常低壓儲罐呼吸閥呼吸量計算與設置

王曉程

（天津渤?；ぜ瘓F規劃設計院，天津300193）

常低壓儲罐呼吸閥呼吸量計算與設置

王曉程

（天津渤?；ぜ瘓F規劃設計院，天津300193）

呼吸閥是一種常用于常壓和低壓儲罐的壓力保護措施。正確計算儲罐需要的呼吸量，選擇適合的呼吸閥，正確安裝并對其進行維護是保證儲罐能夠安全儲存的一個重要條件。

呼吸閥；呼吸量；熱效應

常壓及低壓儲罐是石油化工行業的常用設備。呼吸閥能夠在儲罐超壓或者接近真空的工況下通過呼氣或者吸氣而使儲罐壓力保持在設計壓力范圍內，從而避免鼓罐或者癟罐的情況發生，減少罐內物料的損耗。同時安裝呼吸閥也能減少揮發性物料的泄露，降低對外部環境的污染，減少安全隱患。《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-2008）中更有規定，“甲B、乙類液體的固定頂罐應設阻火器和呼吸閥”[1]。阻火器與呼吸閥連用可以防止火焰進入儲罐避免爆炸發生。因此呼吸閥作為石油儲罐的附件是不可缺少的。

1 呼吸閥啟動原因

呼吸閥是由呼氣閥和吸氣閥兩部分組成。通常情況下呼吸閥是封閉不動的，只有在儲罐超壓或者真空的情況才會開啟。以下幾點為比較普遍的開啟原因[2],也就是造成真空或者超壓的條件：

1）液體出入儲罐。液體流出儲罐，儲罐內氣相空間增大，壓力降低，會導致吸氣閥開啟吸入外部氣體，用以提高儲罐壓力。液體進入儲罐，汽化蒸汽增多，儲罐壓力增大，導致呼氣閥開啟呼出多余的氣體降低儲罐壓力。

2）天氣變化引起的儲罐呼吸。氣溫降低或者大風、降雨等其他天氣變化會引起儲罐內氣體的壓縮或者冷凝，儲罐壓力降低，從而導致吸氣閥開啟。氣溫升高或者其他天氣變化（熱效應）會引起儲罐內氣體膨脹或者液體汽化，儲罐壓力升高，從而導致呼吸閥打開。

3）當儲罐吸收了外部火災產生的熱量，造成液體汽化以及氣體膨脹，儲罐壓力增大，呼氣閥開啟，儲罐呼出內部多余氣體。

4）由于設備故障或者操作錯誤而導致的其他情況。

當以上條件有一個存在或幾個同時發生并達到了呼吸閥的開啟壓力，呼吸閥即開始工作，降低超壓或者真空度，可以達到保護儲罐的目的。

2 呼吸量的計算

儲罐的呼吸量應至少為進出物料量與熱效應引起的通氣量之和。目前還沒有國家通用的標準算法來計算呼吸量。結合日本通氣設備標準HPIS-G-103-1997，美國標準API Std 2000-2009,以及以往項目的經驗，以下為我們在項目中應用的計算公式。式中進出物料的通氣量系數借鑒API Std2000，并按照該標準以37.8℃為閃點分界點。而由于熱效應引起的通氣量變化則參考了日本通氣設備標準的系數值。

1）閃點低于37.8℃的物料：

Qi=0.94Vo+Qt

Qo=2.02Vi+Qt

2）閃點高于37.8℃的物料：

Qi=0.94Vo+Qt

Qo=1.01Vi+0.6Qt

式中[3]：

Qi——吸入時總通氣量，單位為m3/h;

Qo——呼出時總通氣量，單位為m3/h;

Qt——在吸氣或排氣的同時，由于天氣變化引起的通氣量，即熱呼吸通氣量，單位為m3/h;

Vi——最大進料量，單位為m3/h;

Vo——最大出料量，單位為m3/h;

對于容積小于3180m3的儲罐，以上兩式中的Qt=0.169V。V為儲罐總容積。

表1為熱效應引起的儲罐呼吸量變化表。

表1 氣溫變化引起的通氣變化

續表1

3 呼吸壓力的確定

呼吸閥的起跳壓力應低于儲罐的設計壓力，從而保護儲罐不被破壞[4]。大多數的常壓儲罐設計壓力通常在-500Pa～2000Pa(G)。根據SY/ T 0511.1-2010，呼吸閥的開啟壓力等級分為五級，具體見表2。由表2可見，通常情況下呼吸閥的負壓吸入壓力設成-295Pa是符合絕大部分儲罐的。

表2 呼吸閥開啟壓力分級表[3]

4 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，選擇適當的閥門尺寸。目前市場上常用的呼吸閥規格連接法蘭公稱通徑DN有：50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm。

同時也要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。結合呼吸閥的尺寸與工作溫度，選出最適合設計工況的呼吸閥。

