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化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)規(guī)范

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《油化工企業(yè)設(shè)計(jì)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(chǔ)罐安全設(shè)施。呼吸閥不僅能維持儲(chǔ)罐氣壓平衡，確保儲(chǔ)罐在超壓或真空時(shí)免遭破壞，且能減少罐內(nèi)介質(zhì)的揮發(fā)和損耗，滿足儲(chǔ)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(chǔ)罐，在VOCs治理過(guò)程中能不能實(shí)現(xiàn)工藝和設(shè)備的雙重防護(hù)呢，答案是肯定的，設(shè)備本體的防爆選型是一個(gè)要素，在流體輸送的管線上安裝阻火器則是另一個(gè)的要素，本文就重點(diǎn)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(jì)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(lái)進(jìn)行依次論述。 首先我們從罐頂開始吧，在罐頂上一般會(huì)布置這么幾個(gè)出口，對(duì)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(shí)惰性氣體置換的排空管口，當(dāng)然對(duì)于某個(gè)罐來(lái)說(shuō)，不一定全部都有上述幾個(gè)管口，每種管口在數(shù)量上也不一定只有一個(gè)，這些都是根據(jù)容量和工藝要求進(jìn)行設(shè)置的。那么在標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于上述管口的阻火器設(shè)置是怎么規(guī)定的呢？我們先來(lái)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(hù)》中第5.2條的相關(guān)規(guī)定：化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)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(chǔ)罐，以及液態(tài)烴、LNG等低溫儲(chǔ)罐的通氣口和呼吸閥進(jìn)、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(yàn)及驗(yàn)收》第5章的規(guī)定：“5.0.1 當(dāng)有爆炸性混合物存在的可能且無(wú)其他防止火焰?zhèn)鞑サ脑O(shè)施時(shí)，下列管道系統(tǒng)和化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)規(guī)范容器應(yīng)設(shè)置阻火器：

b）具有爆炸性氣體的儲(chǔ)罐或容器氣相空間的開放式通氣管；

c）甲B、乙類液體儲(chǔ)罐之間氣相連通管道的分支管道，儲(chǔ)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(shí)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(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.1.9條的規(guī)定：“下列儲(chǔ)罐通向大氣的通氣管或呼吸閥上應(yīng)安裝阻火器：

a）儲(chǔ)存甲B、乙、丙A類液體的固定頂儲(chǔ)罐和地上臥式儲(chǔ)罐；

b）儲(chǔ)存甲B、乙類液體的覆土臥式儲(chǔ)罐；

c）采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的儲(chǔ)罐；

d）內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐罐頂中央通氣管；"

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)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(jì)中針對(duì)上述范圍，該怎么進(jìn)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(jìn)行逐項(xiàng)分述。
（1）對(duì)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(jìn)入儲(chǔ)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(cè)試需滿足2小時(shí)以上。呼吸閥由于是對(duì)空排放，故呼吸閥出口無(wú)須安裝阻火器。呼吸閥的進(jìn)口如果也是對(duì)空的，那么進(jìn)口也無(wú)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(gè)罐頂都需要安裝一個(gè)。當(dāng)潛在火源的距離無(wú)法確定時(shí)，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(yàn)工況和真實(shí)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(gè)罐之間進(jìn)行物料倒罐時(shí)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(gè)儲(chǔ)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(gè)儲(chǔ)罐的氣體回收管線，那么每個(gè)罐的罐口都需要安裝一個(gè)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(shí)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(dāng)然在國(guó)外工程公司設(shè)計(jì)的案例中，也出現(xiàn)過(guò)在罐頂?shù)臍怏w回收管線帶呼吸閥的，此處的呼吸閥的進(jìn)口是對(duì)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)中并沒有找到明確的說(shuō)法。在實(shí)際的實(shí)踐中，也沒有遇到過(guò)氮封管線安裝阻火器的實(shí)例，下圖是韓國(guó)設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的氮封線，并沒有安裝阻火器。

