ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范

ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范

传统的分体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀结构不合理，本质不安全，泄漏量大，不能满足日益严格的安全和环保要求。介绍了一种新型高效的一体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀，其结构合理，本质安全，密封性能高，。新型高效一体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀在储罐区的实际应用收到了良好效果，能够大幅减少储罐区VOCs排放，同时节省大量氮封气。

关键词：储罐区 新型高效一体式阻火呼吸阀 紧急泄压阀 挥发性有机物 环保达标排放 节能减排

阻火呼吸阀是储罐重要的安全和环保设备，不仅可以防止储罐因超压和超真空遭受损坏，而且能够有效阻灭油气闪爆或者燃烧，保护储罐安全，把大量油气封闭在储罐内，减少储罐VOCs排放。紧急泄压阀是防止储罐在紧急事故状态下，比如罐内外发生火灾、氮封阀失效，大量气体涌入罐内时，避免产生的急剧升压破坏储罐。传统分体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀存在本质不安全，密封差，泄漏量大，储罐氮气耗损高等问题，已经不能满足国家最新的安全和环保要求。文章分析了在用阻火呼吸阀和紧急泄压阀现状，介绍了新型高效一体式阻火呼吸阀及紧急泄压阀技术在某炼化企业储罐区的应用效果。



VOCs是挥发性有机物的总称，包括烷烃、芳香烃、烯烃、卤烃、脂、醛以及酮8大类化合物，共300多种。研究发现：VOCs是导致PM2.5和雾霾形成的主要原因。长期接触VOCs气体会导致一系列呼吸系统疾病，引起白血病、肝肾功能衰竭，增加癌症发病率，对环境和人体有严重的危害性。

自2013年以来，国家生态环境部相继出台了一系列政策、法律法规，确保VOCs的治理进程，包括“大气污染防治行动计划"(大气十条)，《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》等，“十三五"规划将VOCs纳入总体控制指标，在重点区域、重点行业加快VOCs治理进程，推进VOCs排放总量控制和减排，截至2016年12月底，北京、天津、上海、河北、辽宁、江西省等10多个省市已相继出台了VOCs排污费征收标准。

有机液体储罐区是VOCs排污控制的重点，《石油炼制工业污染物排放控制标准》（GB31570—2015）针对罐区VOCs排放标准提出了具体的要求。阻火呼吸阀及紧急泄压阀作为储罐通风的重要安全设备，对其泄漏量的控制尤其重要。防爆阻火呼吸阀壳体选用不锈钢、铸钢、铝合金，耐腐蚀性好；波纹阻火层采用不锈钢材料，阻火性能好，耐腐蚀性能好； 结构简单，易检修，方便。



ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范 适用范围

防爆阻火呼吸阀适用于储存内点低于28℃的甲类油品和闪点低于60℃的乙类油品，如汽油、笨、甲笨、煤油、轻柴油、机油、原油等油品及性质相同的化工产品储罐使用，它在-35℃-60℃的温度环境中正常工作。

ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范 使用说明

1、呼吸阀应安装在储罐气源的高点，以减少物料蒸发损耗。通常对于立式罐，呼吸阀应尽量安装在罐顶中央顶板范围内，对于罐顶需设隔热层的储罐、可安装在梯子平台附近；

2、当需要安装两个呼吸阀时，它们与罐顶中心应对称布置；

3、若呼吸阀用在氮封罐上，则氮气供气管的接管位置应远离呼吸阀接口，并由罐顶部插进储罐内约 200mm ，这样氮气进罐后不直接排出，达到氮封的目的。



1ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范和紧急泄压阀技术现状

1.1现有分体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀的结构及缺点

1.1.1现有分体式阻火呼吸阀结构不合理，无法保证本质安全

储罐区使用分体式阻火呼吸阀存在的安全隐患如下：

1）没有整体进行爆燃和耐烧阻火性能及流量测试[，不满足安监局关于《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求（试行）》对阻火呼吸阀的安全要求。设备本质不安全。

2）结构为分体式，即阻火器和呼吸阀串联使用，阻火器位于罐顶法兰口（罐侧），呼吸阀安装于阻火器出口（大气侧）。阻火器长期与储罐内物料蒸气接触，阻火盘容易被腐蚀（含硫蒸气物料），或者被堵塞（含苯蒸气等易结晶物料）。阻火器一旦堵塞，呼吸阀通气量下降，储罐极易因超压或者真空遭受破坏。

3）阻火器安装在呼吸阀下方，阻火器的压降（背压）会导致呼吸阀频繁起跳，无法开启和回座，不仅对储罐通风造成威胁，而且阀门一旦开启，就可能无法回座，导致VOCs气体大量排放。

4）阻火器位于罐顶法兰口（罐侧），无法在线检测阻火器是否堵塞，对阻火器进行检维修，必须采取吊装等方式才能进行，费时费力。

5）因阻火器和呼吸阀串联使用，重量偏大，增加了罐顶承重风险。

1.1.2紧急泄压阀结构不合理，无法保证本质安全

储罐区使用紧急泄压阀存在的问题如下：

1）没有整体进行流量测试[1]，不满足安监局关于《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求（试行）》的要求。

