油品储罐氮封气封装置计算选型分析

【资料简介】

一、油品储罐氮封气封装置计算选型分析概述

在油品储存和运输过程中，罐区呼吸阀是必要的安全设备，能够确保罐内气体压力稳定。但在罐区呼吸阀排放废气时，需要进行废气计算，以确保排放的气体符合环保要求和安全标准，避免对人体和环境造成伤害。是一种用于石油、化工、天然气等行业的低压保护设备，它可用来保持储罐压力始终处于正常状态，降低储罐内挥发性液体的蒸发损失，并保持储罐免受超压或超真空的破坏，对安全和环保均起到一定的促进作用。根据（GB50160-2008）石油化工企业设计防火规范的规定，甲B、乙类液体的固定顶罐，应设置阻火器和呼吸阀。

1 油品储罐氮封气封装置计算选型分析作用原理

呼吸阀由压力阀和真空阀组成，安装于常压或低压储罐上，能随罐内正负压变化而自动启闭，使罐内外气压差保持在允许值范围内。呼吸阀能够维护储罐气压平衡，充分利用储罐本身的承压能力来减少介质排放，利用正负压阀盘的重量来控制储罐的排气正压和吸气负压。当罐内介质的压力在呼吸阀的控制操作压力范围之内时，呼吸阀不工作，保持罐的密闭性；当向罐内补充介质，使罐内上部气体空间的压力升高，达到呼吸阀的操作正压时，压力阀被顶开，气体从呼吸阀呼出口逸出，使罐内压力不再继续增高；当向罐外抽出介质，使罐内上部气体空间的压力下降，达到呼吸阀的操作负压时，罐外的大气将呼吸阀的负压阀盘顶开，外界气体进入罐内，使罐内的压力不再继续下降，罐内与罐外的气压平衡，从而保护了储罐。简言之，呼吸阀能够在泵注入、抽出介质或热交换的条件下提供压力或真空泄放，从而防止储罐破裂或被抽瘪。

2 油品储罐氮封气封装置计算选型分析产生超压和真空的原因

只有正确的确定呼吸阀的呼吸量，才能选择合适的呼吸阀。呼吸阀的设计计算通常依据API2000常压储罐和低压储罐的泄放。确定呼吸量应首先对储罐可能引起超压和真空的工况逐一进行分析，可分为正常操作，非正常工况和事故工况。表1 产生超压和真空的常规原因

呼吸阀是由压力阀和真空阀组成，安装于货油舱透气管上，能随货油舱内油气正负压变化而自动启闭， 使货油舱内外气压差保持在允许值范围内的阀。

呼吸阀分为两种：一种是达到一定压力时，进行呼或吸；另一种是设计成纯粹只呼不吸，可以理解为用两个适当压力的单向阀代替。二种呼吸阀类似于单向止逆阀，它只能向外呼气，不能向内吸气，当系统内压力升高时，气体便经过呼吸阀向外放空，保证系统的压力恒定。

呼吸阀作用：它充分利用油罐本身的承压能力来减少油蒸气排放，其原理是利用阀盘的重量来控制油罐的呼气正压和吸气负压。当罐内气体的压力在机械呼吸阀的控制压力范围之内时，呼吸阀不动作，保持油罐的密闭性；当罐内气体空间的压力升高，达到呼吸阀的控制正压时，压力阀被顶开，气体从罐内逸出，使罐内压力不在继续增高；当罐内气体空间的压力下降，达到呼吸阀的控制负压时，罐外的大气将顶开真空阀而进入罐内，使罐内的压力不再继续下降。

二、油品储罐氮封气封装置计算选型分析计算公式

1、油品储罐氮封气封装置计算选型分析气封装置的作用

1.1 为防止储罐内物料因与进入的外界气体(空气)接触而被污染变质或与外界进入的气体(空气)发生化学和(或)生物反应，常需设置气封系统。用气封气使储罐内维持一定压力(正压)，防止储罐内物料与外界气体接触。

1.2 当储罐内储存的物料被泵抽出和(或)由于外界温度降低，使储罐内气体冷凝或收缩时，该系统自动补入气封气，阻止外界气体进入;在向储罐内送料和(或)由于外界温度升高使储罐内液体气化而使罐内压力高于气封压力时，储罐内气体可通过泄压阀自动排入大气。