5 呼吸閥的安裝與維護

呼吸閥的安裝需要注意以下幾點。

1）呼吸閥需要安裝在儲罐頂部的最高點，也就是罐內氣相空間的最高點。這樣能使氣體以最直接的通道通向呼吸閥。如果需要安裝兩個呼吸閥時，應以儲罐頂點為中心對稱布置。

2）如果呼吸閥安裝在氮封的儲罐上，氮氣供氣管的接管位置一定要遠離呼吸閥接口，且接管插入罐內200mm，以防氮氣進罐后直接排出而起不到氮封的作用。

3）如果使用呼吸閥的地區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[5]，而造成儲罐低壓癟罐或者超壓鼓罐。

在呼吸閥正確安裝后，為了能夠使其安全持續地運行，應注意后期的檢修與維護。至少每半年檢查一次呼吸閥的網面是否堵塞或腐蝕。如果發現有堵塞應即時清理確保網面干凈。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。

［1］GB50160-2008,石油化工企業設計防火規范[S].

［2］API2000-2009,Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks Nonrefrigerated and Refrigerated[S].

［3］SY/T 0511.1-2010,石油儲罐附件第1部分：呼吸閥[S].

［4］王榮貴，劉道芬.常壓、低壓儲罐呼吸量的確定及呼吸閥的應用[J].化肥設計，2007,45(2):24-29.

［5］張拂曉，邱海燕常壓、低壓儲罐呼吸閥的設置、選型與計算研究[J].山東化工，2015,44(20):120-121,129.

·信息·

天津市邁向全國新能源產業重要基地

據報道，今年前8個月，本市新能源產業實現產值403.5億元，同比增長10.44%。新能源產業具有資源消耗低、清潔程度高、潛在市場大、帶動能力強、綜合效益好的優勢，是當前各國形成經濟新增長點的戰略突破口。天津的新能源產業初具規模，2015年產值達到500億元，形成了11億安時鋰離子電池、850MW光伏、6000MW風電整機生產能力，天津正成為全國新能源產業的重要基地。

天津市新能源產業經過近幾年發展，在綠色電池、風電、光伏發電等領域形成了較好的產業基礎，聚焦了力神、巴莫、明陽、英利、歌美颯等一批龍頭企業。天津市鋰離子電池的市場占有率及產業規模居全國前三位，力神公司研發成功超級電容器、高比能量動力型鋰離子電池等多項產品和技術，產品銷量居全球高端市場前四位，成為全國重要鋰離子電池生產基地。維斯塔斯（Veastas）風力技術（中國）有限公司在天津建成了全球最大的風機制造基地，擁有世界領先的研發制造技術。三安光電高效三結砷化鎵電池芯片轉換效率超過41%，國內第一，國際領先水平，國內市占有率超過70%。英利研發的高品質多晶硅碇鑄造工藝處于國際領先水平。截至目前，天津市擁有新能源企業百余家，初步形成了濱海高新區、開發區、西青區、寶坻區和北辰區5個聚集趨勢明顯的科技園區。

在產業鏈條建設方面，天津市新能源產業在風力發電領域，形成了從主機設備的整套機組到電機、齒輪箱、葉片等配套零部件較為完整產業鏈條；綠色電池覆蓋了鋰離子電池、六氟磷酸鋰、鋰離子電池正負極材料等配套材料生產體系；光伏產業鏈包括從硅片材料到電池組裝的大部分環節，特別是在中下游形成了從多晶硅錠加工、硅片、電池外延片、電池組件、光伏應用系統到光伏系統集成的生產鏈條。

在新能源應用方面，濱海新區加大基礎設施建設投入，濱海高新區、中新生態城等新興功能區積極采用太陽能發電系統應用在節能建筑等多個領域，支持企業開拓本地市場；另外，新能源汽車示范運營項目、長城汽車產業園20兆瓦光伏屋頂項目、寧河20兆瓦魚光互補光伏發電項目和大神堂、薊運河口風電場等項目的實施積極帶動了天津市綠色電池、光伏組件生產、風電設備配件及控制軟件等的研發配套，促進新能源產業快速發展。

天津市工信委提供的相關規劃指出，到2020年，天津市鋰離子電池規模將達到500億元，產能達到15億安時，新能源汽車動力電池產能將達到400億元；光伏產業銷售收入力爭達到200億元。天津市將依托科技與人才優勢，大力培育和引進龍頭企業，拉動產業鏈上下游延伸，將天津市打造為鋰電行業國際重要研發生產基地、全國重點的風電設備制造中心和最大的風電產品出口基地、全國先進光伏制造基地和綠色陽光城市。

Breather valve calculation and setup for atmospheric and lowpressure storage tanks

WANG Xiao-cheng
(Tianjin Bohai Chemical Industry Group Planning Design Institute,Tianjin 300193)

Breather valve is a normal pressure protection method for atmospheric and low-pressure storage tanks.Therefore it is important to calculate and determine the venting capacity of the pressure valves,select and install the proper valves,and maintain them in plant production routine.

breather valve;venting capacity;thermal effects

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.06.022

TE974+.3.31

C

1008-1267（2016）06-0056-03

2016-07-08