户提供呼吸阀选型服务，使用户购买满意，使用放心。

呼吸阀是一种用于石油、化工、天然气等行业的低压保护设备，它可用来保持储罐压力始终处于正常状态，降低储罐内挥发性液体的蒸发损失，并保持储罐免受超压或超真空的破坏，对安全和环保均起到一定的促进作。

根据（ GB50160-2008）石油化工企业设计防火规范的规定，甲B、乙类液体的固定顶罐，应设置阻火器和呼吸阀。先根据设置呼吸阀的具体场合的工况条件和规定的计算方法或公式确定呼吸阀的呼吸量，然后，对照呼吸阀制造厂提供的各种规定的不同定压值的性能曲线，选用呼吸阀尺寸。也就决定了呼吸阀的起跳压力和通气压力。当单个的呼吸量不能满足要求时，可设置两个以上的呼吸阀。

    目前已生产的呼吸阀一般都不附产品的性能曲线，但也不能按照理论计算进行选用。可根据《石油化工企业储运系统罐区设计规范》(SH 3007)按进（出）储罐的zui大液体量(m3h)选用呼瑷阀的规格尺寸。

1 石化储罐呼吸阀计算选型分析的作用原理

呼吸阀由压力阀和真空阀组成，安装于常压或低压储罐上，能随罐内正负压变化而自动启闭，使罐内外气压差保持在允许值范围内。呼吸阀能够维护储罐气压平衡，充分利用储罐本身的承压能力来减少介质排放，利用正负压阀盘的重量来控制储罐的排气正压和吸气负压。当罐内介质的压力在呼吸阀的控制操作压力范围之内时，呼吸阀不工作，保持罐的密闭性；当向罐内补充介质，使罐内上部气体空间的压力升高，达到呼吸阀的操作正压时，压力阀被顶开，气体从呼吸阀呼出口逸出，使罐内压力不再继续增高；当向罐外抽出介质，使罐内上部气体空间的压力下降，达到呼吸阀的操作负压时，罐外的大气将呼吸阀的负压阀盘顶开，外界气体进入罐内，使罐内的压力不再继续下降，罐内与罐外的气压平衡，从而保护了储罐。简言之，呼吸阀能够在泵注入、抽出介质或热交换的条件下提供压力或真空泄放，从而防止储罐破裂或被抽瘪。

2 石化储罐呼吸阀计算选型分析产生超压和真空的原因

只有正确的确定呼吸阀的呼吸量，才能选择合适的呼吸阀。呼吸阀的设计计算通常依据 API2000常压储罐和低压储罐的泄放。确定呼吸量应首先对储罐可能引起超压和真空的工况逐一进行分析，可分为正常操作，非正常工况和事故工况。

3 石化储罐呼吸阀计算选型分析呼吸量的确定

呼吸阀适用于操作压力从真空～ 0.1MPa(G)的地上液体石油储罐或石油产品储罐以及地上、地下低温储罐。该类储罐进出物料以及热效应所引起的呼吸气量见表2和表3，遭遇火灾时，储罐的紧急排放量按表4的规定或由计算公式得出。

对于设计压力＞ 7KPa（G）或≤103.4KPa（G）的储罐和容器，当挥发性液体液面面积大于260m2且遭遇火灾时，总的排气量可按下式计算。G=208.2FA0.82m3/h式中， G为排气量，m3/h ；F为环境系数(见API2000附录部分)；A为挥发性液体液面面积，m2。   

石化储罐呼吸阀计算选型分析呼吸排放计算方式：

呼吸排放计算：固定顶罐的呼吸排放可用下式估算其污染物的排放量：

LB=0.191×M（P/（100910-P））^0.68×D^1.73×H^0.51×△T^0.45×FP×C×KC

式中：LB-固定顶罐的呼吸排放量（Kg/a）；

M-储罐内蒸气的分子量；

P-在大量液体状态下，真实的蒸气压力（Pa）；

D-罐的直径（m）；

H-平均蒸气空间高度（m）；

△T-一天之内的平均温度差（℃）；

FP-涂层因子（无量纲），根据油漆状况取值在1~1.5之间；

C-用于小直径罐的调节因子（无量纲）;直径在0~9m之间的罐体，C=1-0.0123(D-9)^2 ; 罐径大于9m的C=1；

KC-产品因子（石油原油KC取0.65，其他的有机液体取1.0）

储罐呼吸阀工作排放计算：工作排放是由于人为的装料与卸料而产生的损失。因装料的结果，罐内压力超过释

放压力时，蒸气从罐内压出；而卸料损失发生于液面排出，空气被抽入罐体内，因空气变成有机蒸气饱和的气

体而膨胀，因而超过蒸气空间容纳的能力。

可由下式估算固定顶罐的工作排放：

LW=4.188×10^-7×M×P×KN×KC

式中：LW-固定顶罐的工作损失（Kg/m3投入量）

KN-周转因子（无量纲），取值按年周转次数（K）确定。周转次数=年投入量/罐容量

K<=36,KN=1 36

K>220,KN=0.26

 ◆石化储罐呼吸阀计算选型分析本体材料和适用介质

 
     ◆石化储罐呼吸阀计算选型分析操作压力
 

 
    ◆石化储罐呼吸阀计算选型分析呼吸阀通气量和泄漏量
 

4 石化储罐呼吸阀计算选型分析的选用

根据 SH/T3007-2014石油化工储运系统罐区设计规范，及SY/T0511.1-2010石油储罐附件第1部分：呼吸阀中的规定，呼吸阀规格尺寸的选用原则如下。

（ 1）参照规范，按照呼吸阀的通气量来选择呼吸阀的规格尺寸及数量。

（ 2）对照呼吸阀制造厂家提供的各种规格的呼吸阀在各种压力等级下呼出或吸入的性能曲线，选用呼吸阀规格尺寸。

（ 3）呼吸阀的起跳压力应低于该呼吸阀所在储罐的设计压力，从而保护储罐不受损坏，但应高于该储罐的操作压力，以确保储罐的正常操作。

石化储罐呼吸阀计算选型分析选型时主要考虑以下因素：

1、考虑火灾时罐体受热引发的管内液体蒸发量增加造成的呼出量。

2、气候影响下，罐体内蒸汽压的增加减少，造成的热效应呼吸量。

3、北方寒冷地区选型应选用防水型呼吸阀。 

4、进出罐的最大液体量

为保证呼吸阀正常运作，确保储罐安全，现介绍几种方法和注意事项：

1、先打开上盖紧固螺栓，将上盖垂直往上提到一定高度后，拿出呼出阀和吸入阀，检查阀面是否有污垢、油渍，

可用棉纱擦掉；然后检查呼、吸阀座，清理干净后将原阀盘放好，对中导杆，拧紧上盖即可。

2、呼吸阀的检查、清洗，应先将蒸 汽和冷凝水接口的法兰先松开，其办法亦同。

3、在检查过程中，如发现阀盘有腐蚀现象，应将其报废、更换。

4、定期检查，一般来讲三个月至半年检查一次，有条件单位，使用2年后应将呼吸阀卸下，做呼吸定压检查和密封性能检测，如有不符合要求而难以调整的可与厂家联系以求解决办法。

5 石化储罐呼吸阀计算选型分析结论

呼吸阀是常压、低压储罐中的安全附件。通过计算呼吸阀的呼吸量，进而确定呼吸阀的规格和数量。