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

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

呼吸閥是利用閥盤（有時(shí)閥盤上加重塊）的重量，來(lái)控制罐內(nèi)的呼氣壓力和吸入的真空度。當(dāng)罐內(nèi)氣體的壓力超過(guò)油罐的允許壓力值時(shí)，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(dāng)罐內(nèi)氣體的真空度超過(guò)儲(chǔ)罐的允許真空度時(shí)，真空閥即被頂開，吸入空氣（吸入）維持儲(chǔ)罐壓力平衡。壓力在一定范圍內(nèi)，儲(chǔ)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(chǔ)罐結(jié)構(gòu)本身的允許值來(lái)決定。選擇呼吸閥型號(hào)時(shí)，要根據(jù)介質(zhì)收發(fā)作業(yè)時(shí)的最大排量來(lái)確定。呼吸閥的直徑大于250mm時(shí)，可選用兩個(gè)不超過(guò)250mm的呼吸閥。

當(dāng)罐內(nèi)氣壓力大于儲(chǔ)罐允許壓力時(shí)，介質(zhì)蒸汽經(jīng)壓力閥外逸，此時(shí)真空閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)罐內(nèi)氣壓力小于儲(chǔ)罐允許真空度時(shí)，新鮮空氣通過(guò)真空閥進(jìn)入罐內(nèi)，此時(shí)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(lái)控制。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)規(guī)范機(jī)械呼吸閥選擇表

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

制造、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：按（石油儲(chǔ)罐呼吸閥）SY7551（石油儲(chǔ)罐阻火器阻火性能和試驗(yàn)方法）GB5908等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造和驗(yàn)收。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)規(guī)范的使用維護(hù)

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(dòng)中不能到位，將閥盤卡于導(dǎo)桿某一部位。

3、粘結(jié)：是因?yàn)橛姓魵狻⑺峙c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(jī)械呼吸閥長(zhǎng)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?yàn)闅鉁刈兓?，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(jìn)而結(jié)冰，使閥難以開啟。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)規(guī)范

以上這些故障，有的使呼吸閥達(dá)到控制壓力時(shí)不能動(dòng)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(jìn)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(xiǎn)因素。

在例行巡檢和每次作業(yè)時(shí)，要從外觀和現(xiàn)象上加強(qiáng)檢測(cè)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決。如儲(chǔ)罐罐體和呼吸閥閥體有無(wú)異常變化；儲(chǔ)罐進(jìn)出物料作業(yè)時(shí)，呼吸閥運(yùn)行情況是否正常；U型壓力計(jì)的壓表是否正常；封口網(wǎng)有沒有破損，是否暢通；儲(chǔ)罐管道式呼吸閥閥體有無(wú)漏氣等。

化工固定頂罐呼吸閥設(shè)計(jì)規(guī)范檢查與維護(hù)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(wú)生銹和積垢 , 并進(jìn)行清潔 , 必要時(shí)用煤油清洗。

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

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

④檢查壓蓋襯墊是否嚴(yán)密 , 必要時(shí)進(jìn)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(shí) , 當(dāng)氣溫低于 0 ℃以下時(shí) , 每周至少進(jìn)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(duì)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(duì)于油庫(kù)區(qū)的全天候防爆呼吸閥 , 每半年檢查一次。

為了維護(hù)呼吸閥的安全，必須在一定的時(shí)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(rèn)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(gè)孔都務(wù)必保持通透，不然會(huì)影響安全操作。

三、通風(fēng)口的閥盤是呼吸閥中最靈活也到的部件，所以在維護(hù)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(duì)呼吸閥來(lái)說(shuō)也是非常重要的，檢查壓蓋襯墊是否嚴(yán)密，所以一旦發(fā)現(xiàn)密封性有損壞跡象，要及時(shí)換新。檢查過(guò)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(gè)，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