ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范
傳統(tǒng)的分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥結構不合理，本質不安全，泄漏量大，不能滿足日益嚴格的安全和環(huán)保要求。介紹了一種新型高效的一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥，其結構合理，本質安全，密封性能高，。新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥在儲罐區(qū)的實際應用收到了良好效果，能夠大幅減少儲罐區(qū)VOCs排放，同時節(jié)省大量氮封氣。
關鍵詞：儲罐區(qū) 新型高效一體式阻火呼吸閥 緊急泄壓閥 揮發(fā)性有機物 環(huán)保達標排放 節(jié)能減排
阻火呼吸閥是儲罐重要的安全和環(huán)保設備，不僅可以防止儲罐因超壓和超真空遭受損壞，而且能夠有效阻滅油氣閃爆或者燃燒，保護儲罐安全，把大量油氣封閉在儲罐內，減少儲罐VOCs排放。緊急泄壓閥是防止儲罐在緊急事故狀態(tài)下，比如罐內外發(fā)生火災、氮封閥失效，大量氣體涌入罐內時，避免產生的急劇升壓破壞儲罐。傳統(tǒng)分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥存在本質不安全，密封差，泄漏量大，儲罐氮氣耗損高等問題，已經不能滿足國家最新的安全和環(huán)保要求。文章分析了在用阻火呼吸閥和緊急泄壓閥現(xiàn)狀，介紹了新型高效一體式阻火呼吸閥及緊急泄壓閥技術在某煉化企業(yè)儲罐區(qū)的應用效果。
VOCs是揮發(fā)性有機物的總稱，包括烷烴、芳香烴、烯烴、鹵烴、脂、醛以及酮8大類化合物，共300多種。研究發(fā)現(xiàn)：VOCs是導致PM2.5和霧霾形成的主要原因。長期接觸VOCs氣體會導致一系列呼吸系統(tǒng)疾病，引起白血病、肝腎功能衰竭，增加癌癥發(fā)病率，對環(huán)境和人體有嚴重的危害性。
自2013年以來，國家生態(tài)環(huán)境部相繼出臺了一系列政策、法律法規(guī)，確保VOCs的治理進程，包括“大氣污染防治行動計劃"(大氣十條)，《京津冀及周邊地區(qū)落實大氣污染防治行動計劃實施細則》等，“十三五"規(guī)劃將VOCs納入總體控制指標，在重點區(qū)域、重點行業(yè)加快VOCs治理進程，推進VOCs排放總量控制和減排，截至2016年12月底，北京、天津、上海、河北、遼寧、江西省等10多個省市已相繼出臺了VOCs排污費征收標準。
有機液體儲罐區(qū)是VOCs排污控制的重點，《石油煉制工業(yè)污染物排放控制標準》（GB31570—2015）針對罐區(qū)VOCs排放標準提出了具體的要求。阻火呼吸閥及緊急泄壓閥作為儲罐通風的重要安全設備，對其泄漏量的控制尤其重要。防爆阻火呼吸閥殼體選用不銹鋼、鑄鋼、鋁合金，耐腐蝕性好；波紋阻火層采用不銹鋼材料，阻火性能好，耐腐蝕性能好； 結構簡單，易檢修，方便。
防爆阻火呼吸閥適用于儲存內點低于28℃的甲類油品和閃點低于60℃的乙類油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、輕柴油、機油、原油等油品及性質相同的化工產品儲罐使用，它在-35℃-60℃的溫度環(huán)境中正常工作。
1、呼吸閥應安裝在儲罐氣源的高點，以減少物料蒸發(fā)損耗。通常對于立式罐，呼吸閥應盡量安裝在罐頂中央頂板范圍內，對于罐頂需設隔熱層的儲罐、可安裝在梯子平臺附近；
2、當需要安裝兩個呼吸閥時，它們與罐頂中心應對稱布置；
3、若呼吸閥用在氮封罐上，則氮氣供氣管的接管位置應遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插進儲罐內約 200mm ，這樣氮氣進罐后不直接排出，達到氮封的目的。
1ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范和緊急泄壓閥技術現(xiàn)狀
