油气储罐中呼吸阀的作用及呼吸阀选用

呼吸阀是保护油罐安全的重要附件安装于罐顶，用于自动控制油罐内外气体通道的启闭，维持油罐的压力平衡，对油罐的超压或超真空起保护作用，又可以在一定范围内降低油品的蒸发损失。呼吸阀是利用阀盘（有时阀盘上加重块）的重量，来控制罐内的呼气压力和吸入的真空度。当罐内气体的压力超过油罐的允许压力值时，压力阀即被顶开，混合油气从罐内逸出（呼出），使罐内的压力不再增高。当罐内气体的真空度超过油罐的允许真空度时，真空阀即被顶开，吸入空气（吸入）维持油罐压力平衡。压力在一定范围内，油罐不呼吸，所以呼吸阀在一定程度上减少了油品的蒸发损耗。呼吸阀控制的压力和真空度的数值应根据油罐结构本身的允许值来决定。选择呼吸阀型号时，要根据油品收发作业时的zui大排量来确定。呼吸阀的直径大于250mm时，可选用两个不超过250mm的呼吸阀。当罐内油气压力大于油罐允许压力时，油蒸气经压力阀外逸，此时真空阀处于关闭状态；当罐内油气压力小于油罐允许真空度时，新鲜空气通过真空阀进入罐内，此时压力阀处于关闭状态，允许压力（或真空压力）靠调节盘的重量来控制。

呼吸阀的额定通气量确定呼吸阀的通气量主要是根据对油罐呼吸时气体流量的估算。现国内呼吸阀对控制压力下通过呼吸阀的通气量的规定，主要依据下列气体流量估算公式：

Qya=Qej+1.2V(Dt/273τ)ε    Qz=Qef+1.2 V(Dt/273τ)      

式中  Qya——呼出气体流量，单位为m3/h； Qz——吸入气体流量， 单位为m3/h；

Qej——油罐收油时油品的zui大流量，单位为m3/h；

Qef——油罐发油时油品的zui大流量，单位为m3/h；V——气体空间的体积，单位为m3；Δt——气体空间的昼夜温差， 单位为℃；τ——无收油作业时，一天之内呼吸阀的呼  (吸)时间，单位为h；ε——考虑到由于罐内油气浓度变化使呼吸气体积增加的系数，煤油罐ε取1.2～1.5，汽油罐或稳定原油罐ε取2～3。由于公式中温差Δt取气体空间的昼夜温差，时间项τ一般取3～4h，因此使温差的取值受到限制，并且考察的周期过长，无法适应温度剧变等恶劣情况时气体流量的计算，故使得现有呼吸阀规定通气量偏小。确定呼吸阀的额定通气量，必须要确定油罐呼吸时气体的zui大流量。气体的zui大流量 Qyamax= qej+qt1+qt2+q（3）Qzmax= qef +qt（4）式中 Qyamax——压力阀的zui大呼气量时的流量，单位为m3/h； qej——收油时油罐的zui大进油流量，单位为 m3/h；qt1——油罐外部环境作用下，罐内气体空间加热而产生的气体zui大流量，单位为m3/h；qt2——接收较热油品时，罐内气体空间被加热而产生的气体流量，单位为m3/h；qr——在单位时间内，分离出的溶解在油品中的气体数量；一般此项只适用于原油罐，单位为m3/h；Qzmax——通过真空阀的zui大吸气计算流量，单位为m3/h；qef——发油时油罐zui大的发油流量，单位为 m3/h；qt ——可能出现的油罐中气体空间的冷却和气体部分冷凝所产生的附加流量，单位为m3/h。此外，应当充分考虑到下列情况对气体zui大流量的影响。

1）地面或半地下油罐在炎热季节突遇暴雨、冰雹等的气候骤变。

2）地面或半地下油罐在炎热季节雨后突转阳光暴晒等气候骤变。

3）洞库油罐在夏季接收高温油料。

4）洞库油罐在寒冷季节发油时吸入大量低温空气。

5）各种油罐在附近环境发生火灾时对油罐的加温作用。

6）意外情况下油罐消防液的大量涌入。

7）气体体积的变化在空罐和存油较少时尤为严重。

由于公式确定的复杂性，尚难以用特定的公式准确地表达各种情况对气体zui大流量的影响。建议气体的zui大流量以取现标准规定通气量的2～3倍为宜。

油罐呼吸及其呼吸量：从储油过程看，油罐呼吸有三种情况：

1）因气温缓变，罐内气体体积发生变化，使油罐小流量呼吸。

2）当进行收发油作业时，伴随罐内气体温度的变化而造成油罐较大流量呼吸。

3）天气骤变等情况造成油罐大流量呼吸。油罐应有足够的呼吸量以便确保油罐在正常压力下工作，使之不超过其设计正压或负压，从而保护油罐免受破坏。油罐的收发油流量Q =qej+qef

呼吸阀的选用：

根据中国石油天然气行业标准SY／T0511－1996《石油储罐呼吸阀》的规定，呼吸阀规格尺寸的选用原则如下。

1）按照呼吸阀的通气量来选择呼吸阀的规格尺寸及数量，见表1。根据表1各种规格尺寸的不同压力等级的通气量，计算出呼出或吸入气体的流速范围为3.14～5.65m/s。根据油罐收发油流量确定选择的呼吸阀数目和规格，见下表。

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，从而保护储罐不被损坏，但应高于该储罐的操作压力，以确保储罐的正常操作。

表1   呼吸阀通气量

注：

1. 储罐内介质的闪点低于或等于60℃ 时，应选用呼吸阀。

2. 选用呼吸阀时应同时选用相同直径的液压安全阀，以确保安全。

3. 当罐内储存易燃易爆介质时，其呼吸阀、液压安全阀必须配有阻火器。

表2   呼吸阀选择

油罐呼吸阀的工况分析油罐呼吸阀的工作可分为正常和不正常两种情况，工作正常情况下油罐呼吸阀有呼气、吸气或不呼吸等3种状态。工作不正常时油罐呼吸阀可能出现阀盘无法开启、泄漏量过大和通气不畅等现象 。

（1）正常工作状态  当油罐内的气体空间压力达到或超过呼吸阀的控制正压时，呼吸阀的压力阀盘被顶开，罐内气体空间的油蒸气溢出，即油罐进行呼气。当油罐内的气体空间压力达到或超过呼吸阀的控制负压时，呼吸阀的真空阀盘被吸开，外部空气进入，即油罐进行吸气。当油罐内的气体空间压力在呼吸阀的正负控制压力范围内，呼吸阀的真空阀盘和压力阀盘均不动作，没有油蒸气呼出或空气吸入，即油罐保持密闭。

（2）不正常工作状态 阀盘无法开启，油罐内气体压力达到或超过呼吸阀的控制正／负压时呼代号规格吸阀阀盘由于冻结、锈死、卡住等原因无法打开，使得油罐无法进行呼吸。泄漏量过大，油罐内气体压力介于呼吸阀的正负控制压力之间，由于呼吸阀阀盘安装不当或阀盘开启后不能回位等原因而密封不严，使得油罐的油蒸气泄漏量超过规定值。通气不畅油罐内气体压力达到或超过呼吸阀的控制压力或真空时，呼吸阀的压力阀盘或真空阀盘虽然可以开启，但由于通道面积不够或堵塞等原因而通气不畅，使罐内气体压力失去控制。这种现象常在没有呼吸管道的洞库油罐中出现，主要原因是设计的通气量过小。

呼吸阀是石油储罐中*的安全附件。通过计算呼吸阀的通气量和油罐的收发油流量，进而确定呼吸阀的公称尺寸和数量。