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技術(shù)文章
常壓、低壓儲(chǔ)罐是流程工業(yè)中常見(jiàn)的設(shè)備。常壓、低壓儲(chǔ)罐在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)由于儲(chǔ)罐內(nèi)液面的改變、或者外界溫度的變化等原因，導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)氣體膨脹或收縮，儲(chǔ)罐內(nèi)氣相的壓力也隨之波動(dòng)，氣體壓力的波動(dòng)極易使儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓或真空的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成儲(chǔ)罐超壓鼓罐或低壓癟罐。
為了防止儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓或負(fù)壓等失穩(wěn)狀態(tài)，工藝設(shè)計(jì)中通常采用在罐頂安裝呼吸閥的方式來(lái)維持儲(chǔ)罐氣壓平衡，確保儲(chǔ)罐在超壓或真空時(shí)免遭破壞，保護(hù)儲(chǔ)罐安全，并且減少儲(chǔ)罐內(nèi)物料的揮發(fā)和損耗，對(duì)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(shí)質(zhì)上是由一個(gè)壓力閥盤(pán)(即呼氣閥)和一個(gè)真空閥盤(pán)(即吸氣閥)組合而成的，壓力閥盤(pán)和真空閥盤(pán)既可并排布置，也可重疊布置。其工作原理：當(dāng)儲(chǔ)罐壓力和大氣壓力相等時(shí)，壓力閥和真空閥的閥盤(pán)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(shí)，閥盤(pán)開(kāi)始開(kāi)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(shí)，將壓力閥打開(kāi)，罐內(nèi)氣體通過(guò)呼氣閥(即壓力閥)側(cè)排入外界大氣中，此時(shí)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(shí)，真空閥由于大氣壓的正壓作用而打開(kāi)，外界的氣體通過(guò)吸氣閥(即真空閥)側(cè)進(jìn)人罐內(nèi)，此時(shí)壓力閥處于關(guān)閉狀態(tài)。在任何時(shí)候，壓力閥和真空閥不能同時(shí)處于打開(kāi)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(shí)，壓力閥和真空閥處于關(guān)閉狀態(tài)，停止呼氣或吸氣過(guò)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(kāi)始工作"：
(1)儲(chǔ)罐向外輸出物料時(shí)，呼吸閥即開(kāi)始向罐內(nèi)吸人空氣或氮?dú)狻?/span>
(2)向儲(chǔ)罐內(nèi)灌裝物料時(shí)，呼吸閥即開(kāi)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?dú)?通常稱(chēng)熱效應(yīng))。
(4)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，儲(chǔ)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(kāi)始向罐外呼出，以避免儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)罐附件 第1部分：呼吸閥》
TB/T 3319-2013 《鐵道罐車(chē)用呼吸式安全閥》
QC/T 1064-2017 《道路運(yùn)輸易燃液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛 呼吸閥》
DIN EN 14595-2016 《危險(xiǎn)品運(yùn)輸罐 罐的操作裝置 壓力和真空呼吸閥》
呼吸閥安裝要點(diǎn)
(1)呼吸閥應(yīng)安裝在儲(chǔ)罐頂部的最高點(diǎn)。理論上講，從降低蒸發(fā)損耗和其它的排氣觀點(diǎn)考慮，呼吸閥應(yīng)安裝在儲(chǔ)罐氣相空間的最高點(diǎn)，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(chǔ)罐體積較大，或者儲(chǔ)罐比較重要時(shí)，為防止單臺(tái)呼吸閥因故障導(dǎo)致儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓或負(fù)壓的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)可以安裝兩臺(tái)呼吸閥。為避免兩臺(tái)呼吸閥同時(shí)動(dòng)作而增加故障的幾率，工藝設(shè)計(jì)時(shí)，通常將此兩臺(tái)呼吸閥的吸入和排出壓力梯度設(shè)計(jì)，正常情況下一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用。
(3)如果呼吸量較大，導(dǎo)致單個(gè)呼吸閥的呼吸量不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可設(shè)置兩個(gè)以上呼吸閥。當(dāng)安裝兩個(gè)呼吸閥時(shí)，它們與罐頂?shù)闹行木嚯x應(yīng)相等，即在罐頂對(duì)稱(chēng)布置。
(4)如果呼吸閥安裝在氮封儲(chǔ)罐上，則氮?dú)夤夤艿慕庸芪恢靡欢ㄒh(yuǎn)離呼吸閥接口，并由罐頂部插入儲(chǔ)罐內(nèi)約200mm，這樣氮?dú)膺M(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(duì)呼吸閥排出壓力的影響，以免儲(chǔ)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(shí)，呼吸閥必須有防凍措施，以防止呼吸閥閥盤(pán)凍住或阻塞導(dǎo)致儲(chǔ)罐排氣不暢或補(bǔ)氣不足，而導(dǎo)致儲(chǔ)罐超壓鼓罐或低壓癟罐。
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