化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范

根據(jù)國家標準《油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB50160）之規(guī)定，“甲、乙類液體的固定頂罐，應(yīng)用阻火器和呼吸閥"?？梢姾粑y、阻火器是儲罐安全設(shè)施。呼吸閥不僅能維持儲罐氣壓平衡，確保儲罐在超壓或真空時免遭破壞，且能減少罐內(nèi)介質(zhì)的揮發(fā)和損耗，滿足儲罐大小呼吸的通氣要求。罐區(qū)的VOCs治理是罐區(qū)安全和環(huán)保的重要一環(huán)，特別是涉及到易燃易爆介質(zhì)的儲罐，在VOCs治理過程中能不能實現(xiàn)工藝和設(shè)備的雙重防護呢，答案是肯定的，設(shè)備本體的防爆選型是一個要素，在流體輸送的管線上安裝阻火器則是另一個的要素，本文就重點講述一下阻火器在罐區(qū)VOCs治理工藝中到底該如何選型和布置。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范

為了條例清晰，我們將按照工藝流程的上下游順序來進行依次論述。 首先我們從罐頂開始吧，在罐頂上一般會布置這么幾個出口，對空的呼吸閥口，氣相連通管口，氣相平衡管口，氣相回收管口，不帶呼吸閥的排放管口，用于氮封的管口，用于檢修時惰性氣體置換的排空管口，當然對于某個罐來說，不一定全部都有上述幾個管口，每種管口在數(shù)量上也不一定只有一個，這些都是根據(jù)容量和工藝要求進行設(shè)置的。那么在標準中，對于上述管口的阻火器設(shè)置是怎么規(guī)定的呢？我們先來看看《GB/T 20801.6-2020 壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護》中第5.2條的相關(guān)規(guī)定：化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范“下列設(shè)備和管道系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置阻火器：

a）可燃液體常壓儲罐，以及液態(tài)烴、LNG等低溫儲罐的通氣口和呼吸閥進、出口及其氣相連通管；"我們接著再看《SH-T 3413-2019 石油化工石油氣管道阻火器選用、檢驗及驗收》第5章的規(guī)定：“5.0.1 當有爆炸性混合物存在的可能且無其他防止火焰?zhèn)鞑サ脑O(shè)施時，下列管道系統(tǒng)和化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范容器應(yīng)設(shè)置阻火器：

b）具有爆炸性氣體的儲罐或容器氣相空間的開放式通氣管；

c）甲B、乙類液體儲罐之間氣相連通管道的分支管道，儲罐頂部油氣排放管道的集合管；5.0.3 可燃性氣體管道、油罐、容器等上面用于檢修時惰化置換的排氣管，以及正常操作期間保持關(guān)閉的泄壓或排放管等可不設(shè)置阻火器"最后我們看一下《SH-T 3007-2014 石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》第5.1.9條的規(guī)定：“下列儲罐通向大氣的通氣管或呼吸閥上應(yīng)安裝阻火器：

a）儲存甲B、乙、丙A類液體的固定頂儲罐和地上臥式儲罐；

b）儲存甲B、乙類液體的覆土臥式儲罐；

c）采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)的儲罐；

d）內(nèi)浮頂儲罐罐頂中央通氣管；"

