油罐呼吸閥額定通氣量估算,呼吸閥選用指導(dǎo)
呼吸閥是石油儲罐中必不可少的安全附件。今天我們將通過計算呼吸閥的通氣量和油罐的收發(fā)油流量，進(jìn)而確定呼吸閥的公稱尺寸和數(shù)量。
確定呼吸閥的通氣量主要是根據(jù)對油罐呼吸時氣體流量的估算。現(xiàn)國內(nèi)呼吸閥對控制壓力下通過呼吸閥的通氣量的規(guī)定，主要依據(jù)下列氣
體流量估算公式：
Qya=Qej+1.2V(?t/273τ)ε（1）
Qz=Qef+1.2V(?t/273τ)（2）
式中Qya--呼出氣體流量，單位為m3/h；
Qz--吸入氣體流量，單位為m3/h；
Qej--油罐收油時油品的最大流量，單位為m3/h；
Qef--油罐發(fā)油時油品的最大流量，單位為m3/h；
V--氣體空間的體積，單位為m3；
Δt--氣體空間的晝夜溫差，單位為℃；
τ--無收油作業(yè)時，一天之內(nèi)呼吸閥的呼(吸)時間，單位為h；
ε--考慮到由于罐內(nèi)油氣濃度變化使呼吸氣體積增加的系數(shù)，煤油罐ε取1.2～1.5，汽油罐或穩(wěn)定原油罐ε取2～3。
由于公式中溫差Δt取氣體空間的晝夜溫差，時間項τ一般取3～4h，因此使溫差的取值受到限制，并且考察的周期過長，無法適應(yīng)溫度劇變
等惡劣情況時氣體流量的計算，故使得現(xiàn)有呼吸閥規(guī)定通氣量偏小。
確定呼吸閥的額定通氣量，必須要確定油罐呼吸時氣體的最大流量。
氣體的最大流量
Qyamax=qej+qt1+qt2+qr（3）
Qzmax=qef+qt（4）
式中Qyamax--壓力閥的最大呼氣量時的流量，單位為m3/h；
qej--收油時油罐的最大進(jìn)油流量，單位為m3/h；
qt1--油罐外部環(huán)境作用下，罐內(nèi)氣體空間加熱而產(chǎn)生的氣體最大流量，單位為m3/h；
qt2--接收較熱油品時，罐內(nèi)氣體空間被加熱而產(chǎn)生的氣體流量，單位為m3/h；
qr--在單位時間內(nèi)，分離出的溶解在油品中的氣體數(shù)量；一般此項只適用于原油罐，單位為m3/h；
Qzmax--通過真空閥的最大吸氣計算流量，單位為m3/h；qef--發(fā)油時油罐最大的發(fā)油流量，單位為m3/h；
qt--可能出現(xiàn)的油罐中氣體空間的冷卻和氣體部分冷凝所產(chǎn)生的附加流量，單位為m3/h。
此外應(yīng)當(dāng)充分考慮到下列情況對氣體最大流量的影響。
1、地面或半地下油罐在炎熱季節(jié)突遇暴雨、冰雹等的氣候驟變。
2、地面或半地下油罐在炎熱季節(jié)雨后突轉(zhuǎn)陽光暴曬等氣候驟變。
3、洞庫油罐在夏季接收高溫油料。
4、洞庫油罐在寒冷季節(jié)發(fā)油時吸入大量低溫空氣。
5、各種油罐在附近環(huán)境發(fā)生火災(zāi)時對油罐的加溫作用。
6、意外情況下油罐消防液的大量涌入。
7、氣體體積的變化在空罐和存油較少時尤為嚴(yán)重。由于公式確定的復(fù)雜性，尚難以用特定的公式準(zhǔn)確地表達(dá)各種情況對氣體最大流量的影響。
建議氣體的最大流量以取現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通氣量的2～3倍為宜。
油罐呼吸及其呼吸量從儲油過程看，油罐呼吸有三種情況：
1、因氣溫緩變，罐內(nèi)氣體體積發(fā)生變化，使油罐小流量呼吸。
2、當(dāng)進(jìn)行收發(fā)油作業(yè)時，伴隨罐內(nèi)氣體溫度的變化而造成油罐較大流量呼吸。
3、天氣驟變等情況造成油罐大流量呼吸。油罐應(yīng)有足夠的呼吸量以便確保油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)
油罐免受破壞。油罐的收發(fā)油流量Q=qej+qef。
呼吸閥的選用：
根據(jù)中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY／T0511－1996《石油儲罐呼吸閥》的規(guī)定，呼吸閥規(guī)格尺寸的選用原則如下。
