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呼吸阀的计算及选用

时间：2020-08-15 23:12:39 来源：永龙阀门阅读：0次

呼吸阀的计算及选用

Breathing valve calculation and selection

呼吸阀 The respiration valve是一种用于石油、化工、天然气等行业的低压保护设备，它可用来保持储罐压力始终处于正常状态，降低储罐内挥发性液体的蒸发损失，并保持储罐免受超压或超真空的破坏，对安全和环保均起到一定的促进作用。

根据（GB50160-2008）石油化工企业设计防火规范的规定，甲B、乙类液体的固定顶罐，应设置阻火器 Flame arrester或阻火呼吸阀 Fire breathing valve、带接管呼吸阀Take over the respiration valve。

一，呼吸阀的作用原理 The role of respiration valve principle

呼吸阀由压力阀 Pressure valve和真空阀 Vacuum valve组成，安装于常压或低压储罐上，能随罐内正负压变化而自动启闭，使罐内外气压差保持在允许值范围内。呼吸阀能够维护储罐气压平衡，充分利用储罐本身的承压能力来减少介质排放，利用正负压阀盘的重量来控制储罐的排气正压和吸气负压。当罐内介质的压力在呼吸阀的控制操作压力范围之内时，呼吸阀不工作，保持罐的密闭性；当向罐内补充介质，使罐内上部气体空间的压力升高，达到呼吸阀的操作正压时，压力阀被顶开，气体从呼吸阀呼出口逸出，使罐内压力不再继续增高；当向罐外抽出介质，使罐内上部气体空间的压力下降，达到呼吸阀的操作负压时，罐外的大气将呼吸阀的负压阀盘顶开，外界气体进入罐内，使罐内的压力不再继续下降，罐内与罐外的气压平衡，从而保护了储罐。简言之，呼吸阀能够在泵注入、抽出介质或热交换的条件下提供压力或真空泄放，从而防止储罐破裂或被抽瘪。

二，产生超压和真空的原因 The reasons of overpressure and vacuum

只有正确的确定呼吸阀的呼吸量，才能选择合适的呼吸阀。呼吸阀的设计计算通常依据API2000常压储罐和低压储罐的泄放。确定呼吸量应首先对储罐可能引起超压和真空的工况逐一进行分析，可分为正常操作，非正常工况和事故工况。

表1 产生超压和真空的常规原因

操作条件	超压（呼出）	真空（吸入）
正常	液体进料，气候影响受热时（热效应）	液体出料，气候影响受冷却时（热效应）
非正常	调节阀失效（开）	调节阀失效（关）
	盘管泄漏	重力流排放
	公用工程失效	公用工程失效
	非正常的热量输入	蒸汽冷凝
	液体过量充装	进入过冷流体
	非正常的流体流入	非正常的流体流出
	大气压下降	设备失效（浮顶罐）
	双层储罐环形空间的超压（低温储罐）	大气压上升
事故	火灾（或是处于辐射半径内）
	换热管破裂
	翻滚
	化学逃逸反应
	热油和水混合
	内部Bao燃
	冷却切失（低温储罐）

三，呼吸量的确定 The determination of volume

呼吸阀 The respiration valve适用于操作压力从真空～0.1MPa(G)的地上液体石油储罐或石油产品储罐以及地上、地下低温储罐。该类储罐进出物料以及热效应所引起的呼吸气量见表2和表3，遭遇火灾时，储罐的紧急排放量按表4的规定或由计算公式得出。

表2物料流出及物料流入呼吸量

闪点/沸点（℃）	吸入气量（Nm³/h）-物料流出	呼入气量（Nm³/h）-物料流入
闪点≧37.8	0.94	1.01
沸点≧148.9	0.94	1.01
闪点﹤37.8	0.94	2.02
沸点﹤148.9	0.94	2.02

表3 热效应引起的储罐呼吸气量

储罐容积	吸入量（Nm³/h）	呼出量（带压泄放）（Nm³/h）
		闪点≧37.8℃或沸点＞148.9℃	闪点﹤37.8℃或沸点﹤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 火灾时紧急排气量与挥发性液体液面面积的关系

挥发性液体液面面积（㎡）	排气量（Nm³/h）	挥发性液体液面面积（㎡）	排气量（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：设计压力≤7KPa(G)以及15.6℃条件下。

对于设计压力＞7KPa（G）或≤103.4KPa（G）的储罐和容器，当挥发性液体液面面积大于260㎡且遭遇火灾时，总的排气量可按下式计算。

G=208.2FA 0.82 m³/h式中，G为排气量m³/h；F为环境系数(见API2000附录部分)；A为挥发性液体液面面积㎡。

四，呼吸阀的选用The choice of breather valve

根据SH/T3007-2014石油化工储运系统罐区设计规范，及SY/T0511.1-2010石油储罐附件第1部分：呼吸阀中的规定，呼吸阀规格尺寸的选用原则如下。

（1）参照规范，按照呼吸阀的通气量来选择呼吸阀的规格尺寸及数量。

（2）对照呼吸阀制造厂家提供的各种规格的呼吸阀在各种压力等级下呼出或吸入的性能曲线，选用呼吸阀规格尺寸。

（3）呼吸阀的起跳压力应低于该呼吸阀所在储罐的设计压力，从而保护储罐不受损坏，但应高于该储罐的操作压力，以确保储罐的正常操作。

五，结论 conclusion

呼吸阀breather valve是常压、低压储罐中必不可少的安全附件。通过计算呼吸阀的呼吸量，进而确定呼吸阀的规格和数量。

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