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范

參考上述文字的紅色加粗部分，基本上規(guī)定了需要安裝阻火器的范圍了，那么在設(shè)計中針對上述范圍，該怎么進行阻火器選型和布置呢，我就按照安裝位置和阻火器類型進行逐項分述。
（1）對于排空的管口（包含帶呼吸閥的），此處安裝阻火器的目的是阻火外部的火焰或爆炸進入儲罐內(nèi)，所以阻火器緊貼在罐口安裝，然后連接呼吸閥或管道，此處采用管端型阻火器，類型為阻爆燃型，耐燒測試需滿足2小時以上。呼吸閥由于是對空排放，故呼吸閥出口無須安裝阻火器。呼吸閥的進口如果也是對空的，那么進口也無須安裝阻火器，如下圖。
（2）氣相連通管道 上的阻火器采用管道型阻火器，且需具有雙向阻火功能，安裝位置緊鄰罐口安裝，且所連通的每個罐頂都需要安裝一個。當潛在火源的距離無法確定時，需選擇非穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器。另外雖然制造商提供了法蘭面至潛在火源的距離參數(shù)，但由于試驗工況和真實工況的差異，不建議安裝穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器。
（3）氣相平衡管線一般用于兩個罐之間進行物料倒罐時的氣相連通，故其阻火器設(shè)置基本上與氣相連通管道類似，不再敘述。
（4）氣體回收管口，如果是單個儲罐的氣體回收管線，只需要在罐口安裝管道型非穩(wěn)態(tài)爆轟阻火器且需滿足雙向阻火功能。如果是多個儲罐的氣體回收管線，那么每個罐的罐口都需要安裝一個非穩(wěn)態(tài)爆轟阻火器（油氣集合管道系統(tǒng)的分支管道）。一般罐頂?shù)臍怏w回收管線都是帶單呼閥的，故此時的阻火器安裝位置可以選在罐口位置或者單呼閥的出口位置，類型選擇具有雙向阻火功能的非穩(wěn)態(tài)爆轟阻火器。當然在國外工程公司設(shè)計的案例中，也出現(xiàn)過在罐頂?shù)臍怏w回收管線帶呼吸閥的，此處的呼吸閥的進口是對空的，其主要目的是為了確保一旦罐內(nèi)氣相空間出現(xiàn)負壓的情況，緊急平衡壓力用的（如下圖）。
（5）氮封管線一般直接與罐頂管口相連，關(guān)于氮封管線上是否需要設(shè)置阻火器，我在標準中并沒有找到明確的說法。在實際的實踐中，也沒有遇到過氮封管線安裝阻火器的實例，下圖是韓國設(shè)計公司設(shè)計的氮封線，并沒有安裝阻火器。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)及工作原理

呼吸閥是保護儲罐安全的重要附件，安裝于灌頂，用于自動控制儲罐內(nèi)外氣體通道的啟閉，維持儲罐的壓力平衡，對儲罐的超壓或超真空起保護作用，又可以在一定范圍內(nèi)降低儲罐內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)損失。

呼吸閥是利用閥盤（有時閥盤上加重塊）的重量，來控制罐內(nèi)的呼氣壓力和吸入的真空度。當罐內(nèi)氣體的壓力超過油罐的允許壓力值時，壓力閥即被頂開，混合氣從罐內(nèi)逸出（呼出），使罐內(nèi)的壓力不再增高。當罐內(nèi)氣體的真空度超過儲罐的允許真空度時，真空閥即被頂開，吸入空氣（吸入）維持儲罐壓力平衡。壓力在一定范圍內(nèi)，儲罐不呼吸，所以呼吸閥在一定程度上減少了介質(zhì)的蒸發(fā)損耗。呼吸閥控制的壓力和真空度的數(shù)值應(yīng)根據(jù)儲罐結(jié)構(gòu)本身的允許值來決定。選擇呼吸閥型號時，要根據(jù)介質(zhì)收發(fā)作業(yè)時的最大排量來確定。呼吸閥的直徑大于250mm時，可選用兩個不超過250mm的呼吸閥。

當罐內(nèi)氣壓力大于儲罐允許壓力時，介質(zhì)蒸汽經(jīng)壓力閥外逸，此時真空閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當罐內(nèi)氣壓力小于儲罐允許真空度時，新鮮空氣通過真空閥進入罐內(nèi)，此時壓力閥處于關(guān)閉狀態(tài)，允許壓力（或真空壓力）靠調(diào)節(jié)盤的重量來控制。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范機械呼吸閥選擇表

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范呼吸閥主要技術(shù)參數(shù)

制造、檢測標準：按（石油儲罐呼吸閥）SY7551（石油儲罐阻火器阻火性能和試驗方法）GB5908等標準進行制造和驗收。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范的使用維護

呼吸閥常見故障主要有：漏氣、卡死、粘結(jié)、堵塞、凍結(jié)以及壓力閥和真空閥常見開等。

1、漏氣：一般是由于銹蝕、硬物劃傷閥與閥盤的接觸面、閥盤或閥座變形及閥盤導(dǎo)桿傾斜等原因造成。

2、卡死：多發(fā)生在由于呼吸閥安裝不正確或油罐變形導(dǎo)致閥盤導(dǎo)桿歪斜以及閥桿銹蝕的情況下，閥座在沿導(dǎo)桿上下活動中不能到位，將閥盤卡于導(dǎo)桿某一部位。