1.3 常用的气封气有氮气、燃料气、天然气等，气封气的选择应根据储存物料的性质、气封气是否易于获得及其经济性来决定。

2、油品储罐氮封气封装置计算选型分析气封装置的组成

      气封装置见图1所示。它由气封阀(又称主阀)、信号阀(又称控制阀)、减压阀和针形阀等四部分组成。
      储罐内压力低于设定值时，信号阀2 打开，气封阀1 也相应打开。高压气封气经气封阀1 减压后进入储罐内，使储罐内压力逐渐回复到设定值，当达到设定值时，信号阀2 关闭，气封阀1 也相应关闭。如储罐内压力高于设定值时，储罐上带阻火器的泄压阀(呼吸阀)5 打开，泄出罐内气体，使储罐内压力降至设定值。为防止泄压阀和(或)气封装置失灵而出现储罐内超压或负压情况，可采用液封和气封装置相结合的系统，其组成示意图见图2所示。

油品储罐氮封气封装置计算选型分析气封装置配备液封的作用是:

(1) 当泄压阀失灵时，液封可起到呼出气体的作用。即当储罐内压力超过设定值时，储罐内气体可通过液封泄压。

(2) 当气封装置发生故障时，如储罐内压力高于设定值时，可通过液封泄压，减轻泄压阀负荷。

(3) 当泄压阀和气封装置同时故障，而储罐内出现负压时，可通过液封吸入空气，保护储罐不致变形损坏。

3、油品储罐氮封气封装置计算选型分析气封供气量计算

      储罐气封装置的供气量应大于或等于由于泵抽出储罐内储存的液体所需的补充气量与由于外界气温变化而产生的储罐内气体冷凝和收缩所需补充的气量之和。
(1) 泵抽出储罐内储存的液体所需补充的气量等于泵的最大输出能力。
(2) 因气温变化而引起储罐内的气体冷凝和收缩需补充的气量，在美国石油学会标准API标准 2000《常压和低压储罐的放空》中规定为：
    a, 对容积≥3180m³的储罐，这个气量与储罐外壳和罐顶的表面积有关，每平方米罐外壳和罐顶表面积，每小时需补入0.6m³气封气；
    b, 对容积<3180m³的储罐，每立方米容积，每小时需补入 0.178m³气封气。
上述的气量可以允许罐内气体每小时温度变化 37.8°C，并且是偏于安全的。

(3) 将(1)(2)两项所需气量相加，即得气封装置所需气封气量。

      根据上述气封用气量计算方法，使用Excel编写了简单的计算表格。

罐区呼吸阀废气计算的公式为：

Q=K×V×δ/T

其中，Q为排出空气的流量，单位为m3/h；K为排气系数；V为罐容积，单位为m3；δ为气体密度，单位为kg/m3；T为排放时间，单位为h。

具体计算过程为，先根据呼吸阀的规格和使用条件确定排气系数，然后根据罐容积和气体密度计算排放空气的体积，最后根据排放时间计算排放的流量。

三、油品储罐氮封气封装置计算选型分析注意事项

进行罐区呼吸阀废气计算时，需要注意以下几点：

1. 罐区呼吸阀的规格和使用条件可能影响排气系数，应根据实际情况进行确定。

2. 废气计算需要进行气体密度的测算或查询相关资料，确保计算结果准确。

3. 罐区呼吸阀废气计算应根据不同时间段进行，以考虑不同气象条件和排放标准的影响。

四、油品储罐氮封气封装置计算选型分析实际案例

以某石油储存企业为例，该企业使用直立式罐，有效容积为200m3，使用3英寸呼吸阀，气体排放标准为SO2排放浓度不超过0.2mg/m3。

根据该企业实际情况，确定排气系数为0.05，气体密度为1.3kg/m3，排放时间为8小时。带入公式，可得排放流量为：

Q=0.05×200×1.3/8=1.63m3/h

该企业在排放废气时，应监测SO2排放浓度，确保符合国家标准。

五、油品储罐氮封气封装置计算选型分析总结

罐区呼吸阀废气计算是重要的安全措施，企业应认真进行，并按照国家相关标准和规定进行废气排放。本文介绍了计算公式和注意事项，并提供了实际案例，希望对读者有所帮助。