一、儲罐全天候呼吸閥計算選型分析設(shè)置目的和要求

5.1.3下列儲罐通向大氣的通氣管上應(yīng)設(shè)呼吸閥：

集阻火器與呼吸閥為一體，其新穎的結(jié)構(gòu)為。是石化儲罐的新型安全設(shè)備，其是阻火呼吸性能好，重量輕，使用方便。該產(chǎn)品適用于儲存內(nèi)點低于28 ℃的甲類油品和閃點低于 60 ℃的乙類油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機油、原油等油品及性質(zhì)相同的化工產(chǎn)品儲罐使用。亦可作為阻火單呼或單吸閥。

產(chǎn)品特點

1、殼體選用不銹鋼、鑄鋼和鋁合金，耐腐蝕性好；
2、閥盤采用四氟材料，耐低溫，防凍性能好；
3、結(jié)構(gòu)簡單，易檢修，安全方便。
4、性能符合石油工業(yè)部標準 SY7511-87 規(guī)定。

工作原理

呼吸閥由壓力閥和真空閥組成，安裝于貨油艙透氣管上，能隨貨油艙內(nèi)油氣正負壓變化而自動啟閉，使貨油艙內(nèi)外氣壓差保持在允許值范圍內(nèi)。當罐內(nèi)介質(zhì)的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內(nèi)時，呼吸閥不工作，保持油罐的密閉性；當往罐內(nèi)補充介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力升高，到呼吸閥的操作正壓時，壓力閥被頂開，氣體從呼吸閥呼出口逸出，使罐內(nèi)壓力不在繼續(xù)增高；罐外的大氣將頂開呼吸閥的負壓閥盤。

產(chǎn)品作用

ZFQ-1儲罐呼吸閥安裝在儲罐頂部，是解決罐內(nèi)正壓，負壓的氣體，使罐內(nèi)的液體進出沒有受到阻礙，當外液體輸入罐內(nèi)時有大量的氣體往外呼(稱正壓)。如罐內(nèi)液體往外輸出時罐內(nèi)必須從外空氣吸進罐內(nèi)(稱負壓)。如停止工作時呼吸閥自動關(guān)閉不會把罐內(nèi)液氣往外泄漏，使罐內(nèi)的液體質(zhì)量得到了有利的保障。

適用范圍

ZFQ-1儲罐呼吸閥適用于儲存閃點低于 28 ℃的甲類油品和閃點低于 60 ℃的乙類油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機油、原油等油品及性質(zhì)相同的化工產(chǎn)品儲罐。全天候呼吸閥可與ZGB波紋阻火器配套使用。

a)儲存甲B、乙類液體的固定頂儲罐和地上臥式儲罐；

b) 采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)的儲罐。

GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準（2018年版）

6.2.19甲B、乙類液體的固定頂罐應(yīng)設(shè)阻火器和呼吸閥；對于采用氮氣或其他氣體氣封的甲B、乙類液體的儲罐還應(yīng)設(shè)置事故泄壓 設(shè)備。

儲罐上安裝呼吸閥是為了確保儲罐系統(tǒng)的安全性和環(huán)境保護，同時也有助于提高物料儲存的經(jīng)濟效益。通過正確選擇、安裝和維護呼吸閥，可以最大限度地發(fā)揮其優(yōu)點，同時減少潛在的風險。

（1）保護儲罐免遭超壓和真空的危險：呼吸閥通過自動調(diào)節(jié)儲罐內(nèi)外的壓力差，確保儲罐在正常操作過程中不會因壓力過高或過低而受損。這有助于防止儲罐的結(jié)構(gòu)性損壞，如罐體鼓包或塌陷。

（2）減少揮發(fā)性介質(zhì)的泄漏：儲罐內(nèi)存儲的揮發(fā)性介質(zhì)在溫度變化時會發(fā)生膨脹或收縮，導致壓力變化。呼吸閥能夠及時調(diào)節(jié)這些壓力變化，減少介質(zhì)的蒸發(fā)和泄漏，從而降低對環(huán)境的污染。

