石油儲罐呼吸閥的安裝設(shè)置,選型,計算方法
常壓、低壓儲罐是石油化工廠中必不可少的設(shè)備。常壓、低壓儲罐在使用過程中經(jīng)常會由于儲罐內(nèi)液面的改變、
或者外界溫度的變化等原因?qū)е聝迌?nèi)氣體膨脹或收縮,儲罐內(nèi)氣相的壓力也隨之波動,氣體壓力的波動極易
使儲罐出現(xiàn)超壓或真空的情況,嚴(yán)重時會造成儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。為了防止儲罐出現(xiàn)超壓或負(fù)壓等失穩(wěn)
狀態(tài),工藝設(shè)計中通常采用在罐頂安裝呼吸閥的方式來維持儲罐氣壓平衡,確保儲罐在超壓或真空時免遭破壞,
保護(hù)儲罐安全,并且減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā)和損耗,對安全和環(huán)保均起到一定的促進(jìn)作用。
1、石油儲罐呼吸閥結(jié)構(gòu)及工作原理:呼吸閥產(chǎn)品應(yīng)符合SY/T0511-1996標(biāo)準(zhǔn)要求,分為普通型和全天候型兩
大系列,其操作溫度和代號見表所示:
表1 |
||
類型 |
操作溫度/℃ |
代號 |
全天候型 |
-30~+60 |
Q |
普通型 |
0~+60 |
P |
呼吸閥類型呼吸閥的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,其外形多半呈球型。國外產(chǎn)品有些外形根據(jù)實際需要有桶形、盤形等。
呼吸閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是由一個壓力閥盤(即呼氣閥)和一個真空閥盤(即吸氣閥)組合而成的,壓力閥盤
和真空閥盤既可并排布置也可重疊布置。其工作原理:當(dāng)儲罐壓力和大氣壓力相等時,壓力閥和真空閥的閥盤
和閥座緊密配合,閥座邊上密封結(jié)構(gòu)有“吸附”效應(yīng),使閥座嚴(yán)密不漏。當(dāng)壓力或真空度增加時,閥盤開始開啟
由于在閥座邊上仍存在著“吸附”效應(yīng),所以仍能保持良好的密封。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高到定壓值時,將壓力閥打開,
罐內(nèi)氣體通過呼氣閥(即壓力閥)側(cè)排人外界大氣中,此時真空閥由于受到罐內(nèi)正壓作用處于關(guān)閉狀態(tài)。反之
當(dāng)罐內(nèi)壓力下降到一定真空度時,真空閥由于大氣壓的正壓作用而打開,外界的氣體通過吸氣閥(即真空閥)側(cè)
進(jìn)入罐內(nèi),此時壓力閥處于關(guān)閉狀態(tài)。在任何時候,壓力閥和真空閥不能同時處于打開的狀態(tài)。當(dāng)罐內(nèi)壓力或真
空度降到正常操作壓力狀態(tài)時,壓力閥和真空閥處于關(guān)閉狀態(tài),停止呼氣或吸氣過程。
2、呼吸閥呼出與吸入壓力的確定 目前,國內(nèi)生產(chǎn)的呼吸閥,其操作壓力范圍通常分為3 級:A級(-30~+
36mmH2O),B級(-30~+100mmH2O),C級(-30~+180mmH2O),呼出與呼入壓力見表2所示。
表2呼吸閥呼出與呼入壓力 |
||
代號 |
呼出壓力pa |
吸入壓力pa |
A |
+355 |
-295 |
B |
+980 |
-295 |
C |
+1765 |
-295 |
當(dāng)溫度一定時,揮發(fā)性液體的飽和蒸汽壓是相應(yīng)確定的,若儲罐呼吸閥設(shè)定的呼出壓力低,則儲罐內(nèi)揮發(fā)性液體
的氣相分率相對較大,導(dǎo)致液體相對容易揮發(fā),通過呼吸閥排出而損耗掉,若儲罐呼吸閥設(shè)定的呼出壓力高,則
儲罐需要承受的壓力就高,由于呼吸閥本身的結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致其有可能會延遲起跳,這樣有可能會導(dǎo)致儲罐承受超
壓風(fēng)險,從而發(fā)生鼓罐事故。 一般情況下常壓儲罐的正常操作壓力維持在500pa(G)左右,其設(shè)計壓力通常為
