石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析

呼吸阀是一种常用于常压和低压储罐的压力保护措施。正确计算储罐需要的呼吸量，选择适合的呼吸阀，正确安装并对其进行维护是保证储罐能够安全储存的一个重要条件。在现代石油化工、制药、食品加工等行业中，储罐作为一种关键的物料储存设备，有着广泛的应用。然而，储罐在运行过程中会受到多种因素的影响，如储罐液位的变化、环境温度的变化等，这些因素可能会导致储罐内压力的变化，进而影响储罐的安全与稳定运行。为了解决这个问题，呼吸阀被广泛应用于储罐中，以维持储罐压力的稳定，保护储罐的安全。本文将就呼吸阀在储罐上的应用进行详细的探讨。

常压及低压储罐是石油化工行业的常用设备。呼吸阀能够在储罐超压或者接近真空的工况下通过呼气或者吸气而使储罐压力保持在设计压力范围内，从而避免鼓罐或者瘪罐的情况发生，减少罐内物料的损耗。同时安装呼吸阀也能减少挥发性物料的泄露，降低对外部环境的污染，减少安全隐患。《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）中更有规定，“甲B、乙类液体的固定顶罐应设阻火器和呼吸阀"。阻火器与呼吸阀连用可以防止火焰进入储罐避免爆炸发生。因此呼吸阀作为石油储罐的附件是的。

呼吸阀具有放泄正压和负压两方面的功能。具体表现在当容器承受一定正压的时候，呼吸阀就会打开呼出气体泄放正压;当容器承受负压的时候，阻火呼吸阀就会打开吸入气体泄放负压，这样来保证压力在一定的范围内，以此来保证容器的安全。呼吸阀挡板的作用主要表现在在储罐内压力快速下降，当大量空气吸入到罐内的时候，使遇到的阻火呼吸阀挡板收受到阻碍的空气气流不能直接冲击到油品的表面，这样就能减少油品的蒸发。

有了挡板的阻挡能够使气流从垂直的方向改成水平的方向，确保吸入的新鲜空气首先和关内顶部的油气浓度低的气体混合，这样就能使浓度降低。当油管从发油变成收油的时候，呼出的就是之前顶部混合的浓度较低的混合气体。这样就能降低油量的消耗。大多呼吸阀挡板会做成折叠式，这样能够便于从灌顶接合管孔口装入或者是取出。导流罩能够使气流在突然改变方向的时候，速度变慢，以便在以后的运动中能够保持较高的速度，使吸入的新鲜空气能够均匀分布在油罐内的上面空间。
呼吸阀的功能作用：储罐正常工作状态下呼吸阀是关闭的，起密封作用，以防止储罐内气体排放到大气中去。只有在储罐内气压达到呼吸阀设定的压力／真空时，呼吸阀才启动。

石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析例如：
1、向储罐灌装或者往外输出物料时；
2、气候变化或者周边环境温度变化引起储罐内气压增高或者降低；
3、发生火灾，储罐因急剧受热导致罐内液体蒸发量剧增。当遇到一些特殊工况，比如挥发性液体的加压输送，储罐带加热装置，或者氮封系统操作失误时，储罐内的压力都有可能急剧增高，这时候不仅需要呼吸阀来保护储罐因超压或超真空遭受损坏，必要时还要安装紧急泄放阀。