（3）與氣封系統(tǒng)連用：呼吸閥可以與氮封或其他氣體封閉系統(tǒng)結(jié)合使用，這樣可以進一步減少儲罐內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)損失，同時防止外界空氣進入儲罐，避免物料氧化或污染，這對于保持物料的質(zhì)量和防止化學反應(yīng)非常重要。

（4）與阻火器配套使用：阻火器是一種安全裝置，用于防止外部火焰通過呼吸閥進入儲罐。當呼吸閥與阻火器配套使用時，可以有效地防止因火花或火焰引起的儲罐內(nèi)介質(zhì)點燃，從而避免爆炸事故的發(fā)生。

二、儲罐全天候呼吸閥計算選型分析呼吸閥結(jié)構(gòu)與工作原理

1.呼吸閥產(chǎn)品應(yīng)符合SY/T 0511-2010標準要求，其結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：

2.儲罐呼吸閥是安裝在儲存易揮發(fā)液體（如石油、化學品等）的固定頂儲罐上的安全附件，它的主要作用是調(diào)節(jié)儲罐內(nèi)外的壓力平衡，防止儲罐因壓力變化而發(fā)生變形或損壞，同時減少儲罐內(nèi)液體的揮發(fā)損失。呼吸閥的工作原理主要基于以下兩個方面：

① 壓力釋放：當儲罐內(nèi)溫度升高，導致罐內(nèi)氣體體積膨脹，壓力增加時，呼吸閥會自動開啟，釋放多余的壓力，防止儲罐因過壓而損壞。這個過程被稱為“排氣”或“呼吸”。

②真空吸入：相反地，當儲罐內(nèi)溫度降低，罐內(nèi)氣體收縮，壓力降低時，呼吸閥會打開，允許外部空氣進入儲罐，以防止儲罐因真空度過高而造成塌陷。這個過程被稱為“吸氣”。

三、儲罐全天候呼吸閥計算選型分析呼吸閥呼出呼入壓力的確定

一般情況下，常壓儲罐的正常操作壓力維持在 500Pa(G)左右,其設(shè)計壓力通常為-500Pa~2000Pa(G)。

對應(yīng)表1可知，常壓儲罐通常選用C級的呼吸閥,呼氣壓力為980Pa,這樣既可以減少儲罐中易揮發(fā)物料的損失，又可以避免儲罐出現(xiàn)超壓的風險。

必須要注意的是，如果呼吸閥排氣端管線較長,氣體流動阻力較大,或吸閥排氣端管線有液封導致呼吸閥排氣端系統(tǒng)背壓較大，此時就需要選擇呼出壓力相對較低的 的呼吸閥,因為儲罐的最大操作壓力等于呼吸閥的設(shè)定呼出壓力加上呼出管網(wǎng)系統(tǒng)的背壓(動背壓+靜背壓),還要考慮呼吸閥結(jié)構(gòu)特性導致的延遲起跳超壓，只有上述加和值小于儲罐的正壓設(shè)計壓力,這樣才能避免儲罐出現(xiàn)超壓鼓罐的風險。

反之,如果呼吸閥排氣端管線直接接到風機入口,風機對呼吸閥排氣管網(wǎng)有抽吸作用,導致呼吸閥排氣端管網(wǎng)壓力降低,甚至為負壓，此時就需要選擇呼出壓力相對較高的E級的呼吸閥,來抵消風機的抽負作用,以減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā)損失,保證儲罐免受負壓風險。同時，由于通常情況下,儲罐設(shè)計的耐負壓值為-500Pa,故儲罐吸閥的負壓吸入壓力設(shè)置成常規(guī)的-295Pa是可以保證儲罐免受負壓而憋罐的。

