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呼吸閥的計算及選用
時間：2020-08-15 23:12:39 來源：永龍閥門 閱讀：0次
呼吸閥的計算及選用
Breathing valve calculation and selection
呼吸閥 The respiration valve是一種用于石油、化工、天然氣等行業(yè)的低壓保護設(shè)備，它可用來保持儲罐壓力始終處于正常狀態(tài)，降低儲罐內(nèi)揮發(fā)性液體的蒸發(fā)損失，并保持儲罐免受超壓或超真空的破壞，對安全和環(huán)保均起到一定的促進作用。
根據(jù)（GB50160-2008）石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范的規(guī)定，甲B、乙類液體的固定頂罐，應(yīng)設(shè)置阻火器 Flame arrester或阻火呼吸閥 Fire breathing valve、帶接管呼吸閥Take over the respiration valve。
一，呼吸閥的作用原理 The role of respiration valve principle
呼吸閥由壓力閥 Pressure valve和真空閥 Vacuum valve組成，安裝于常壓或低壓儲罐上，能隨罐內(nèi)正負(fù)壓變化而自動啟閉，使罐內(nèi)外氣壓差保持在允許值范圍內(nèi)。呼吸閥能夠維護儲罐氣壓平衡，充分利用儲罐本身的承壓能力來減少介質(zhì)排放，利用正負(fù)壓閥盤的重量來控制儲罐的排氣正壓和吸氣負(fù)壓。當(dāng)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，保持罐的密閉性；當(dāng)向罐內(nèi)補充介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力升高，達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)壓力不再繼續(xù)增高；當(dāng)向罐外抽出介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力下降，達到呼吸閥的操作負(fù)壓時，罐外的大氣將呼吸閥的負(fù)壓閥盤頂開，外界氣體進入罐內(nèi)，使罐內(nèi)的壓力不再繼續(xù)下降，罐內(nèi)與罐外的氣壓平衡，從而保護了儲罐。簡言之，呼吸閥能夠在泵注入、抽出介質(zhì)或熱交換的條件下提供壓力或真空泄放，從而防止儲罐破裂或被抽癟。
二，產(chǎn)生超壓和真空的原因 The reasons of overpressure and vacuum
只有正確的確定呼吸閥的呼吸量，才能選擇合適的呼吸閥。呼吸閥的設(shè)計計算通常依據(jù)API2000常壓儲罐和低壓儲罐的泄放。確定呼吸量應(yīng)首先對儲罐可能引起超壓和真空的工況逐一進行分析，可分為正常操作，非正常工況和事故工況。
表1 產(chǎn)生超壓和真空的常規(guī)原因
| 操作條件 | 超壓（呼出） | 真空（吸入） |
| 正常 | 液體進料，氣候影響受熱時（熱效應(yīng)） | 液體出料，氣候影響受冷卻時（熱效應(yīng)） |
| 非正常 | 調(diào)節(jié)閥失效（開） | 調(diào)節(jié)閥失效（關(guān)） |
| 盤管泄漏 | 重力流排放 | |
| 公用工程失效 | 公用工程失效 | |
| 非正常的熱量輸入 | 蒸汽冷凝 | |
| 液體過量充裝 | 進入過冷流體 | |
| 非正常的流體流入 | 非正常的流體流出 | |
| 大氣壓下降 | 設(shè)備失效（浮頂罐） | |
| 雙層儲罐環(huán)形空間的超壓（低溫儲罐） | 大氣壓上升 | |
| 事故 | 火災(zāi)（或是處于輻射半徑內(nèi)） | |
| 換熱管破裂 | ||
| 翻滾 | ||
| 化學(xué)逃逸反應(yīng) | ||
| 熱油和水混合 | ||
| 內(nèi)部Bao燃 | ||
| 冷卻切失（低溫儲罐） |
三，呼吸量的確定 The determination of volume
呼吸閥 The respiration valve適用于操作壓力從真空～0.1MPa(G)的地上液體石油儲罐或石油產(chǎn)品儲罐以及地上、地下低溫儲罐。該類儲罐進出物料以及熱效應(yīng)所引起的呼吸氣量見表2和表3，遭遇火災(zāi)時，儲罐的緊急排放量按表4的規(guī)定或由計算公式得出。
表2物料流出及物料流入呼吸量
| 閃點/沸點（℃） | 吸入氣量（Nm³/h）-物料流出 | 呼入氣量（Nm³/h）-物料流入 |
| 閃點≧37.8 | 0.94 | 1.01 |