石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析工作原理：
(1)、重力式呼吸阀：当罐内油气压力大于储罐允许压力，即呼吸阀设定压力时，油气经过压力端外逸，此时真空端处于关闭状态；当罐内油气压力小于储罐允许真空度，即呼吸阀设定真空时，空气经过真空端进入罐内，此时压力端处于关闭状态。
(2)、先导式呼吸阀：先导式呼吸阀由主阀体和强制动作的导阀组成。导阀拥有薄膜结构，能够精确控制主阀的动作。主阀有大直径膜片构成的气室，正常情况下，气室内始终保持着数倍于升举力的向下的压紧力．呼吸阀处于关闭状态。
⑶、弹簧式呼吸阀：呼吸阀是用弹簧限位阀板，由正负压力决定或呼或吸。还有重力式呼吸阀，是靠重力来调节的，当容器里面的气压达到超过重压时该阀打开卸压。具体描述：当储罐内压力与大气压力平衡时，呼吸阀呼出阀瓣与呼出口阀座严密配合，吸入阀瓣与吸入口阀座严密配合。当储罐内压力超过大气压力值（即产生过高正压）时，罐内高压直接作用于呼吸阀瓣下方，并克服阀瓣重力以及作用于阀瓣上的外气压力，从而打开呼吸阀瓣由A通道排出罐内过高气压，使罐内压力与大气压力保持平衡。当储罐内压力低于大气压值（即产生过负压）时，大气压通过吸气通道B进入并直接作用于吸入口阀瓣下方，并克服阀瓣重力以及作用于阀瓣上方的罐内压力，从而打开吸入口阀瓣向储罐内补充压力，使罐内压力与大气压力保持平衡。

1 石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析启动原因
呼吸阀是由呼气阀和吸气阀两部分组成。通常情况下呼吸阀是封闭不动的，只有在储罐超压或者真空的情况才会开启。以下几点为比较普遍的开启原因[2],也就是造成真空或者超压的条件：
1）液体出入储罐。液体流出储罐，储罐内气相空间增大，压力降低，会导致吸气阀开启吸入外部气体，用以提高储罐压力。液体进入储罐，汽化蒸汽增多，储罐压力增大，导致呼气阀开启呼出多余的气体降低储罐压力。
2）天气变化引起的储罐呼吸。气温降低或者大风、降雨等其他天气变化会引起储罐内气体的压缩或者冷凝，储罐压力降低，从而导致吸气阀开启。气温升高或者其他天气变化（热效应）会引起储罐内气体膨胀或者液体汽化，储罐压力升高，从而导致呼吸阀打开。
3）当储罐吸收了外部火灾产生的热量，造成液体汽化以及气体膨胀，储罐压力增大，呼气阀开启，储罐呼出内部多余气体。
4）由于设备故障或者操作错误而导致的其他情况。
当以上条件有一个存在或几个同时发生并达到了呼吸阀的开启压力，呼吸阀即开始工作，降低超压或者真空度，可以达到保护储罐的目的。

2石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析的计算
储罐的呼吸量应至少为进出物料量与热效应引起的通气量之和。目前还没有国家通用的标准算法来计算呼吸量。结合日本通气设备标准HPIS-G-103-1997，美国标准API Std 2000-2009,以及以往项目的经验，以下为我们在项目中应用的计算公式。式中进出物料的通气量系数借鉴API Std2000，并按照该标准以37.8℃为闪点分界点。而由于热效应引起的通气量变化则参考了日本通气设备标准的系数值。

1）闪点低于37.8℃的物料：
Qi=0.94Vo+Qt
Qo=2.02Vi+Qt
2）闪点高于37.8℃的物料：
Qi=0.94Vo+Qt
Qo=1.01Vi+0.6Qt
式中：
Qi——吸入时总通气量，单位为m3/h;
Qo——呼出时总通气量，单位为m3/h;
Qt——在吸气或排气的同时，由于天气变化引起的通气量，即热呼吸通气量，单位为m3/h;
Vi——最大进料量，单位为m3/h;
Vo——最大出料量，单位为m3/h;
对于容积小于3180m3的储罐，以上两式中的Qt=0.169V。V为储罐总容积。
表1为热效应引起的储罐呼吸量变化表。

3 石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析呼吸压力的确定
呼吸阀的起跳压力应低于储罐的设计压力，从而保护储罐不被破坏[4]。大多数的常压储罐设计压力通常在-500Pa～2000Pa(G)。根据SY/ T 0511.1-2010，呼吸阀的开启压力等级分为五级，具体见表2。由表2可见，通常情况下呼吸阀的负压吸入压力设成-295Pa是符合绝大部分储罐的。

