化工储罐呼吸阀技术规范

常压、低压储罐在流程工业中扮演着重要角色。然而，这些储罐在使用过程中常常面临挑战，如储罐内液面的变化、外界温度的波动等，这些因素会导致储罐内气体膨胀或收缩，进而引发储罐内气相压力的波动。这种压力波动若不及时控制，可能会使储罐陷入超压或真空的失稳状态，严重时甚至可能造成储罐鼓胀或瘪塌。为了应对这些挑战，工艺设计中通常采取一项关键措施：在罐顶安装呼吸阀。呼吸阀通过其的内部结构和工作原理，能够有效地维持储罐的气压平衡。其内部实质上包含一个压力阀盘和一个真空阀盘，这两个阀盘可并排或重叠布置。当储罐压力与大气压力保持一致时，这两个阀盘与阀座紧密结合，利用阀座边上的密封结构产生的“吸附"效应，确保紧密不漏。而当压力或真空度发生变化时，阀盘会相应开启，但“吸附"效应仍会发挥作用，保持优良的密封性能。通过这种方式，呼吸阀能够有效地保护储罐安全，减少物料的挥发和损耗，同时也有助于安全和环保。

当储罐内的压力逐渐升高，达到设定的定压值时，压力阀会自动打开，允许罐内的气体通过呼气阀（即压力阀）侧排入到外界的大气中。此时，由于罐内正压的作用，真空阀则保持关闭状态。相反，当储罐内的压力下降到某一特定的真空度时，大气压的正压会使真空阀打开，外界的空气通过吸气阀（即真空阀）侧进入罐内进行补充。在这一过程中，压力阀则保持关闭。需要强调的是，在任何时间点，压力阀和真空阀都不会同时处于开启状态。一旦罐内的压力或真空度恢复到正常的操作压力范围，压力阀和真空阀将自动关闭，从而停止呼气或吸气的过程。

化工储罐呼吸阀技术规范的作用及工作原理

呼吸阀在储罐中扮演着重要的角色。它不仅在正常状态下起到密封作用，还在多种情况下发挥其的功能。具体来说，当储罐向外输出物料时，呼吸阀会开始向罐内吸入空气或氮气，确保罐内压力的稳定。同样，当向储罐内灌装物料时，呼吸阀则负责将罐内多余的气体呼出，以维持罐内的平衡。此外，由于气候变化或物料蒸汽压的改变，呼吸阀会相应地呼出蒸汽或吸入空气，这种通常被称为热效应的现象，有助于防止储罐因压力变化而受损。另外，在发生火灾等紧急情况下，呼吸阀会迅速向罐外呼出气体，以避免储罐因超压而破裂。总之，呼吸阀的这些功能都是为了确保储罐的安全和稳定运行。

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。

化工储罐呼吸阀技术规范

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《 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：“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《 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《 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；"

化工储罐呼吸阀技术规范

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。

化工储罐呼吸阀技术规范的标准

呼吸阀在各个领域都有其特定的标准。例如，在石油行业，SY/T 0511.1-2010标准规定了《石油储罐附件 第1部分：呼吸阀》的详细要求。对于铁道罐车，TB/T 3319-2013标准则明确了《铁道罐车用呼吸式安全阀》的规范。此外，道路运输易燃液体危险货物罐式车辆的呼吸阀，则需遵循QC/T 1064-2017的标准。而在欧洲，DIN EN 14595-2016标准则对《危险品运输罐 罐的操作装置 压力和真空呼吸阀》进行了详细规定。

化工储罐呼吸阀技术规范的安装要点

在安装呼吸阀时，必须严格遵循相关标准，确保其正确性和安全性。同时，还需要注意一些关键的安装要点，如确保呼吸阀与储罐的紧密连接，防止气体泄漏；另外，还要定期检查和维护呼吸阀，确保其持续有效地发挥其作用。

(1) 呼吸阀的最佳安装位置是储罐顶部的最高点。这样设计不仅有助于减少蒸发损耗，还能确保呼吸阀顺畅地提供最大的通道。

(2) 对于大型或关键的储罐，为防范单台呼吸阀故障，可安装两台呼吸阀。通常，工艺设计会使得这两台呼吸阀在正常情况下轮流工作，一台作为备用。

(3) 当单个呼吸阀的呼吸量不足以应对大呼吸量时，可以安装两个或以上的呼吸阀。若选择安装两个，则它们应对称布置在罐顶中心。

(4) 若呼吸阀安装在氮封储罐上，氮气供气管的接管位置应远离呼吸阀接口，并深入罐内约200mm，以确保氮气能有效封存。

(5) 如果呼吸阀内设有阻火器，需注意其压降对呼吸阀排出压力的影响，以防止储罐超压。

(6) 在寒冷地区，特别是历年最冷月份温度的平均值低于或等于0℃时，呼吸阀应采取防冻措施。这可以防止阀盘因冻结或阻塞而影响储罐的正常排气和补气，从而避免储罐因超压或低压而出现问题。

化工储罐呼吸阀技术规范

说完了罐顶上的阻火器布置，接着进入VOC气体输送管道中的阻火器设置，这里的VOC气体输送管道指的是从各个罐的分支管与总管连接处开始，直至终端处理设施的风机或压缩机进口之前的这一段管道，一般称为集合管道或回收总管，关于这段管道中阻火器的设置，在《SH-T 3413-2019 石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收》中第6.2.12条是这么规定的：

“储罐顶部的油气集合管道系统、装卸设施的油气排放（或回收）系统的总管及分支管道应选用爆轰型阻火器"

另外这里的阻火器需采用具有双向阻火功能的管道型阻火器，类型可选择稳态爆轰或非稳态爆轰，在选择稳态爆轰型时需注意安装距离一定要避开非稳态爆轰区域。

最后我们再来讲一下VOCs终端处理设施的阻火器设计，根据《GB-T 20801.6-2020 压力管道规范 工业管道 第6部分：安全防护》第5.2条的相关规定：

“b）火炬、焚烧炉、氧化炉等燃烧设备入口；

c）有持续点燃源和0区的风机、真空泵、压缩机等机械设备进、出口"

化工储罐呼吸阀技术规范

那么一般对于罐顶VOCs终端处理设施来说，无论是采用吸附分离（c条），还是采用氧化焚烧（b条），在集合管或回收总管与终端处理设备的连接口是必须安装阻火器的，且需采用管道型的双向阻火功能的非稳态爆轰阻火器，如果设备（风机、真空泵或压缩机）自带的有阻火器的话，需要进行型式判定，满足要求的话可不必再安装阻火器。

另外，对于采用吸附分离处理并将处理后的尾气对大气排空的话，还需要在排放管线的末端安装一个耐烧型的管端爆燃阻火器。