2）阀座是碳钢材质，表面粗糙，腐蚀严重。

3）采用PTFE（聚四氟乙烯）平板作为密封材料，表面粗糙，在长期使用过程中容易变形。

4）没有采用标准法兰，法兰面薄，安装时容易产生变形，泄漏严重。

5）没有防止阀盖飞脱措施。

6）没有阀盖自动回座措施。

1.1.3现有分体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀，密封性差，泄漏量大

现有呼吸阀和紧急泄压阀采用100%超压平板式阀盘，灵敏度差，定压低，起跳慢，回座慢，VOCs挥发排放量大。阀座和阀盘是保证呼吸阀和紧急泄压阀密封性的重要组件，现有呼吸阀和紧急泄压阀多为铸件碳钢阀体，其阀座和阀体为整体铸造碳钢，阀座密封面没有经过研磨加工，表面粗糙，在长期使用过程中极易生锈、被腐蚀；同时阀盘采用PTFE（聚四氟乙烯）平板作为密封材料，PTFE经长期使用变形严重。因上述原因，大多数呼吸阀和紧急泄压阀不保压，泄漏严重。呼吸阀和紧急泄压阀现场LDAR检测结果多数>3000mg/L，个别石脑油罐甚至高达10000mg/L，严重超过国家和地方环保标准要求。



1.2呼吸阀和紧急泄压阀泄漏量标准

目前国内呼吸阀和紧急泄压阀的密封性即泄漏量标准见表1。

2新型高效一体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀技术原理及应用

2.1ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范新型高效一体式阻火呼吸阀技术原理

新型高效一体式阻火呼吸阀见图1，其阻火元件和呼吸阀共用一个阀体，阻火器位于呼吸阀外侧（大气侧），结构紧凑，重量相比于分体式阻火呼吸阀减少一半，能大幅度减轻罐顶承重。以企业典型常用呼吸阀尺寸DN200为例，一套传统的分体式阻火呼吸阀总重量约为190kg，而新型一体式阻火呼吸阀重量仅为105kg左右，这对老旧储罐改造中罐顶强度极为有利。

新型高效一体式阻火呼吸阀阀座采用316不锈钢材质，压力端阀盘采用金属面密封，密封面经研磨达到镜面级光洁度；因核心部件采用不锈钢，抗化学腐蚀性能优异，阀门使用寿命长；阀座和阀盘密封面均经过精密研磨加工，表面光滑，能够保证极低的泄漏量。真空端阀盘采用FEP软密封形式，在较低压力设定下（典型设定真空-0.295KPaG）也能达到良好的密封性能，见图2。



 ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范技术参数

正压	355Pa (36毫米水柱)
负压	295Pa (30毫米水柱)
B级正压	980Pa (100毫米水柱)
负压	295Pa (30毫米水柱)
C级正压	1765Pa (180毫米水柱)
负压	295Pa (30毫米水柱)

七、防爆阻火呼吸阀 零件材料

阀体材料	WCB、304、316、铝合金
正压阀盘材料	304、316、铝合金
负压阀盘材料	304、316、四氟PTFE
环境温度 ℃	-30~60

八、防爆阻火呼吸阀 连接尺寸

公称通径 (mm)	安装尺寸（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高效一体式阻火呼吸阀设计规范使用效果



3.1符合VOCs排放标准要求

由表2可见，LDAR现场测试最高检测值为19.7mg/L，新型一体式阻火呼吸阀数据稳定，远低于现行国际和国家标准对泄漏标准限值，满足《石油炼制工业污染物排放控制标准》（GB31570—2015）针对罐区VOCs排放标准要求，密封效果良好。

3.2节约氮气消耗

安装高效一体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀后，氮气消耗明显降低，见表3。投用3个月后，氮气月均消耗681267Nm³；投用前6个月氮气月均消耗723662Nm³；投用后较投用前氮气月均消耗减少5.86%；氮气价格1.17元/Nm³，月均节约费用：（723662~681267）1.17=49601元，经济效益显著。



4ZFQ高效一体式阻火呼吸阀设计规范结语

1）新型高效一体式阻火呼吸阀整体进行了阻火和流量测试和认证，关于《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求（试行）》对阻火呼吸阀的安全要求。

2）新型高效一体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀采用10%超压技术，满足《石油化工储运罐区VOCs治理项目油气连通工艺实施方案及安全措施指导意见》（中石化炼发函127号），要求。

3）新型高效一体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀泄漏量远低于现行国际和国家标准的要求，符合《石油炼制工业污染物排放控制标准》（GB31570—2015）对污染物排放限值的要求。

4）新型高效一体式阻火呼吸阀和紧急泄压阀在沧炼储罐区投用后，现场密封效果良好，最新国家和地方的环保要求。