常低压储罐呼吸阀的选用、安装与维护要求（附相应标准依据）

一、呼吸阀设置目的和要求

SHT 3007-2014 石油化工储运系统罐区设计规范

5.1.3下列储罐通向大气的通气管上应设呼吸阀：

a)储存甲B、乙类液体的固定顶储罐和地上卧式储罐；

b) 采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐。 

GB 50160-2008 石油化工企业设计防火标准（2018年版）

6.2.19 甲B、乙类液体的固定顶罐应设阻火器和呼吸阀；对于采用氮气或其他气体气封的甲B、乙类液体的储罐还应设置事故泄压 设备。

储罐上安装呼吸阀是为了确保储罐系统的安全性和环境保护，同时也有助于提高物料储存的经济效益。通过正确选择、安装和维护呼吸阀，可以最大限度地发挥其优点，同时减少潜在的风险。

（1）保护储罐免遭超压和真空的危险：呼吸阀通过自动调节储罐内外的压力差，确保储罐在正常操作过程中不会因压力过高或过低而受损。这有助于防止储罐的结构性损坏，如罐体鼓包或塌陷。

（2）减少挥发性介质的泄漏：储罐内存储的挥发性介质在温度变化时会发生膨胀或收缩，导致压力变化。呼吸阀能够及时调节这些压力变化，减少介质的蒸发和泄漏，从而降低对环境的污染。

（3）与气封系统连用：呼吸阀可以与氮封或其他气体封闭系统结合使用，这样可以进一步减少储罐内介质的蒸发损失，同时防止外界空气进入储罐，避免物料氧化或污染，这对于保持物料的质量和防止化学反应非常重要。

（4）与阻火器配套使用：阻火器是一种安全装置，用于防止外部火焰通过呼吸阀进入储罐。当呼吸阀与阻火器配套使用时，可以有效地防止因火花或火焰引起的储罐内介质点燃，从而避免爆炸事故的发生。

二、呼吸阀结构与工作原理

1.呼吸阀产品应符合SY/T 0511-2010标准要求，其结构示意图如下所示：

2.储罐呼吸阀是安装在储存易挥发液体（如石油、化学品等）的固定顶储罐上的安全附件，它的主要作用是调节储罐内外的压力平衡，防止储罐因压力变化而发生变形或损坏，同时减少储罐内液体的挥发损失。呼吸阀的工作原理主要基于以下两个方面：

① 压力释放：当储罐内温度升高，导致罐内气体体积膨胀，压力增加时，呼吸阀会自动开启，释放多余的压力，防止储罐因过压而损坏。这个过程被称为“排气”或“呼吸”。

②真空吸入：相反地，当储罐内温度降低，罐内气体收缩，压力降低时，呼吸阀会打开，允许外部空气进入储罐，以防止储罐因真空度过高而造成塌陷。这个过程被称为“吸气”。

三、呼吸阀呼出呼入压力的确定

一般情况下，常压储罐的正常操作压力维持在 500Pa(G)左右,其设计压力通常为-500Pa~2000Pa(G)。

对应表1可知，常压储罐通常选用C级的呼吸阀,呼气压力为980Pa,这样既可以减少储罐中易挥发物料的损失，又可以避免储罐出现超压的风险。

必须要注意的是，如果呼吸阀排气端管线较长,气体流动阻力较大,或吸阀排气端管线有液封导致呼吸阀排气端系统背压较大，此时就需要选择呼出压力相对较低的 A级的呼吸阀,因为储罐的最大操作压力等于呼吸阀的设定呼出压力加上呼出管网系统的背压(动背压+静背压),还要考虑呼吸阀结构特性导致的延迟起跳超压，只有上述加和值小于储罐的正压设计压力,这样才能避免储罐出现超压鼓罐的风险。

反之,如果呼吸阀排气端管线直接接到风机入口,风机对呼吸阀排气管网有抽吸作用,导致呼吸阀排气端管网压力降低,甚至为负压，此时就需要选择呼出压力相对较高的E级的呼吸阀,来抵消风机的抽负作用,以减少储罐内物料的挥发损失,保证储罐免受负压风险。同时，由于通常情况下,储罐设计的耐负压值为-500Pa,故储罐吸阀的负压吸入压力设置成常规的-295Pa是可以保证储罐免受负压而憋罐的。

四、呼吸阀呼吸量计算

根据《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T 3007-2014

5.1.4   呼吸阀的排气压力应小于储罐的设计正压力，呼吸阀的进气压力应高于储罐的设计负压力。

5.1.6  通气管或呼吸阀的通气量，不得小于下列各项的呼出量之和或吸入量之和：

a)液体出罐时的最大出液量所造成的空气吸入量， 应按液体最大出液量考虑；

b)液体进入固定顶储罐时所造成的罐内液体气体呼出量，当液体闪点(闭口)高于45℃时， 应按最大进液量的1.07倍考虑；当液体闪点(闭口)低于或等于45℃时，应按最大进液 量的2.14倍考虑。液体进入采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的内浮顶储罐时所造成的罐内气体呼出量，应按最大进液量考虑；

c)因大气最大温降导致罐内气体收缩所造成储罐吸入的空气量和因大气最大温升导致罐内气 体膨胀而呼出的气体，宜按表5.1.6确定。

五、呼吸阀的选用

在确定了呼吸量 Q(m3/h)之后,按照气体的流速u在3~5m/s考虑,通过公式d=18.81V^0.5u^-0.5可以确定呼吸阀进出口管径,通过向上圆整,选择适当的阀门尺寸。当呼吸阀与阻火器连用时，需要考虑阻火器的压降。