| 沸點≧148.9 | 0.94 | 1.01 |
| 閃點﹤37.8 | 0.94 | 2.02 |
| 沸點﹤148.9 | 0.94 | 2.02 |
表3 熱效應(yīng)引起的儲罐呼吸氣量
| 儲罐容積 | 吸入量（Nm³/h） | 呼出量（帶壓泄放）（Nm³/h） | |
| 閃點≧37.8℃或沸點＞148.9℃ | 閃點﹤37.8℃或沸點﹤148.9℃ | ||
| 10 | 1.69 | 1.01 | 1.69 |
| 20 | 3.37 | 2.02 | 3.37 |
| 100 | 16.9 | 10.1 | 16.9 |
| 200 | 33.7 | 20.2 | 33.7 |
| 300 | 50.6 | 30.3 | 50.6 |
| 500 | 84.3 | 50.6 | 84.3 |
| 700 | 118 | 70.8 | 118 |
| 1000 | 169 | 102 | 169 |
| 1500 | 253 | 152 | 253 |
| 2000 | 337 | 202 | 337 |
| 3000 | 506 | 303 | 506 |
| 3180 | 536 | 388 | 536 |
| 4000 | 647 | 472 | 647 |
| 5000 | 787 | 537 | 787 |
| 6000 | 896 | 602 | 896 |
| 9000 | 1003 | 646 | 1003 |
| 10000 | 1077 | 682 | 1077 |
| 12000 | 1136 | 726 | 1136 |
| 14000 | 1210 | 807 | 1210 |
| 16000 | 1345 | 888 | 1345 |
| 20000 | 1615 | 1047 | 1615 |
| 25000 | 1745 | 1126 | 1745 |
| 30000 | 1877 | 1307 | 1877 |
表4 火災(zāi)時緊急排氣量與揮發(fā)性液體液面面積的關(guān)系
| 揮發(fā)性液體液面面積（㎡） | 排氣量（Nm³/h） | 揮發(fā)性液體液面面積（㎡） | 排氣量（Nm³/h） |
| 2 | 608 | 35 | 8086 |
| 3 | 913 | 40 | 8721 |
| 4 | 1217 | 45 | 9322 |
| 5 | 1521 | 50 | 9895 |
| 6 | 1825 | 60 | 10971 |
| 7 | 2130 | 70 | 11971 |
| 8 | 2434 | 80 | 12911 |
| 9 | 2738 | 90 | 13801 |
| 11 | 3347 | 110 | 15461 |
| 13 | 3955 | 130 | 15751 |
| 15 | 4563 | 150 | 16532 |
| 17 | 5172 | 175 | 17416 |
| 19 | 5780 | 200 | 18220 |
| 22 | 6217 | 230 | 19102 |
| 25 | 6684 | 260 | 19910 |
| 30 | 7411 | ＞260 |
注：設(shè)計壓力≤7KPa(G)以及15.6℃條件下。
對于設(shè)計壓力＞7KPa（G）或≤103.4KPa（G）的儲罐和容器，當(dāng)揮發(fā)性液體液面面積大于260㎡且遭遇火災(zāi)時，總的排氣量可按下式計算。
G=208.2FA 0.82 m³/h式中，G為排氣量m³/h；F為環(huán)境系數(shù)(見API2000附錄部分)；A為揮發(fā)性液體液面面積㎡。
四，呼吸閥的選用The choice of breather valve
根據(jù)SH/T3007-2014石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范，及SY/T0511.1-2010石油儲罐附件第1部分：呼吸閥中的規(guī)定，呼吸閥規(guī)格尺寸的選用原則如下。
（1）參照規(guī)范，按照呼吸閥的通氣量來選擇呼吸閥的規(guī)格尺寸及數(shù)量。
（2）對照呼吸閥制造廠家提供的各種規(guī)格的呼吸閥在各種壓力等級下呼出或吸入的性能曲線，選用呼吸閥規(guī)格尺寸。
（3）呼吸閥的起跳壓力應(yīng)低于該呼吸閥所在儲罐的設(shè)計壓力，從而保護儲罐不受損壞，但應(yīng)高于該儲罐的操作壓力，以確保儲罐的正常操作。
五，結(jié)論 conclusion
呼吸閥breather valve是常壓、低壓儲罐中必不可少的安全附件。通過計算呼吸閥的呼吸量，進而確定呼吸閥的規(guī)格和數(shù)量。
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