油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析

【資料簡介】

一、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析概述

在油品儲存和運輸過程中，罐區(qū)呼吸閥是必要的安全設備，能夠確保罐內氣體壓力穩(wěn)定。但在罐區(qū)呼吸閥排放廢氣時，需要進行廢氣計算，以確保排放的氣體符合環(huán)保要求和安全標準，避免對人體和環(huán)境造成傷害。是一種用于石油、化工、天然氣等行業(yè)的低壓保護設備，它可用來保持儲罐壓力始終處于正常狀態(tài)，降低儲罐內揮發(fā)性液體的蒸發(fā)損失，并保持儲罐免受超壓或超真空的破壞，對安全和環(huán)保均起到一定的促進作用。根據(jù)（GB50160-2008）石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范的規(guī)定，甲B、乙類液體的固定頂罐，應設置阻火器和呼吸閥。

1 油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析作用原理

呼吸閥由壓力閥和真空閥組成，安裝于常壓或低壓儲罐上，能隨罐內正負壓變化而自動啟閉，使罐內外氣壓差保持在允許值范圍內。呼吸閥能夠維護儲罐氣壓平衡，充分利用儲罐本身的承壓能力來減少介質排放，利用正負壓閥盤的重量來控制儲罐的排氣正壓和吸氣負壓。當罐內介質的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內時，呼吸閥不工作，保持罐的密閉性；當向罐內補充介質，使罐內上部氣體空間的壓力升高，達到呼吸閥的操作正壓時，壓力閥被頂開，氣體從呼吸閥呼出口逸出，使罐內壓力不再繼續(xù)增高；當向罐外抽出介質，使罐內上部氣體空間的壓力下降，達到呼吸閥的操作負壓時，罐外的大氣將呼吸閥的負壓閥盤頂開，外界氣體進入罐內，使罐內的壓力不再繼續(xù)下降，罐內與罐外的氣壓平衡，從而保護了儲罐。簡言之，呼吸閥能夠在泵注入、抽出介質或熱交換的條件下提供壓力或真空泄放，從而防止儲罐破裂或被抽癟。

2 油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析產(chǎn)生超壓和真空的原因

只有正確的確定呼吸閥的呼吸量，才能選擇合適的呼吸閥。呼吸閥的設計計算通常依據(jù)API2000常壓儲罐和低壓儲罐的泄放。確定呼吸量應首先對儲罐可能引起超壓和真空的工況逐一進行分析，可分為正常操作，非正常工況和事故工況。表1 產(chǎn)生超壓和真空的常規(guī)原因

呼吸閥是由壓力閥和真空閥組成，安裝于貨油艙透氣管上，能隨貨油艙內油氣正負壓變化而自動啟閉， 使貨油艙內外氣壓差保持在允許值范圍內的閥。

呼吸閥分為兩種：一種是達到一定壓力時，進行呼或吸；另一種是設計成純粹只呼不吸，可以理解為用兩個適當壓力的單向閥代替。二種呼吸閥類似于單向止逆閥，它只能向外呼氣，不能向內吸氣，當系統(tǒng)內壓力升高時，氣體便經(jīng)過呼吸閥向外放空，保證系統(tǒng)的壓力恒定。

呼吸閥作用：它充分利用油罐本身的承壓能力來減少油蒸氣排放，其原理是利用閥盤的重量來控制油罐的呼氣正壓和吸氣負壓。當罐內氣體的壓力在機械呼吸閥的控制壓力范圍之內時，呼吸閥不動作，保持油罐的密閉性；當罐內氣體空間的壓力升高，達到呼吸閥的控制正壓時，壓力閥被頂開，氣體從罐內逸出，使罐內壓力不在繼續(xù)增高；當罐內氣體空間的壓力下降，達到呼吸閥的控制負壓時，罐外的大氣將頂開真空閥而進入罐內，使罐內的壓力不再繼續(xù)下降。

二、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析計算公式

1、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析氣封裝置的作用

1.1 為防止儲罐內物料因與進入的外界氣體(空氣)接觸而被污染變質或與外界進入的氣體(空氣)發(fā)生化學和(或)生物反應，常需設置氣封系統(tǒng)。用氣封氣使儲罐內維持一定壓力(正壓)，防止儲罐內物料與外界氣體接觸。

1.2 當儲罐內儲存的物料被泵抽出和(或)由于外界溫度降低，使儲罐內氣體冷凝或收縮時，該系統(tǒng)自動補入氣封氣，阻止外界氣體進入;在向儲罐內送料和(或)由于外界溫度升高使儲罐內液體氣化而使罐內壓力高于氣封壓力時，儲罐內氣體可通過泄壓閥自動排入大氣。

