呼吸阀的计算

一、呼吸阀概述

呼吸阀是一种用于常压罐的安全设施,它可以保持常压罐中的压力始终处于正常状态,用来降低常压储罐内挥发性液体的蒸发损失,并保护储罐免受超压或超真空度的破坏。
呼吸阀常和液压安全阀安装于同一油罐。正常情况下呼吸阀对油罐起保护作用,当呼吸阀因故障失去保护作用时,液压安全阀对油罐起保护作用。所以,液压安全阀的控制压力比呼吸阀的控制压力大5%～10%。

呼吸阀的内部结构是一个低压安全阀(即呼气阀)和一个真空阀(即吸气阀)组合而成的,习惯上把它称为呼吸阀。
呼吸阀是利用重力、弹簧或膜片张力等来启闭阀门的,用于控制油罐内气体空间压力、抑制蒸发损耗,保护油罐免遭破坏。

二、类型
根据控制压力采用的结构类型,目前石油化工企业中常用的呼吸阀可分为两种基本类型:机械呼吸阀和先导式呼吸阀，见图27-2。

图27-2 油罐专用阀门分类

三、呼吸阀的压力

①操作压力 当呼吸阀通气量达到额定通气量时,石油储罐气体空间的压力称为呼吸阀的操作压力。

呼吸阀阀体应能承受不小于0.2MPa的水压,无渗漏和永久变形。

②开启压力 通气过程中,当呼吸阀的阀盘呈连续“呼出”或“吸入”状态时的压力称为呼吸阀的呼气开启压力,或呼吸阀的吸气开启压力。

呼吸阀的开启压力分为五级,见表27-1。

表27-1 呼吸阀开启压力分级表

注:正号表示呼出时开启压力,负号表示吸入时开启压力。
③全天候呼吸阀耐低温性能的要求是在空气相对湿度大于70%,最低温度为(-30±1)℃时,经过24h的冷冻,其阀盘的试验开启压力应符合表27-1的规定,其允许偏差,正压时为-20～0Pa,负压时为0～20Pa。
④呼吸阀的泄漏量的标定以0.75倍的控制压力作为试验压力,其值应符合表27-2的规定。

表27-2 呼吸阀的泄漏量

⑤阀盘部件工作时,动作应灵敏可靠;动作完成后应保证密封。

四、确定呼吸量

呼吸阀的计算内容主要是确定呼吸量,呼吸量按下列条件确定:

①储罐向外输出物料时,造成储罐内压力降低,需要吸入气体保持储罐内压力平衡;

②向储罐内灌装物料时,造成储罐内压力升高,需要排除气体保持储罐内压力平衡;

③由于气候等影响引起储罐内蒸气压增大或减少,造成的呼出或吸入(通称热效应),热效应引起的呼吸气量见表27-4;

表27-4 热效应引起的呼吸气量

注:1.热效应呼吸气量指在1atm(绝)和15.6℃时,以空气为介质经试验测得的数据。

2.本表原文为英制单位,表中的公制单位数据由英制单位换算得出。

3.表中未列出的储罐容量的计算值可用内插法算出。

④火灾时储罐受热,引起蒸发量剧增而造成的呼出。

前三个原因引起的呼吸量叫正常呼吸量,后一个原因引起的呼吸量叫火灾呼吸量。

五、火灾呼吸量的计算

对于不设保护设施(如喷淋、保温等)的储罐,火灾时排气量的计算可查表27-5,该表的使用条件是1atm(绝)和15.6℃。

表27-5 火灾时紧急排气量与润湿表面的关系

[在1atm(绝)和15.6℃条件下的计算值]

对于设计压力超过1atm(绝)的储罐和容器的润湿表面积大于260m²时,火灾时的总排气量可按如下公式计算:

CHF =1107A^0.82        

式中 CHF-排气量,ft/h[以14.7lbf/ft²(绝), 60℉空气表示,相当于1atm(绝)和15.6℃时的空气排气量];

A-润湿表面积,ft²。参照[color=var(--weui-LINK)]容器湿润面积和暴露面积计算>>

六、机械呼吸阀选择表

储罐收发介质流量（m³/h）	呼吸阀数	呼吸阀规格
＜25	1	DN50
26～100	1	DN100
101～150	1	DN150
151～250	1	DN200
251～300	1	DN250
＞300	2	DN300

七、呼吸阀主要技术参数

操作压力	+355Pa﹣295Pa、＋1750Pa﹣295Pa、＋980Pa﹣295Pa、特殊压力等
材质	HT、20＃、Q235、304、304L、316、316L等
防爆等级	BS5501:HA、IIB、IIC
密封件材质	聚四氟乙烯
法兰标准	HG20592-97、SH 、GB、 JB/T81-94等
规格	DN50～DN350

八、制造、检测标准

按（石油储罐呼吸阀）SY7551（石油储罐阻火器阻火性能和试验方法）GB5908等标准进行制造和验收。

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