呼吸阀作用原理及安装

常压、低压储罐是流程工业中常见的设备。常压、低压储罐在使用过程中经常会由于储罐内液面的改变、或者外界温度的变化等原因，导致储罐内气体膨胀或收缩，储罐内气相的压力也随之波动，气体压力的波动极易使储罐出现超压或真空的情况，严重时会造成储罐超压鼓罐或低压瘪罐。


为了防止储罐出现超压或负压等失稳状态，工艺设计中通常采用在罐顶安装呼吸阀的方式来维持储罐气压平衡，确保储罐在超压或真空时免遭破坏，保护储罐安全，并且减少储罐内物料的挥发和损耗，对安全和环保均起到一定的促进作用。







呼吸阀的内部结构实质上是由一个压力阀盘(即呼气阀)和一个真空阀盘(即吸气阀)组合而成的，压力阀盘和真空阀盘既可并排布置，也可重叠布置。其工作原理：当储罐压力和大气压力相等时，压力阀和真空阀的阀盘和阀座紧密配合，阀座边上密封结构有“吸附”效应，使阀座严密不漏。当压力或真空度增加时，阀盘开始开启，由于在阀座边上仍存在着“吸附”效应，所以仍能保持良好的密封。



当罐内压力升高到定压值时，将压力阀打开，罐内气体通过呼气阀(即压力阀)侧排入外界大气中，此时真空阀由于受到罐内正压作用处于关闭状态。反之，当罐内压力下降到一定真空度时，真空阀由于大气压的正压作用而打开，外界的气体通过吸气阀(即真空阀)侧进人罐内，此时压力阀处于关闭状态。在任何时候，压力阀和真空阀不能同时处于打开的状态。当罐内压力或真空度降到正常操作压力状态时，压力阀和真空阀处于关闭状态，停止呼气或吸气过程。



    




呼吸阀的功能




呼吸阀在正常状态下起密封作用，只有在下列条件下呼吸阀才开始工作：


(1)储罐向外输出物料时，呼吸阀即开始向罐内吸人空气或氮气。


(2)向储罐内灌装物料时，呼吸阀即开始将罐内气体向罐外呼出。


(3)由于气候变化等原因引起罐内物料蒸汽压增高或降低，呼吸阀则呼出蒸汽或吸人空气或氮气(通常称热效应)。


(4)发生火灾时，储罐因呼出气体受热引起罐内液体蒸发量剧增，呼吸阀便开始向罐外呼出，以避免储罐因超压而损坏。


(5)在其它工况下，如挥发性液体的加压输送、内外部传热装置化学反应、操作失误等，呼吸阀则相应进行呼出或吸人，以避免储罐因超压或超真空而遭受损坏。





常用标准




呼吸阀常用的标准有：


SY/T 0511.1-2010 《石油储罐附件 第1部分：呼吸阀》


TB/T 3319-2013 《铁道罐车用呼吸式安全阀》


QC/T 1064-2017 《道路运输易燃液体危险货物罐式车辆 呼吸阀》


DIN EN 14595-2016 《危险品运输罐 罐的操作装置 压力和真空呼吸阀》







呼吸阀安装要点




(1)呼吸阀应安装在储罐顶部的最高点。理论上讲，从降低蒸发损耗和其它的排气观点考虑，呼吸阀应安装在储罐气相空间的最高点，以便顺利地提供通向呼吸阀最直接和最大的通道。


(2)当储罐体积较大，或者储罐比较重要时，为防止单台呼吸阀因故障导致储罐出现超压或负压的风险，此时可以安装两台呼吸阀。为避免两台呼吸阀同时动作而增加故障的几率，工艺设计时，通常将此两台呼吸阀的吸入和排出压力梯度设计，正常情况下一台工作，另一台备用。


(3)如果呼吸量较大，导致单个呼吸阀的呼吸量不能满足要求时，可设置两个以上呼吸阀。当安装两个呼吸阀时，它们与罐顶的中心距离应相等，即在罐顶对称布置。


(4)如果呼吸阀安装在氮封储罐上，则氮气供气管的接管位置一定要远离呼吸阀接口，并由罐顶部插入储罐内约200mm，这样氮气进罐后不直接排出，起到氮封作用。


(5)如果呼吸阀内带有阻火器，必须考虑阻火器的压降对呼吸阀排出压力的影响，以免储罐超压。


(6)当建罐地区历年最冷月份温度的平均值低于或等于0时，呼吸阀必须有防冻措施，以防止呼吸阀阀盘冻住或阻塞导致储罐排气不畅或补气不足，而导致储罐超压鼓罐或低压瘪罐。