1.3 常用的氣封氣有氮氣、燃料氣、天然氣等，氣封氣的選擇應根據(jù)儲存物料的性質、氣封氣是否易于獲得及其經(jīng)濟性來決定。

2、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析氣封裝置的組成

      氣封裝置見圖1所示。它由氣封閥(又稱主閥)、信號閥(又稱控制閥)、減壓閥和針形閥等四部分組成。
      儲罐內壓力低于設定值時，信號閥2 打開，氣封閥1 也相應打開。高壓氣封氣經(jīng)氣封閥1 減壓后進入儲罐內，使儲罐內壓力逐漸回復到設定值，當達到設定值時，信號閥2 關閉，氣封閥1 也相應關閉。如儲罐內壓力高于設定值時，儲罐上帶阻火器的泄壓閥(呼吸閥)5 打開，泄出罐內氣體，使儲罐內壓力降至設定值。為防止泄壓閥和(或)氣封裝置失靈而出現(xiàn)儲罐內超壓或負壓情況，可采用液封和氣封裝置相結合的系統(tǒng)，其組成示意圖見圖2所示。

油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析氣封裝置配備液封的作用是:

(1) 當泄壓閥失靈時，液封可起到呼出氣體的作用。即當儲罐內壓力超過設定值時，儲罐內氣體可通過液封泄壓。

(2) 當氣封裝置發(fā)生故障時，如儲罐內壓力高于設定值時，可通過液封泄壓，減輕泄壓閥負荷。

(3) 當泄壓閥和氣封裝置同時故障，而儲罐內出現(xiàn)負壓時，可通過液封吸入空氣，保護儲罐不致變形損壞。

3、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析氣封供氣量計算

      儲罐氣封裝置的供氣量應大于或等于由于泵抽出儲罐內儲存的液體所需的補充氣量與由于外界氣溫變化而產(chǎn)生的儲罐內氣體冷凝和收縮所需補充的氣量之和。
(1) 泵抽出儲罐內儲存的液體所需補充的氣量等于泵的最大輸出能力。
(2) 因氣溫變化而引起儲罐內的氣體冷凝和收縮需補充的氣量，在美國石油學會標準API標準 2000《常壓和低壓儲罐的放空》中規(guī)定為：
    a, 對容積≥3180m³的儲罐，這個氣量與儲罐外殼和罐頂?shù)谋砻娣e有關，每平方米罐外殼和罐頂表面積，每小時需補入0.6m³氣封氣；
    b, 對容積<3180m³的儲罐，每立方米容積，每小時需補入 0.178m³氣封氣。
上述的氣量可以允許罐內氣體每小時溫度變化 37.8°C，并且是偏于安全的。

(3) 將(1)(2)兩項所需氣量相加，即得氣封裝置所需氣封氣量。

      根據(jù)上述氣封用氣量計算方法，使用Excel編寫了簡單的計算表格。

罐區(qū)呼吸閥廢氣計算的公式為：

Q=K×V×δ/T

其中，Q為排出空氣的流量，單位為m3/h；K為排氣系數(shù)；V為罐容積，單位為m3；δ為氣體密度，單位為kg/m3；T為排放時間，單位為h。

具體計算過程為，先根據(jù)呼吸閥的規(guī)格和使用條件確定排氣系數(shù)，然后根據(jù)罐容積和氣體密度計算排放空氣的體積，最后根據(jù)排放時間計算排放的流量。

三、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析注意事項

進行罐區(qū)呼吸閥廢氣計算時，需要注意以下幾點：

1. 罐區(qū)呼吸閥的規(guī)格和使用條件可能影響排氣系數(shù)，應根據(jù)實際情況進行確定。

2. 廢氣計算需要進行氣體密度的測算或查詢相關資料，確保計算結果準確。

3. 罐區(qū)呼吸閥廢氣計算應根據(jù)不同時間段進行，以考慮不同氣象條件和排放標準的影響。

四、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析實際案例

以某石油儲存企業(yè)為例，該企業(yè)使用直立式罐，有效容積為200m3，使用3英寸呼吸閥，氣體排放標準為SO2排放濃度不超過0.2mg/m3。

根據(jù)該企業(yè)實際情況，確定排氣系數(shù)為0.05，氣體密度為1.3kg/m3，排放時間為8小時。帶入公式，可得排放流量為：

Q=0.05×200×1.3/8=1.63m3/h

該企業(yè)在排放廢氣時，應監(jiān)測SO2排放濃度，確保符合國家標準。

五、油品儲罐氮封氣封裝置計算選型分析總結

罐區(qū)呼吸閥廢氣計算是重要的安全措施，企業(yè)應認真進行，并按照國家相關標準和規(guī)定進行廢氣排放。本文介紹了計算公式和注意事項，并提供了實際案例，希望對讀者有所幫助。