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(shè)備,能夠確保罐內(nèi)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(shè)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(nèi)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(shè)計防火規(guī)范的規(guī)定,甲B、乙類液體的固定頂罐,應(yīng)設(shè)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(nèi)正負壓變化而自動啟閉,使罐內(nèi)外氣壓差保持在允許值范圍內(nèi)。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(zhì)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(nèi)介質(zhì)的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內(nèi)時,呼吸閥不工作,保持罐的密閉性;當向罐內(nèi)補充介質(zhì),使罐內(nèi)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(nèi)壓力不再繼續(xù)增高;當向罐外抽出介質(zhì),使罐內(nèi)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(nèi),使罐內(nèi)的壓力不再繼續(xù)下降,罐內(nèi)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(zhì)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(shè)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(yīng)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(nèi)油氣正負壓變化而自動啟閉, 使貨油艙內(nèi)外氣壓差保持在允許值范圍內(nèi)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(shè)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(nèi)吸氣,當系統(tǒng)內(nèi)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(nèi)氣體的壓力在機械呼吸閥的控制壓力范圍之內(nèi)時,呼吸閥不動作,保持油罐的密閉性;當罐內(nèi)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(nèi)逸出,使罐內(nèi)壓力不在繼續(xù)增高;當罐內(nèi)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(nèi),使罐內(nèi)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(nèi)物料因與進入的外界氣體(空氣)接觸而被污染變質(zhì)或與外界進入的氣體(空氣)發(fā)生化學(xué)和(或)生物反應(yīng),常需設(shè)置氣封系統(tǒng)。用氣封氣使儲罐內(nèi)維持一定壓力(正壓),防止儲罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。 1.2 當儲罐內(nèi)儲存的物料被泵抽出和(或)由于外界溫度降低,使儲罐內(nèi)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(nèi)送料和(或)由于外界溫度升高使儲罐內(nèi)液體氣化而使罐內(nèi)壓力高于氣封壓力時,儲罐內(nèi)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(yīng)根據(jù)儲存物料的性質(zhì)、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(nèi)壓力低于設(shè)定值時,信號閥2 打開,氣封閥1 也相應(yīng)打開。高壓氣封氣經(jīng)氣封閥1 減壓后進入儲罐內(nèi),使儲罐內(nèi)壓力逐漸回復(fù)到設(shè)定值,當達到設(shè)定值時,信號閥2 關(guān)閉,氣封閥1 也相應(yīng)關(guān)閉。如儲罐內(nèi)壓力高于設(shè)定值時,儲罐上帶阻火器的泄壓閥(呼吸閥)5 打開,泄出罐內(nèi)氣體,使儲罐內(nèi)壓力降至設(shè)定值。為防止泄壓閥和(或)氣封裝置失靈而出現(xiàn)儲罐內(nèi)超壓或負壓情況,可采用液封和氣封裝置相結(jié)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(nèi)壓力超過設(shè)定值時,儲罐內(nèi)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(nèi)壓力高于設(shè)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(nèi)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(yīng)大于或等于由于泵抽出儲罐內(nèi)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(nèi)氣體冷凝和收縮所需補充的氣量之和。 (1) 泵抽出儲罐內(nèi)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(nèi)的氣體冷凝和收縮需補充的氣量,在美國石油學(xué)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(guān),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(nèi)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(yīng)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(guān)資料,確保計算結(jié)果準確。 3. 罐區(qū)呼吸閥廢氣計算應(yīng)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(yīng)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(jié) 罐區(qū)呼吸閥廢氣計算是重要的安全措施,企業(yè)應(yīng)認真進行,并按照國家相關(guān)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。 |