石油化工储罐呼吸阀计算选型分析

标准方案：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）储罐的大液体量(m3h)选用呼瑷阀的规格尺寸。确认容器设计的低压力和容器许可的高压力，也就是负压和正压的确定，操作压力范围：正压：负压：  ,呼吸阀产品符合SY/T0511-1996标准要求，分为普通型和全天候型两大系列及A、B、C三种 阻火呼吸阀、液压安全阀；呼吸阀在正常状态下只是保证储罐安全密闭，尽量减少储罐内介质的蒸发损耗。只有在下列非正常状态下呼吸阀才开始工作：

①当储罐进行介质收发作业时，罐内气体体积变化引起气体压力发生变化，呼吸阀即开始较大流量呼吸；

②由于外界环境影响，储罐内气体温度发生变化，引起罐内介质蒸汽压增高或降低(通称热效应)，呼吸阀开始小流量的呼吸；

③天气骤变或发生火灾等情况时，罐内温度短时间内迅速变化，引起储罐内气体压力急剧升高或降低，造成呼吸阀大流量呼吸。呼吸阀在各种工况下都应满足储罐呼吸所需的通气量，以确保储罐的安全。

    关于呼吸阀该如何选型这个问题大家有了初步的认识，但是要怎么去技术参数呢？
排放量计算
    呼吸排放是由于温度和大气压力的变化引起蒸气的膨胀和收缩而产生的蒸气排出，它出现在罐内液面无任何变化的情况，是非人为干扰的自然排放方式。L
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

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析工作排放：
    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。K36,KN=1 36＜K≤220, K＞220,KN=0.26 其他的同（1）式。

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析工作原理

呼吸阀是一种广泛应用在储罐顶部的通风装置，用来维持罐内外的气压平衡，通过控制储罐的呼出压力和真空度，防止由于真空度、压力超过允许值(负压和超压)而造成的储罐凹瘪与翘底，同时由于压力的控制，在一定程度上也减少了罐内介质的蒸发损耗。因此呼吸阀应该具有泄放正压和负压两方面功能，由正负压力决定或呼或吸，呼吸阀的具体原理如下图所示。当储罐承受正压时，呼吸阀打开呼出气体泄放正压；当储罐承受负压时，呼吸阀打开吸入气体泄放负压。由此在一定的压力范围内确保储罐安全。

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析按工作原理可将呼吸阀分为重力式、弹簧式和先导式3种。

1.重力式呼吸阀

重力式呼吸阀是靠阀盘本身的重量与罐内外压差产生的上举力相平衡而工作的，具体结构形式如下图所示。重力式呼吸阀具体工作原理如下图所示。阀盘所受的总外力为△F，F为阀盘本身的重力G，上举力为πD2(P2-P1)／4。

1)当阀盘本身的重力与上举力相等，呼吸阀呼出阀盘与呼出口阀座严密配合，吸入阀盘与吸入口阀座严密配合，此时阀盘所受总外力△F=G-πD2(P2-P1)／4。

2)当储罐内产生大于设定压力的超压时，罐内高压直接作用于呼出口阀盘下方，并克服阀盘重力以及作用于阀盘上的大气压力，从而打开呼出口阀盘排出罐内过高气压，使罐内压力与大气压力保持平衡。此时阀盘所受的总外力△F=G-πD2(P2-P1)／4>0。

3)当储罐内产生小于设定压力的负压时，大气压力直接作用于吸入口阀盘下方，并克服阀盘重力以及作用于阀盘上方的罐内压力，从而打开吸入口阀盘向储罐内补充压力，使罐内压力与大气压力保持平衡。此时阀盘所受总外力△F=G-πD2(P2-P1)／4<0。

2.石油化工储罐呼吸阀计算选型分析弹簧式呼吸阀

弹簧式呼吸阀是依靠弹簧的形变力与罐内外的压力差产生的推力相平衡而工作的，具体结构形式如下图所示。弹簧式呼吸阀具体工作原理与重力式呼吸阀类似，阀盘所受的总外力和上举力仍为△F和πD2(P2-P1)／4，但此时控制力F变为弹簧的形变力，并且可以通过改变弹簧的预压长度来调节控制力F。

在阻火呼吸阀正常工作情况下，阻火呼吸人孔基本保持密封状态，储罐处于正常压力。当呼吸阀正常工作满足不了因意外原因造成储罐急剧超压时，呼吸人孔的泄压盖自动顶开，进行紧急泄压，使罐内压力保持正常；当罐内压力急剧减压或超真空时，吸入阀便开启急剧吸入大气，维护罐内正常压力；当吸入大气带有火花、火焰时，阻火层起到“器壁效应"的作用来阻止火焰的通过，以保护储罐的安全。

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析主要技术参数：

壳体材质：碳钢、不锈钢（SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L）、衬氟、塑料。

内部芯件：阀盘、阀座、阀杆、阀套。

内部芯件材质：不锈钢或聚四氟乙烯。

密封圈材质：聚四氟乙烯。

阻火层材质：不锈钢。

环境温度：-40~+60℃。

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析操作压力：

A型：+355Pa（+36mmH20）、-295Pa（-30mmH20）

B型：+980Pa（+100mmH20）、-295Pa（-30mmH20）

C型：+1750Pa（+180mmH20）、-295Pa（-30mmH20）

D型：特殊压力，用户。

防爆级别：BS 5501：IIA、IIB、IIC。

法兰标准：GB、HG、SH、HGJ、JB、ANSL、JIS等标准。（用户，请注明压力等级）

制造、检测标准：按（石油储罐呼吸阀）SY7511-87、（石油储罐阻火器阻火性能和试验方法）GB5908-86等标准进行制造和验收；或用户标准。

3.石油化工储罐呼吸阀计算选型分析先导式呼吸阀

先导式呼吸阀是用导阀来控制主阀的，该导阀采用薄膜式结构，薄膜面积大，故在很低的工作压力下仍可达到一定的作用力来控制主阀的动作。此外在导阀开启前，主阀不受控制流的作用，关闭严密，故先导式呼吸阀可以达到气泡级密封。先导式呼吸阀具体结构如下图所示。