1.1現(xiàn)有分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥的結構及缺點
1.1.1現(xiàn)有分體式阻火呼吸閥結構不合理，無法保證本質安全
儲罐區(qū)使用分體式阻火呼吸閥存在的安全隱患如下：
1）沒有整體進行爆燃和耐燒阻火性能及流量測試[，不滿足安監(jiān)局關于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術要求（試行）》對阻火呼吸閥的安全要求。設備本質不安全。
2）結構為分體式，即阻火器和呼吸閥串聯(lián)使用，阻火器位于罐頂法蘭口（罐側），呼吸閥安裝于阻火器出口（大氣側）。阻火器長期與儲罐內物料蒸氣接觸，阻火盤容易被腐蝕（含硫蒸氣物料），或者被堵塞（含苯蒸氣等易結晶物料）。阻火器一旦堵塞，呼吸閥通氣量下降，儲罐極易因超壓或者真空遭受破壞。
3）阻火器安裝在呼吸閥下方，阻火器的壓降（背壓）會導致呼吸閥頻繁起跳，無法開啟和回座，不僅對儲罐通風造成威脅，而且閥門一旦開啟，就可能無法回座，導致VOCs氣體大量排放。
4）阻火器位于罐頂法蘭口（罐側），無法在線檢測阻火器是否堵塞，對阻火器進行檢維修，必須采取吊裝等方式才能進行，費時費力。
5）因阻火器和呼吸閥串聯(lián)使用，重量偏大，增加了罐頂承重風險。
1.1.2緊急泄壓閥結構不合理，無法保證本質安全
儲罐區(qū)使用緊急泄壓閥存在的問題如下：
1）沒有整體進行流量測試[1]，不滿足安監(jiān)局關于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術要求（試行）》的要求。
2）閥座是碳鋼材質，表面粗糙，腐蝕嚴重。
3）采用PTFE（聚四氟乙烯）平板作為密封材料，表面粗糙，在長期使用過程中容易變形。
4）沒有采用標準法蘭，法蘭面薄，安裝時容易產生變形，泄漏嚴重。
5）沒有防止閥蓋飛脫措施。
6）沒有閥蓋自動回座措施。
1.1.3現(xiàn)有分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥，密封性差，泄漏量大
現(xiàn)有呼吸閥和緊急泄壓閥采用100%超壓平板式閥盤，靈敏度差，定壓低，起跳慢，回座慢，VOCs揮發(fā)排放量大。閥座和閥盤是保證呼吸閥和緊急泄壓閥密封性的重要組件，現(xiàn)有呼吸閥和緊急泄壓閥多為鑄件碳鋼閥體，其閥座和閥體為整體鑄造碳鋼，閥座密封面沒有經過研磨加工，表面粗糙，在長期使用過程中極易生銹、被腐蝕；同時閥盤采用PTFE（聚四氟乙烯）平板作為密封材料，PTFE經長期使用變形嚴重。因上述原因，大多數(shù)呼吸閥和緊急泄壓閥不保壓，泄漏嚴重。呼吸閥和緊急泄壓閥現(xiàn)場LDAR檢測結果多數(shù)>3000mg/L，個別石腦油罐甚至高達10000mg/L，嚴重超過國家和地方環(huán)保標準要求。
1.2呼吸閥和緊急泄壓閥泄漏量標準
目前國內呼吸閥和緊急泄壓閥的密封性即泄漏量標準見表1。
2新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥技術原理及應用
2.1ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范新型高效一體式阻火呼吸閥技術原理
新型高效一體式阻火呼吸閥見圖1，其阻火元件和呼吸閥共用一個閥體，阻火器位于呼吸閥外側（大氣側），結構緊湊，重量相比于分體式阻火呼吸閥減少一半，能大幅度減輕罐頂承重。以企業(yè)典型常用呼吸閥尺寸DN200為例，一套傳統(tǒng)的分體式阻火呼吸閥總重量約為190kg，而新型一體式阻火呼吸閥重量僅為105kg左右，這對老舊儲罐改造中罐頂強度極為有利。
新型高效一體式阻火呼吸閥閥座采用316不銹鋼材質，壓力端閥盤采用金屬面密封，密封面經研磨達到鏡面級光潔度；因核心部件采用不銹鋼，抗化學腐蝕性能優(yōu)異，閥門使用壽命長；閥座和閥盤密封面均經過精密研磨加工，表面光滑，能夠保證極低的泄漏量。真空端閥盤采用FEP軟密封形式，在較低壓力設定下（典型設定真空-0.295KPaG）也能達到良好的密封性能，見圖2。