1、按照呼吸閥的通氣量來選擇呼吸閥的規(guī)格尺寸及數(shù)量，見表1所示。根據(jù)表1各種規(guī)格尺寸的不同壓力等級的通氣量，計算出呼出或吸入氣
體的流速范圍為3.14～5.65m /s。根據(jù)油罐收發(fā)油流量確定選擇的呼吸閥數(shù)目和規(guī)格。
2、對照呼吸閥制造廠家提供的各種規(guī)格的呼吸閥在各種壓力等級下呼出或吸入的性能曲線，選用呼吸閥規(guī)格尺寸。
3、呼吸閥的起跳壓力應(yīng)低于該呼吸閥所在儲罐的設(shè)計壓力，從而保護(hù)儲罐不被損壞，但應(yīng)高于該儲罐的操作壓力，以確保儲罐的正常操作。
呼吸閥通氣量參照表1
|
代號 |
規(guī)格/mm |
50 |
80 |
100 |
150 |
200 |
250 |
|
壓力等級/Pa |
通氣量/（m3/h） |
||||||
|
A
|
+355 |
25 |
60 |
90 |
190 |
340 |
550 |
|
-295 |
20 |
50 |
75 |
160 |
280 |
450 |
|
|
B
|
+980 |
30 |
70 |
100 |
200 |
380 |
600 |
|
-295 |
20 |
50 |
75 |
160 |
280 |
450 |
|
|
C
|
+1765 |
40 |
95 |
140 |
280 |
500 |
800 |
|
-295 |
20 |
50 |
75 |
160 |
280 |
450 |
|
注：1.儲罐內(nèi)介質(zhì)的閃點低于或等于60℃時，應(yīng)選用呼吸閥。
2.選用呼吸閥時應(yīng)同時選用相同直徑的液壓安全閥，以確保安全。
3.當(dāng)罐內(nèi)儲存易燃易爆介質(zhì)時，其呼吸閥、液壓安全閥必須配有限火器。
呼吸閥選擇參照表2
|
油罐收發(fā)油流量/（m3/h） |
呼吸閥數(shù)/個 |
呼吸閥規(guī)格 |
|
＜25 |
1 |
DN50 |
|
26～100 |
1 |
DN100 |
|
101～150 |
1 |
DN150 |
|
151～250 |
1 |
DN200 |
|
251～300 |
1 |
DN250 |
|
＞300 |
2 |
DN300 |
油罐呼吸閥的工況：
分析油罐呼吸閥的工作可分為正常和不正常兩種情況，工作正常情況下油罐呼吸閥有呼氣、吸氣或不呼吸等3種狀態(tài)。工作不正常時油罐呼吸
閥可能出現(xiàn)閥盤無法開啟、泄漏量過大和通氣不暢等現(xiàn)象。
1、正常工作狀態(tài)當(dāng)油罐內(nèi)的氣體空間壓力達(dá)到或超過呼吸閥的控制正壓時，呼吸閥的壓力閥盤被頂開，罐內(nèi)氣體空間的油蒸氣溢出，即油罐進(jìn)
行呼氣。當(dāng)油罐內(nèi)的氣體空間壓力達(dá)到或超過呼吸閥的控制負(fù)壓時，呼吸閥的真空閥盤被吸開，外部空氣進(jìn)入，即油罐進(jìn)行吸氣。當(dāng)油罐內(nèi)的氣
體空間壓力在呼吸閥的正負(fù)控制壓力范圍內(nèi)，呼吸閥的真空閥盤和壓力閥盤均不動作，沒有油蒸氣呼出或空氣吸入，即油罐保持密閉。
2、不正常工作狀態(tài)閥盤無法開啟，油罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到或超過呼吸閥的控制正／負(fù)壓時，呼吸閥閥盤由于凍結(jié)、銹死、卡住等原因無法打開，
使得油罐無法進(jìn)行呼吸。泄漏量過大，油罐內(nèi)氣體壓力介于呼吸閥的正負(fù)控制壓力之間，由于呼吸閥閥盤安裝不當(dāng)或閥盤開啟后不能回位等原因
而密封不嚴(yán)，使得油罐的油蒸氣泄漏量超過規(guī)定值。通氣不暢油罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到或超過呼吸閥的控制壓力或真空時，呼吸閥的壓力閥盤或真空
閥盤雖然可以開啟，但由于通道面積不夠或堵塞等原因而通氣不暢，使罐內(nèi)氣體壓力失去控制。這種現(xiàn)象常在沒有呼吸管道的洞庫油罐中出現(xiàn)，
主要原因是設(shè)計的通氣量過小。
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