-500Pa~2000pa(G)。對應(yīng)表2可知,常壓儲罐通常選用B級的呼吸閥,呼氣壓力為980pa,這樣既可以減
少儲罐中易揮發(fā)物料的損失,又可以避免儲罐出現(xiàn)超壓的風(fēng)險。必須要注意的是如果呼吸閥排氣端管線較長,氣
體流動阻力較大或吸閥排氣端管線有液封,導(dǎo)致呼吸閥排氣端系統(tǒng)背壓較大,此時就需要選擇呼出壓力相對較低
的A級的呼吸閥,因為儲罐的最大操作壓力等于呼吸閥的設(shè)定呼出壓力加上呼出管網(wǎng)系統(tǒng)的背壓(動背壓+靜背
壓),還要考慮呼吸閥結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致的延遲起跳超壓,只有上述加和值小于儲罐的正壓設(shè)計壓力,這樣才能避免
儲罐出現(xiàn)超壓鼓罐的風(fēng)險。反之如果呼吸閥排氣端管線直接接到風(fēng)機(jī)入口,風(fēng)機(jī)對呼吸閥排氣管網(wǎng)有抽吸作用,
導(dǎo)致呼吸閥排氣端管網(wǎng)壓力降低,甚至為負(fù)壓,此時就需要選擇呼出壓力相對較高的C級的呼吸閥,來抵消風(fēng)機(jī)
的抽負(fù)作用以減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā)損失,保證儲罐免受負(fù)壓風(fēng)險。同時由于通常情況下,儲罐設(shè)計的耐負(fù)壓值
為-500pa,故儲罐呼吸閥的負(fù)壓吸人壓力設(shè)置成常規(guī)的-295pa是可以保證儲罐免受負(fù)壓而憋罐的。
目前,伴隨著化工工藝對不同壓力等級呼吸閥的需求,和呼吸閥制造技術(shù)的發(fā)展,呼吸閥的呼出和吸入壓力值遠(yuǎn)
不止上述A、B、C三種。在工藝設(shè)計中,需要根據(jù)實際的工況相應(yīng)調(diào)整呼吸閥的呼出和吸入壓力值,以滿足儲
罐的安全設(shè)計需求。但是不論選用何種壓力等級的呼吸閥,都必須要保證:呼吸閥的起跳壓力應(yīng)低于該呼吸閥所
在儲罐的正壓設(shè)計壓力,從而保護(hù)儲罐不出現(xiàn)鼓罐事故,但應(yīng)高于該儲罐的操作壓力,以確保儲罐的正常操作;
儲罐呼吸閥的負(fù)壓吸入壓力要高于儲罐設(shè)計的負(fù)壓設(shè)計壓力,從而保證儲罐不出現(xiàn)憋罐事故。
3、呼吸閥呼吸量的確定其在正常狀態(tài)下起密封作用以防止儲罐內(nèi)氣體泄出只有在下列條件下呼吸閥才開始工作:
⑴.儲罐向外輸出物料時,呼吸閥即開始向罐內(nèi)吸入空氣或氮氣。
⑵.向儲罐內(nèi)灌裝物料時,呼吸閥即開始將罐內(nèi)氣體向 罐外呼出。
⑶.由于氣候變化等原因引起罐內(nèi)物料蒸汽壓增高或 降低,呼吸閥則呼出蒸汽或吸入空氣或氮氣(通常稱熱效 )
⑷發(fā)生火災(zāi)時儲罐因呼出氣體受熱引起罐內(nèi)液體蒸發(fā)量劇增,呼吸閥便開始向罐外呼出以避免儲罐因超壓而損壞。
⑸在其它工況下如揮發(fā)性液體的加壓輸送、內(nèi)外部傳熱裝置化學(xué)反應(yīng)、操作失誤等,呼吸閥則相應(yīng)進(jìn)行呼出或吸
入,以避免儲罐因超壓或超真空而遭受損壞。
儲罐呼吸閥應(yīng)有足夠的呼吸量以便確保儲罐在正常壓力下工作,使之不超過其設(shè)計正壓或負(fù)壓,從而保護(hù)儲罐免
受破壞。呼吸閥的呼吸量不能小于以下各項的呼出量之和及吸人量之和: ①.液體出罐時最大出液量所造成的空氣
或氮氣吸入 量,應(yīng)按液體最大出液量考慮。
②.液體進(jìn)罐時的最大進(jìn)液量所造成的罐內(nèi)液體蒸氣呼出量,當(dāng)液體閃點(閉口)高于45℃時,應(yīng)按最大進(jìn)液量的
1.07倍考慮;當(dāng)液體閃點(閉口)低于或等于45℃時,應(yīng)按最大進(jìn)液量的2.14倍考慮。
③.因大氣最大溫降導(dǎo)致罐內(nèi)氣體收縮所造成儲罐吸入的氣體量和因大氣最大溫升導(dǎo)致罐內(nèi)氣體膨脹而呼出的氣體
量。具體結(jié)果見表3所示。
表3儲罐熱呼吸通氣需要量
儲罐容量/m3 |
吸入量(負(fù)壓)/m3 |
呼出量(正壓)/(m3/h) |
|
閃電>45℃ |
閃電≤45℃ |
||
100 |
16.9 |
10.1 |