四、儲罐全天候呼吸閥計算選型分析呼吸閥呼吸量計算

5.1.4 呼吸閥的排氣壓力應(yīng)小于儲罐的設(shè)計正壓力，呼吸閥的進氣壓力應(yīng)高于儲罐的設(shè)計負壓力。

5.1.6 通氣管或呼吸閥的通氣量，不得小于下列各項的呼出量之和或吸入量之和：

a)液體出罐時的最大出液量所造成的空氣吸入量，應(yīng)按液體最大出液量考慮；

b)液體進入固定頂儲罐時所造成的罐內(nèi)液體氣體呼出量，當液體閃點(閉口)高于45℃時， 應(yīng)按最大進液量的1.07倍考慮；當液體閃點(閉口)低于或等于45℃時，應(yīng)按最大進液 量的2.14倍考慮。液體進入采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)的內(nèi)浮頂儲罐時所造成的罐內(nèi)氣體呼出量，應(yīng)按最大進液量考慮；

c)因大氣最大溫降導致罐內(nèi)氣體收縮所造成儲罐吸入的空氣量和因大氣最大溫升導致罐內(nèi)氣 體膨脹而呼出的氣體，宜按表5.1.6確定。

儲罐全天候呼吸閥計算選型分析操作壓力

通氣量表

材料代號

主要零部件

外形結(jié)構(gòu)圖

儲罐全天候呼吸閥計算選型分析主要外形尺寸

使用說明

1、呼吸閥應(yīng)安裝在儲罐氣源的最高點，以降低物料蒸發(fā)損耗和以便順利地提供通向呼吸閥最直接和最大的通道。通常對于立式罐，呼吸閥應(yīng)盡量安裝在罐頂中央頂板范圍內(nèi)，對于罐頂需設(shè)隔熱層的儲罐、可安裝在梯子平臺附近；
2、當需要安裝兩個呼吸閥時，它們與罐頂中心應(yīng)對稱布置；
3、若呼吸閥用在氮封罐上，則氮氣供氣管的接管位置應(yīng)遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插入儲罐內(nèi)約 200mm ，這樣氮氣進罐后不直接排出，達到氮封的目的。

維護保養(yǎng)

為了呼吸閥使用安全，應(yīng)在3-6個月內(nèi)定期將波紋阻火層拆下，清洗干凈，保證阻火層上每個孔暢通，防止堵塞，確保安全正常使用。定期檢查通風氣正、負閥盤動作是否靈活，導桿及閥盤接觸密封面有無損壞，如有損壞應(yīng)立即調(diào)換。在檢查維護重新安裝時，應(yīng)保證閥內(nèi)各結(jié)合面嚴密配合，閥盤升降靈活。新閥啟用時，應(yīng)安裝前清除閥盤間的防震物，否則呼吸閥將失靈。

五、儲罐全天候呼吸閥計算選型分析呼吸閥的選用

在確定了呼吸量 Q(m3/h)之后,按照氣體的流速u在3~5m/s考慮,通過公式d=18.81V0.5u-0.5可以確定呼吸閥進出口管徑,通過向上圓整,選擇適當?shù)拈y門尺寸。當呼吸閥與阻火器連用時，需要考慮阻火器的壓降。

目前市場上常用的呼吸閥規(guī)格連接法蘭公稱通徑DN有:50mm、80mm、100mm、150mm、200mm.250mm 、300mm、350mm。

同時考慮呼吸閥的工作溫度。呼吸閥按照工作溫度可分為全天候型與普通型。全天候型呼吸閥的適用范圍為-30℃~60℃,型式代號為Q。普通型呼吸閥適用操作溫度為0℃~60℃,型式代號為P。結(jié)合呼吸閥的尺寸與工作溫度,選出設(shè)計工況的呼吸閥。

六、呼吸閥安裝與維護：

呼吸閥的安裝需要注意以下幾點：

1)呼吸閥應(yīng)該安裝 在儲罐頂部的最高點，這樣可以確保在儲罐內(nèi)壓力變化時，氣體能夠順利地通過呼吸閥進出，維持儲罐內(nèi)外的壓力平衡。如果安裝兩個呼吸閥，對稱布置可以確保壓力平衡，避免偏斜。

2)在氮封儲罐上安裝呼吸閥時 ，需要確保氮氣管的位置遠離呼吸閥接口且接管插人罐內(nèi)200mm。目的是為了防止氮氣直接通過呼吸閥排出，從而保持儲罐內(nèi)的氮封狀態(tài)，防止空氣進入儲罐，減少所存儲物質(zhì)的氧化。