| 正壓 | 355Pa (36毫米水柱) |
|---|---|
| 負壓 | 295Pa (30毫米水柱) |
| B級正壓 | 980Pa (100毫米水柱) |
| 負壓 | 295Pa (30毫米水柱) |
| C級正壓 | 1765Pa (180毫米水柱) |
| 負壓 | 295Pa (30毫米水柱) |
| 閥體材料 | WCB、304、316、鋁合金 |
|---|---|
| 正壓閥盤材料 | 304、316、鋁合金 |
| 負壓閥盤材料 | 304、316、四氟PTFE |
| 環(huán)境溫度 ℃ | -30~60 |
| 公稱通徑 (mm) | 安裝尺寸（mm） | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| D | K | L | H | n×φ | |
| DN25 | 115 | 85 | 160 | 165 | 4×14 |
| DN32 | 135 | 100 | 180 | 185 | 4×18 |
| DN40 | 145 | 110 | 190 | 190 | 4×18 |
| DN50 | 160 | 125 | 220 | 220 | 4×18 |
| DN80 | 195 | 160 | 270 | 260 | 8×18 |
| DN100 | 215 | 180 | 310 | 280 | 8×18 |
| DN150 | 280 | 240 | 380 | 330 | 8×22 |
| DN200 | 335 | 295 | 450 | 380 | 12×22 |
| DN250 | 395 | 350 | 520 | 420 | 12×22 |
| DN400 | 565 | 515 | 670 | 520 | 16×26 |
3ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范使用效果
3.1符合VOCs排放標準要求
由表2可見，LDAR現(xiàn)場測試最高檢測值為19.7mg/L，新型一體式阻火呼吸閥數(shù)據(jù)穩(wěn)定，遠低于現(xiàn)行國際和國家標準對泄漏標準限值，滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放控制標準》（GB31570—2015）針對罐區(qū)VOCs排放標準要求，密封效果良好。
3.2節(jié)約氮氣消耗
安裝高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥后，氮氣消耗明顯降低，見表3。投用3個月后，氮氣月均消耗681267Nm3；投用前6個月氮氣月均消耗723662Nm3；投用后較投用前氮氣月均消耗減少5.86%；氮氣價格1.17元/Nm3，月均節(jié)約費用：（723662~681267）1.17=49601元，經濟效益顯著。
4ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設計規(guī)范結語
1）新型高效一體式阻火呼吸閥整體進行了阻火和流量測試和認證，關于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術要求（試行）》對阻火呼吸閥的安全要求。
2）新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥采用10%超壓技術，滿足《石油化工儲運罐區(qū)VOCs治理項目油氣連通工藝實施方案及安全措施指導意見》（中石化煉發(fā)函127號），要求。
3）新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥泄漏量遠低于現(xiàn)行國際和國家標準的要求，符合《石油煉制工業(yè)污染物排放控制標準》（GB31570—2015）對污染物排放限值的要求。
4）新型高效一體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥在滄煉儲罐區(qū)投用后，現(xiàn)場密封效果良好，最新國家和地方的環(huán)保要求。
客服1號