3、粘結(jié)：是因為有蒸氣、水分與沉積于閥盤、閥座、導(dǎo)桿上的塵土等雜物混合發(fā)生化學(xué)物理變化，久而久之使閥盤與閥座或?qū)U粘結(jié)在一起。

4、堵塞：主要是由于機械呼吸閥長期未保養(yǎng)使用，致使塵土、銹渣等雜物沉積于呼吸閥內(nèi)火呼吸管內(nèi)，以及蜂或鳥在呼吸閥口筑巢等原因，使呼吸閥堵塞。

5、凍結(jié)：是因為氣溫變化，空氣中的水分在呼吸閥的閥體、閥盤、閥座和導(dǎo)桿等部位凝結(jié)，進而結(jié)冰，使閥難以開啟。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范

以上這些故障，有的使呼吸閥達到控制壓力時不能動作，造成油罐超壓，危及油罐安全；有的則使呼吸閥失去作用，造成大小呼吸失控，從而增加進料的蒸發(fā)損耗，使介質(zhì)質(zhì)量下降，加重區(qū)域大氣污染，影響操作人員身體健康，增加區(qū)域危險因素。

在例行巡檢和每次作業(yè)時，要從外觀和現(xiàn)象上加強檢測分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決。如儲罐罐體和呼吸閥閥體有無異常變化；儲罐進出物料作業(yè)時，呼吸閥運行情況是否正常；U型壓力計的壓表是否正常；封口網(wǎng)有沒有破損，是否暢通；儲罐管道式呼吸閥閥體有無漏氣等。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計規(guī)范檢查與維護內(nèi)容

①打開頂蓋 , 檢查呼吸閥內(nèi)部的閥盤、閥座、導(dǎo)桿、導(dǎo)孔、彈簧等有無生銹和積垢 , 并進行清潔 , 必要時用煤油清洗。

②檢查閥盤活動是否靈活 , 有無卡死現(xiàn)象 , 密封面 ( 閥盤與閥座的接觸面 ) 是否良好 , 必要時進行修理 , 由于密封面的材料為有色軟金屬 , 在對其研磨時 , 要選用較細的研磨劑。

③檢查閥體封口網(wǎng)是否完好 , 有無冰凍、堵塞等現(xiàn)象 , 擦去網(wǎng)上的銹污和灰塵 , 保證氣體進出暢通。

④檢查壓蓋襯墊是否嚴密 , 必要時進行更換 , 給螺栓加油。

呼吸閥的檢查周期

①全天候阻火呼吸閥在冬季使用時 , 當氣溫低于 0 ℃以下時 , 每周至少進行一次檢查 , 防止閥盤與閥座因寒冷結(jié)冰粘住而失靈。

②對于地面罐和半地下罐的全天候防爆呼吸閥 , 每年的一、四季度每月檢查兩次 , 二、三季度每月檢查一次。

③對于油庫區(qū)的全天候防爆呼吸閥 , 每半年檢查一次。

為了維護呼吸閥的安全，必須在一定的時間段內(nèi)定期為呼吸閥做全面檢查保養(yǎng)。

一、首先應(yīng)該將呼吸閥拆開，認真清洗波紋，防止波紋上的積垢影響呼吸閥的順暢打開關(guān)閉。

二、阻火層的小孔也是必須檢查的內(nèi)容，每一個孔都務(wù)必保持通透，不然會影響安全操作。

三、通風口的閥盤是呼吸閥中最靈活也到的部件，所以在維護中必須檢查閥盤的靈活程度，以及連接桿是否穩(wěn)固。

四、閥盤的密封性對呼吸閥來說也是非常重要的，檢查壓蓋襯墊是否嚴密，所以一旦發(fā)現(xiàn)密封性有損壞跡象，要及時換新。檢查過程也要注意不能產(chǎn)生新的破壞。注意給螺栓加油。

五、每一個，每次拆卸都要有相應(yīng)記錄，防止關(guān)鍵零件的遺失和損壞。

六、保養(yǎng)周期：一、四季度每月檢查兩次（防凍結(jié)）；其他二、三季度每月檢查一次