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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，利用正負壓閥盤的重量來控制儲罐的排氣正壓和吸氣負壓。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壓時，罐外的大氣將呼吸閥的負壓閥盤頂開，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。
阻火呼吸閥
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㎡。
阻火器
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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