16.9 |
200 |
33.7 |
20.2 |
33.7 |
300 |
50.6 |
30.3 |
50.6 |
400 |
71.2 |
40.5 |
67.5 |
500 |
84.3 |
50.6 |
84.3 |
700 |
118.0 |
70.8 |
118.0 |
1000 |
169.0 |
101.0 |
169.0 |
2000 |
337.0 |
202.0 |
337.0 |
3000 |
506.0 |
303.0 |
506.0 |
4000 |
647.0 |
472.0 |
647.0 |
5000 |
787.0 |
537.0 |
787.0 |
10000 |
1210.0 |
807.0 |
1210.0 |
20000 |
1877.0 |
1307.0 |
1877.0 |
30000 |
2495.0 |
1497.0 |
2495.0 |
50000 |
4320.0 |
2590.0 |
4320.0 |
4、呼吸閥的進(jìn)出口規(guī)格尺寸的確定根據(jù)設(shè)置呼吸閥具體場合的工況條件,參照上述呼吸閥 呼吸量的計算方法,
通過計算確定呼吸閥的呼吸量;再對照呼吸閥制造廠家提供的不同規(guī)格的呼吸閥在各種壓力等級下呼出或吸入
的性能曲線,即可選出滿足要求的呼吸閥的規(guī)格尺寸。但是在工藝設(shè)計中有時并沒有廠家的呼吸閥性能曲線,
此時就需要化工工藝設(shè)計人員通過工藝計算得出呼吸閥進(jìn)出口的規(guī)格尺寸。我們通過多年的設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)出呼
吸閥進(jìn)出口規(guī)格尺寸的計算方法:
⑴.按照本文章節(jié)3中介紹的吸閥呼吸量的計算方法計算出呼吸閥的呼吸量V(m3/h); ⑵.呼吸閥進(jìn)出口
管線的氣體流速不宜太高,以免流體阻力降較大,導(dǎo)致呼吸閥補(bǔ)氣不及或排氣不暢,通常呼吸閥進(jìn)出口管線氣
體的流速選擇U=3-5m/s;
⑶.確定出上述V和U值,根據(jù)氣體在管路中的流動方程:d=18.81V0.5U-0.5即可計算出管道的直徑d(mm),
再向上適當(dāng)圓整,選擇工程上常用的公稱直徑即可確定呼吸閥進(jìn)出口的規(guī)格尺寸。
5、呼吸閥的設(shè)置:
⑴.呼吸閥應(yīng)安裝在儲罐頂部的最高點。理論上講,從降低蒸發(fā)損耗和其它的排氣觀點考慮,呼吸閥應(yīng)安裝在儲
罐氣相空間的最高點,以便順利地提供通向呼吸閥最直接和最大的通道”,
⑵.當(dāng)儲罐體積較大或者儲罐比較重要時,為防止單臺呼吸閥因故障導(dǎo)致儲罐出現(xiàn)超壓或負(fù)壓的風(fēng)險,此時可以
安裝兩臺呼吸閥。為避免兩臺呼吸閥同時動作而增加故障的幾率,工藝設(shè)計時通常將此兩臺呼吸閥的吸入和排出
壓力梯度設(shè)計,正常情況下一臺工作另一臺備用。
⑶.如果呼吸量較大,導(dǎo)致單個呼吸閥的呼吸量不能滿足要求時,可設(shè)置兩個以上呼吸閥。當(dāng)安裝兩個呼吸閥時,
它們與罐頂?shù)闹行木嚯x應(yīng)相等即在罐頂對稱布置。
⑷.如果呼吸閥安裝在氮封儲罐上則氮氣供氣管的接管位置一定要遠(yuǎn)離呼吸閥接口,并由罐頂部插入儲罐內(nèi)約
200min,這樣氮氣進(jìn)罐后不直接排出起到氮封作用。
⑸.如果呼吸閥內(nèi)帶有阻火器,必須考慮阻火器的壓降對呼吸閥排出壓力的影響,以免儲罐超壓。
⑹.當(dāng)建罐地區(qū)歷年最冷月份溫度的平均值低于或等于0℃時,呼吸閥必須有防凍措施,以防止呼吸閥閥盤凍住或
阻塞導(dǎo)致儲罐排氣不暢或補(bǔ)氣不足而導(dǎo)致儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。
- 上一篇:阻火器,阻火器原理,阻火器標(biāo)準(zhǔn) 2017/2/18
- 下一篇:分析說明石油儲罐阻火器性能測試 2017/2/16
免責(zé)聲明:
上述文章素材來源于網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原作者所有。我們對文中觀點保持中立,僅供參考,交流學(xué)習(xí)之目的。