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技術(shù)文章
常壓、低壓儲罐是流程工業(yè)中常見的設(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，導(dǎo)致儲罐內(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。
呼吸閥原理
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)排入外界大氣中，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)人罐內(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。
呼吸閥的功能
呼吸閥在正常狀態(tài)下起密封作用，只有在下列條件下呼吸閥才開始工作"：
(1)儲罐向外輸出物料時，呼吸閥即開始向罐內(nèi)吸人空氣或氮氣。
(2)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。
(3)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人空氣或氮氣(通常稱熱效應(yīng))。
(4)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。
(5)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)行呼出或吸人，以避免儲罐因超壓或超真空而遭受損壞。
常用標(biāo)準(zhǔn)
呼吸閥常用的標(biāo)準(zhǔn)有：
SY/T 0511.1-2010 《石油儲罐附件 第1部分：呼吸閥》
TB/T 3319-2013 《鐵道罐車用呼吸式安全閥》
QC/T 1064-2017 《道路運輸易燃液體危險貨物罐式車輛 呼吸閥》
DIN EN 14595-2016 《危險品運輸罐 罐的操作裝置 壓力和真空呼吸閥》
呼吸閥安裝要點
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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200mm，這樣氮氣進(jìn)罐后不直接排出，起到氮封作用。
(5)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。
(6)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氣不足，而導(dǎo)致儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。
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