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析工作原理如下图所示。

1)在正常工作情况下，作用在主阀膜片上的压力P2与作用在导阀膜片上的压力P1是相同的，主阀处于关闭状态，而导阀弹簧载荷大于导阀膜片上向上的作用力，使导阀也处于关闭状态。由于导阀的膜片面积S1大于主阀的膜片面积S2，因此阀门的关闭力F=P1S1-P2S2。而且随着阀前压力的增大，阀门关闭力增加，阀的密封性更佳。

2)当储罐内压力大于设定压力时，作用在导阀膜片上向上的作用力刚好超过导阀弹簧载荷。此时，导阀阀座稍微开启，封闭在主阀内的气体通过导阀迅速排出，使主阀气室内的压力P1降低。此时作用在主阀膜片上的压力P2>P1，使主阀打开，储罐内的超压得到泄放。

3)通过主阀的流体继续流动，直到罐内压力小于设定压力时，作用在导阀膜片上的作用力小于导阀的弹簧载荷，导阀被关闭。储罐内的气体通过导管进入主阀气室，使压力P2=P1，主阀关闭，重新回到正常状态。

4)当储罐内压力处于负压状态时，操作原理基本与正压泄压相同。在关闭情况下，P1为大气压力存在于主阀气室内，而作用在主阀膜片上的压力P2为负压，阀门的关闭力F=P1S1-P2S2，使主阀关闭。在设定点上，导阀开启，把主阀气室内的压力通过导管送到进口负压处。当部分负压在气室内形成时，外部的大气压力致使主阀开启，并在阀内形成气流，从而消除储罐的负压状态。最后大气压力通过导管进入主阀气室使主阀关闭。

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析性能比较

1.重力式呼吸阀结构简单，价格低廉，在国内应用非常广泛。但其也存在着不足之处，在小流量呼吸过程中，当罐内气体压力在临界状态点出现微增量时，阀盘被推开排气，首先使阀盘内侧局部区域(约5～7倍管径范围)气体压力迅速下降，导致阀盘很快回落到阀座上，阀关闭。然后，阀盘内侧压力迅速与罐内压力平衡，又略大于临界压力，将阀盘推开排气，而后阀盘再关闭。如此反复，就出现一种跳动现象，不能保证良好的密封。阀门反复开关还容易产生磨损，造成泄漏。低温下，阀盘还容易冻结在阀座上。

2.弹簧式呼吸阀结构紧凑、体积小、重量轻，价格也相对低廉，还可以调节其设定压力。但弹簧式呼吸阀随着阀门开启度增大，弹簧形变增大，作用在阀盘上的弹簧力也增大，导致阀无法开足，使呼吸阀难以达到设计能力。弹簧式呼吸阀在长期使用后，弹簧易锈蚀和老化。冬季使用时，弹簧易结霜而影响弹簧的压缩性，使阀盘不能正常地在设定点开启。

3.先导式呼吸阀尺寸小、重量轻(高压、大口径)，泄放前阀座密封，且不易受背压影响。但先导式呼吸阀机构复杂，单阀制造成本高，仅适用于技术要求较高的储罐。

石油化工储罐呼吸阀计算选型分析

目前，在国内的大型储罐中，传统的重力式和弹簧式呼吸阀应用比较多。由于低压储罐呼吸阀的阀前压力很低，有时只有几百帕，作用在阀盘下部向上的作用力有限，使阀不容易准确地在定压下开启。即使阀盘打开了，也会由于作用力太小，导致阀被卡住；先导式呼吸阀的膜片式结构保证了在很低的工作压力下仍可准确控制主阀的动作。重力式和弹簧式呼吸阀在定压下工作时，由于工作压力非常接近定压，阀门很容易泄露，一般在阀前压力达到定压的90～95％时就会有泄漏，且随着阀前压力的继续升高，阀门的泄漏量增大。当阀前压力达到定压时，阀门开启；阀前压力升高达到定压的时，阀门全开。

随着压力的泄放，阀前压力回降，直到降到定压的时，阀芯回座，阀门关闭。先导式呼吸阀，当阀前压力达到定压的时才开始泄漏，阀前压力达到定压时(无需超压)，阀门即可全开；当阀前压力降到定压的98%～99%时，阀门关闭。可见，先导式呼吸阀在阀前压力达到定压前，开始泄漏较晚，泄漏量少；而阀前压力降到定压以下时，又能较早地关闭，从而减少了泄漏及过量排放。这样既减少了储罐内物料的损失，又有利于环境保护。

传统的重力式和弹簧式呼吸阀都属于微启动式，在设计压力下开启时，开启高度在1／40～1／20流道直径的范围内，因此流通系数较小，在0.2～0.4之间。阀门动作特性为比例作用式，开启高度随压力升高而逐渐增大，这种特性的呼吸阀流通面积比较小，容易发生储罐超压；先导式呼吸阀是一种全启式阀，动作特性为两段式。全启式是指阀门的开启高度大于等于1／4流道直径。两段式是指阀门的开启过程分为两个阶段，起初阀门随压力升高而比例开启，在压力升高一个不大的数值后，阀门即在压力几乎不再升高的情况下急剧开启到规定高度。