4 石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析的选用
在确定了呼吸量Q(m3/h)之后，按照气体的流速u在3～5m/s考虑，通过公式d=18.81V0.5u-0.5可以确定呼吸阀进出口管径，通过向上圆整，选择适当的阀门尺寸。目前市场上常用的呼吸阀规格连接法兰公称通径DN有：50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm。
同时也要考虑呼吸阀的工作温度。呼吸阀按照工作温度可分为全天候型与普通型。全天候型呼吸阀的适用范围为-30℃～60℃，型式代号为Q。普通型呼吸阀适用操作温度为0℃～60℃，型式代号为P。结合呼吸阀的尺寸与工作温度，选出设计工况的呼吸阀。

5 呼吸阀的安装与维护
呼吸阀的安装需要注意以下几点。
1）呼吸阀需要安装在储罐顶部的最高点，也就是罐内气相空间的最高点。这样能使气体以最直接的通道通向呼吸阀。如果需要安装两个呼吸阀时，应以储罐顶点为中心对称布置。
2）如果呼吸阀安装在氮封的储罐上，氮气供气管的接管位置一定要远离呼吸阀接口，且接管插入罐内200mm，以防氮气进罐后直接排出而起不到氮封的作用。

3）如果使用呼吸阀的地区最冷月份平均气温低于或等于0℃，呼吸阀必须有防冻措施，以防止呼吸阀阀盘冻住或堵塞导致储罐排气不畅或补气不足[5]，而造成储罐低压瘪罐或者超压鼓罐。当储罐内压力达到呼吸阀设定压力时，作用导阀膜片向上的作用力超过弹簧作用力使导阀开启，封闭在主阀气室内的气体通过导管迅速泄放，主阀瞬间开启，压力得到泄放。
先导式呼吸阀能达到气泡级密封，通常用于密封和泄漏量要求很高的储罐，如液氧、液氮、液氩、低温乙烯和LNG储罐。另外，先导式呼吸阀的开启仅取决于设定压力，通常用在有动背压，而普通呼吸阀无法使用的情况下。
石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析的选用与安装

石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析选用原则
在选择呼吸阀时，需要考虑到储罐的实际需求和工况条件。一般来说，选用呼吸阀需要遵循以下几个原则：
（1）适用性原则：需要根据储罐的类型、储存介质的性质、使用环境等因素选择合适的呼吸阀型号和材质。
（2）安全性能原则：需要选择具有可靠的安全性能的呼吸阀，如防爆、防泄漏等功能。
（3）经济性原则：需要选择价格合理、维护方便的呼吸阀。

石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析安装注意事项
在安装呼吸阀时，需要注意以下几点：
（1）安装在储罐顶部中央位置，确保呼吸阀的安装位置与垂直线成45°角左右。
（2）在安装过程中需要确保呼吸阀与法兰连接处的密封性能良好，防止气体泄漏。
（3）安装完成后需要进行测试，确保呼吸阀能够正常工作。

四、石油化工储罐呼吸阀呼吸量计算分析结论
呼吸阀在储罐上的应用具有重要的作用和意义。通过控制气体进出储罐的速度和量来维持储罐压力的稳定，可以有效地保护储罐的安全和员工的健康。同时，减少VOCs气体的挥发也有助于环境保护。因此，在选择和安装呼吸阀时需要遵循一定的选用原则和安装注意事项。
在呼吸阀正确安装后，为了能够使其安全持续地运行，应注意后期的检修与维护。至少每半年检查一次呼吸阀的网面是否堵塞或腐蚀。如果发现有堵塞应即时清理确保网面干净。尽量一年检验一次呼吸阀保证其操作压力在正常范围。年检不合格的呼吸阀应及时更换，不要使其只成为一个摆件，埋下安全隐患，从而造成重大安全事故。