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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、天然氣等行業的低壓保護設備，它可用來保持儲罐壓力始終處于正常狀態，降低儲罐內揮發性液體的蒸發損失，并保持儲罐免受超壓或超真空的破壞，對安全和環保均起到一定的促進作用。
根據（GB50160-2008）石油化工企業設計防火規范的規定，甲B、乙類液體的固定頂罐，應設置阻火器 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，能隨罐內正負壓變化而自動啟閉，使罐內外氣壓差保持在允許值范圍內。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。當罐內介質的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內時，呼吸閥不工作，保持罐的密閉性；當向罐內補充介質，使罐內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，使罐內壓力不再繼續增高；當向罐外抽出介質，使罐內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，使罐內的壓力不再繼續下降，罐內與罐外的氣壓平衡，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。呼吸閥的設計計算通常依據API2000常壓儲罐和低壓儲罐的泄放。確定呼吸量應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 產生超壓和真空的常規原因
| 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） | 液體出料，氣候影響受冷卻時（熱效應） |
| 非正常 | 調節閥失效（開） | 調節閥失效（關） |
| 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 | 設備失效（浮頂罐） | |
| 雙層儲罐環形空間的超壓（低溫儲罐） | 大氣壓上升 | |
| 事故 | 火災（或是處于輻射半徑內） | |
| 換熱管破裂 | ||
| 翻滾 | ||
| 化學逃逸反應 | ||
| 熱油和水混合 | ||
| 內部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所引起的呼吸氣量見表2和表3，遭遇火災時，儲罐的緊急排放量按表4的規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 火災時緊急排氣量與揮發性液體液面面積的關系
| 揮發性液體液面面積（㎡） | 排氣量（Nm³/h） | 揮發性液體液面面積（㎡） | 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：設計壓力≤7KPa(G)以及15.6℃條件下。
對于設計壓力＞7KPa（G）或≤103.4KPa（G）的儲罐和容器，當揮發性液體液面面積大于260㎡且遭遇火災時，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為環境系數(見API2000附錄部分)；A為揮發性液體液面面積㎡。
四，呼吸閥的選用The choice of breather valve
根據SH/T3007-2014石油化工儲運系統罐區設計規范，及SY/T0511.1-2010石油儲罐附件第1部分：呼吸閥中的規定，呼吸閥規格尺寸的選用原則如下。
（1）參照規范，按照呼吸閥的通氣量來選擇呼吸閥的規格尺寸及數量。
（2）對照呼吸閥制造廠家提供的各種規格的呼吸閥在各種壓力等級下呼出或吸入的性能曲線，選用呼吸閥規格尺寸。
（3）呼吸閥的起跳壓力應低于該呼吸閥所在儲罐的設計壓力，從而保護儲罐不受損壞，但應高于該儲罐的操作壓力，以確保儲罐的正常操作。
五，結論 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格和數量。
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