3)如果使用呼吸閥的地區(qū)最冷月份平均氣溫低于或等于0℃,呼吸閥必須有 防凍措施,以防止呼吸閥閥盤凍住或堵塞導致儲罐排氣不暢或補氣不足,而造成儲罐低壓癟罐或者超壓鼓罐。

4）在呼吸閥正確安裝后,為了能夠使其安全持續(xù)地運行,應(yīng)注意后期的檢修與維護。至少每半年檢查一次呼吸閥的網(wǎng)面是否堵塞或腐蝕。如果發(fā)現(xiàn)有堵塞應(yīng)即時清理確保網(wǎng)面干凈。盡量一年檢驗一次呼吸閥保證其操作壓力在正常范圍。 年檢不合格的呼吸閥應(yīng)及時更換,不要使其只成為一個擺件,埋下安全隱患,從而造成重大安全事故。

5）補充知識：為了防止呼吸閥凍結(jié)或凝結(jié)，可以采取以下措施：

加熱系統(tǒng)：安裝加熱系統(tǒng)，如電加熱器、蒸汽伴熱線或熱水循環(huán)系統(tǒng)，以確保呼吸閥及其附近的管道保持在一個高于冰點的溫度。

保溫材料：使用保溫材料，如保溫棉或泡沫材料，包裹呼吸閥和相關(guān)的管道，以減少熱量損失，防止冷凝。

防凝設(shè)計：選擇具有防凝設(shè)計的呼吸閥，例如，閥體和閥座材料能夠承受低溫，或者設(shè)計有加熱元件的呼吸閥。

排水和排放：在呼吸閥和管道的低點安裝排水裝置，以便排出冷凝水，防止水結(jié)冰堵塞通道。

定期檢查和維護：定期檢查和維護呼吸閥，確保加熱系統(tǒng)正常工作，保溫材料完好無損，以及排水系統(tǒng)暢通。

使用防凍劑：在某些情況下，可以在儲罐內(nèi)加入少量的防凍劑，以降低液體的冰點，從而減少呼吸閥凍結(jié)的風險。

選擇合適的呼吸閥位置：避免將呼吸閥安裝在容易受到冷空氣直接吹襲的位置，減少冷凝和凍結(jié)的風險。

操作優(yōu)化：優(yōu)化儲罐的操作流程，如減少儲罐的周轉(zhuǎn)次數(shù)，以減少儲罐內(nèi)液體的溫度波動，從而降低呼吸閥凍結(jié)的風險。

環(huán)境監(jiān)測：使用溫度傳感器等設(shè)備監(jiān)測環(huán)境溫度，以便在溫度降至冰點以下時采取預防措施。

七、儲罐全天候呼吸閥計算選型分析通氣孔及呼吸閥設(shè)置注意事項

通氣孔的應(yīng)用：對于揮發(fā)性較小、毒性危害程度較低的介質(zhì)，如柴油、煤油和消防水，可以采用環(huán)形通氣孔。這些通氣孔通常設(shè)置在拱頂罐罐壁頂層圈板上，以實現(xiàn)罐內(nèi)與大氣之間的自然通風，從而維持壓力平衡。

呼吸閥的應(yīng)用：對于揮發(fā)性較強或毒性危害程度較高的介質(zhì)，如苯、汽油等，應(yīng)在罐頂設(shè)置呼吸閥。這些呼吸閥通常與內(nèi)浮頂罐配合使用，并可與氮封系統(tǒng)結(jié)合，以減少介質(zhì)蒸發(fā)和外界空氣的進入，保持介質(zhì)的純度和防止氧化。

呼吸閥與通氣孔的比較：呼吸閥相對于通氣孔來說，能夠更有效地降低油品損耗和節(jié)約物料。這是因為呼吸閥能夠在儲罐內(nèi)壓力變化時自動開啟和關(guān)閉，而通氣孔則始終開放，無法防止介質(zhì)的蒸發(fā)和泄漏。

避免同時安裝呼吸閥和通氣孔：一個儲罐不應(yīng)同時安裝呼吸閥和設(shè)置通氣孔，因為這樣會導致呼吸閥失去其調(diào)節(jié)壓力的功能。通氣孔的持續(xù)開放會使得呼吸閥無法有效地控制儲罐內(nèi)外的壓力差，從而降低其效果。