目前市场上常用的呼吸阀规格连接法兰公称通径DN有:50mm、80mm、100mm、150mm、200mm.250mm 、300mm、350mm。

同时考虑呼吸阀的工作温度。呼吸阀按照工作温度可分为全天候型与普通型。全天候型呼吸阀的适用范围为-30℃~60℃,型式代号为Q。普通型呼吸阀适用操作温度为0℃~60℃,型式代号为P。结合呼吸阀的尺寸与工作温度,选出最适合设计工况的呼吸阀。

六、呼吸阀安装与维护：

呼吸阀的安装需要注意以下几点：

1)呼吸阀应该安装在储罐顶部的最高点，这样可以确保在储罐内压力变化时，气体能够顺利地通过呼吸阀进出，维持储罐内外的压力平衡。如果安装两个呼吸阀，对称布置可以确保压力平衡，避免偏斜。

2)在氮封储罐上安装呼吸阀时，需要确保氮气管的位置远离呼吸阀接口且接管插人罐内200mm。目的是为了防止氮气直接通过呼吸阀排出，从而保持储罐内的氮封状态，防止空气进入储罐，减少所存储物质的氧化。

3)如果使用呼吸阀的地区最冷月份平均气温低于或等于0℃,呼吸阀必须有防冻措施,以防止呼吸阀阀盘冻住或堵塞导致储罐排气不畅或补气不足,而造成储罐低压瘪罐或者超压鼓罐。

4）在呼吸阀正确安装后,为了能够使其安全持续地运行,应注意后期的检修与维护。至少每半年检查一次呼吸阀的网面是否堵塞或腐蚀。如果发现有堵塞应即时清理确保网面干净。尽量一年检验一次呼吸阀保证其操作压力在正常范围。年检不合格的呼吸阀应及时更换,不要使其只成为一个摆件,埋下安全隐患,从而造成重大安全事故。

5）补充知识：为了防止呼吸阀冻结或凝结，可以采取以下措施：

加热系统：安装加热系统，如电加热器、蒸汽伴热线或热水循环系统，以确保呼吸阀及其附近的管道保持在一个高于冰点的温度。

保温材料：使用保温材料，如保温棉或泡沫材料，包裹呼吸阀和相关的管道，以减少热量损失，防止冷凝。

防凝设计：选择具有防凝设计的呼吸阀，例如，阀体和阀座材料能够承受低温，或者设计有加热元件的呼吸阀。

排水和排放：在呼吸阀和管道的低点安装排水装置，以便排出冷凝水，防止水结冰堵塞通道。

定期检查和维护：定期检查和维护呼吸阀，确保加热系统正常工作，保温材料完好无损，以及排水系统畅通。

使用防冻剂：在某些情况下，可以在储罐内加入少量的防冻剂，以降低液体的冰点，从而减少呼吸阀冻结的风险。

选择合适的呼吸阀位置：避免将呼吸阀安装在容易受到冷空气直接吹袭的位置，减少冷凝和冻结的风险。

操作优化：优化储罐的操作流程，如减少储罐的周转次数，以减少储罐内液体的温度波动，从而降低呼吸阀冻结的风险。

环境监测：使用温度传感器等设备监测环境温度，以便在温度降至冰点以下时采取预防措施。

七、通气孔及呼吸阀设置注意事项

通气孔的应用：对于挥发性较小、毒性危害程度较低的介质，如柴油、煤油和消防水，可以采用环形通气孔。这些通气孔通常设置在拱顶罐罐壁顶层圈板上，以实现罐内与大气之间的自然通风，从而维持压力平衡。

呼吸阀的应用：对于挥发性较强或毒性危害程度较高的介质，如苯、汽油等，应在罐顶设置呼吸阀。这些呼吸阀通常与内浮顶罐配合使用，并可与氮封系统结合，以减少介质蒸发和外界空气的进入，保持介质的纯度和防止氧化。

呼吸阀与通气孔的比较：呼吸阀相对于通气孔来说，能够更有效地降低油品损耗和节约物料。这是因为呼吸阀能够在储罐内压力变化时自动开启和关闭，而通气孔则始终开放，无法防止介质的蒸发和泄漏。

避免同时安装呼吸阀和通气孔：一个储罐不应同时安装呼吸阀和设置通气孔，因为这样会导致呼吸阀失去其调节压力的功能。通气孔的持续开放会使得呼吸阀无法有效地控制储罐内外的压力差，从而降低其效果。

参考文献：

SY/T 0511.1-2010 石油储罐附件 第1部分：呼吸阀

GB 50160-2008 石油化工企业设计防火标准（2018年版）

SHT 3007-2014 石油化工储运系统罐区设计规范

《常压、低压储罐呼吸阀的设置、选型与计算研究》，张拂晓，邱海燕(1.烟台万华化工设计院有限公司,山东烟台 264006;2.烟台石川密封垫板有限公司,山东烟台 264002)

《常低压储罐呼吸阀呼吸量计算与设置》，王晓程(天津渤海化工集团规划设计院,天津 300193)

《常压立式储罐呼吸阀和通气孔的设置及注意事项》，胡海峰(老挝石油化工股份有限公司)