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大型石化儲罐緊急泄壓閥設計選型規范

　　簡述了防止儲罐內部發生超壓事故的技術措施;介紹了美國石油化工協會標準--API中關于儲罐遭遇火焰時必須緊急泄放相應氣量的計算方法;闡述了目前國內外普遍采用的緊急泄放閥的結構形式和選用方法;以實例計算了儲罐頂部緊急泄放人孔的規格尺寸和數量。大型儲罐在操作時有時會出現非正常狀況，如罐內加熱器損壞造成大量熱載體的注入或遭遇外部火焰使儲罐內部發生超壓等事故，此時如不采取緊急放空措施，勢必導致儲罐破壞。為此大型儲罐應設置安全緊急泄壓裝置，以防事故發生。

1、大型石化儲罐緊急泄壓閥設計選型規范的設置

　　按美國石油學會API20005常壓和低壓儲罐的通氣6的規定，為了防止儲罐內部發生超壓事故可采用以下措施。

　　(1)加大壓力閥的尺寸或增加壓力閥的數量。

　　(2)改進量油孔結構，使之在罐內超壓時可使緊急泄放的氣體將儲罐頂蓋向上推開，泄放罐內壓力。

　　(3)裝設緊急泄壓閥，如API2000標準中所列的大型重力式緊急泄壓閥(見圖1)以及目前國內常用的緊急泄壓入孔(見圖2)。

　　(4)設置爆破膜片。較小的儲罐可不設置緊急泄壓裝置，但據API650的規定，其罐頂與罐壁的連接必須采用弱頂結構。

　　上述措施中的是依據所須緊急泄放的氣量，在儲罐的頂部裝設相應規格及數量的緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔，以便事故發生時使罐內氣體緊急放空，保護儲罐不因超壓而被破壞。

2、大型石化儲罐緊急泄壓閥設計選型規范泄放氣量的計算

　　根據美國API2000標準，儲罐遭遇火焰時必須緊急泄放的氣量計算有如下幾種。   緊急泄放閥是我公司根據市場需求，參考技術資料研制而成。是安裝在石油、化工等物料儲罐上的安全應急通風裝置，通常與呼吸閥配套使用，既能避免因意外原因造成罐內急劇超壓時，損壞儲罐而發生的事故；又能起到安全防護作用。本產品是目前國內保障儲罐安全使用的理想裝置，國內在這方面的空白。產品采用全天候密封結構，以配重來調節泄壓閥瓣的啟閉，總之該產品具有定壓排放、工閉靈活、結構緊湊、密封性能好、安全可靠等優點。

工作原理：

      在緊急泄放閥正常工作情況下，緊急泄放閥基本保持密封狀態，儲罐處于正常壓力。當呼吸閥正常工作滿足不了因意外原因造成儲罐急劇超壓時，緊急釋放閥的泄壓蓋自動打開，進行緊急泄壓，使罐內壓力保持正常以保護儲罐的安全。

　(1)按式(1)計算。

大型儲罐罐頂緊急泄壓閥的設置及注意事項式中，V為排氣量，一般取儲液在泄放壓力下的沸點;M為蒸汽的分子量。

　　<1> 設計壓力 ≤ 103.4kPa以及濕潤面積<260m2。

　　<2> 表2所列數據是由正己烷蒸氣在大氣壓下遭遇火焰得出的數據(正己烷蒸氣的潛熱為334 900J/kg，分子量為86.17，溫度為15.6℃)，這些數據適用于其特性相類似的介質。

　　(2)儲罐遭遇火焰時必須緊急泄放的氣量也可按下述方法選取：

　　<1> 設計壓力≤103.4kPa，濕潤面積<260m2儲罐的緊急泄放的氣量為表2列出的排氣量乘以表3中選取的環境系數;

　　<2> 設計壓力≤7kPa，濕潤面積≥260m2的儲罐須緊急泄放的氣量為19910m3/h乘以從表3中選取的適合環境系數。

大型儲罐罐頂緊急泄壓閥的設置及注意事項

　　(3)設計壓力為7～103.4kPa，濕潤面積≥260m2的儲罐須緊急泄放的氣量，按式(2)計算。

大型儲罐罐頂緊急泄壓閥的設置及注意事項F為儲罐的環境系數，從表3選取;A為儲罐的濕潤面積，m2。

　　(4)濕潤面積(A)的計算方法：

　　<1> 球形儲罐及橢圓形儲罐，濕潤面積為儲罐總面積的55%，或≥儲罐罐體9.14m高度的表面積;

　　<2> 臥式儲罐，濕潤面積為儲罐總面積的75%，或≥儲罐9.14m長度的表面積;

　　<3> 立式儲罐，濕潤面積≥儲罐罐體高度9.14m的總表面積。

　　對于直接安裝在地面上的儲罐，其底板的表面積不算作濕潤面積，但對于采用支座支撐在地面上的儲罐，其底板的部分面積應計入儲罐的總濕潤面積之中，因底板遭遇火焰的濕潤面積取決于儲罐的直徑以及罐底板距地面的高度，具體數據由工程計算得出。

3、大型石化儲罐緊急泄壓閥設計選型規范緊急泄放裝置的規格及結構

　　(1)API2000標準列出的大型重力緊急泄壓閥(見圖1)規格尺寸有DN400、DN500和DN600等3種，其結構簡單，由接管頸及其法蘭、泄壓閥法蘭及其頂蓋等組成。接管頸法蘭與儲罐接管法蘭用螺栓連接。泄壓頂蓋兼作閥片，泄壓法蘭兼作閥座。儲罐的泄放壓力必須高于儲罐的操作壓力，但須小于或至少等于儲罐的設計壓力，以避免儲罐超壓而被破壞。緊急泄壓閥頂蓋厚度、配重塊重量及頂蓋迴轉裝置的摩擦力應根據泄放壓力綜合考慮，以確保罐內達到緊急泄放壓力時，泄壓閥頂蓋能順利開啟，而泄壓后頂蓋必須準確恢復原位置，確保密封。該泄壓閥的迴轉裝置必須轉動靈活，摩擦力小，且頂蓋與兼作閥片的法蘭密封面必須在同一平面上，確保密封不漏氣，因此對制造的要求比較高。

　　(2)目前國內使用廣泛的國產緊急泄壓人孔裝設有防雨罩，與傳統的單呼吸閥的結構類似，由閥座、閥片等零部件組成。閥座與閥片采用O形密封圈密封，密封性能優良，規格尺寸有DN400、DN500和DN600等3種。4、大型石化儲罐緊急泄壓閥設計選型規范及緊急泄壓入孔的選用

　　(1)根據式(1)詳細計算出儲罐在遭遇火焰時須緊急排放的氣量或采用式(2)，或本文所述的近似計算方法求得儲罐的緊急泄放氣量。

　　(2)對照緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔制造廠家提供的各種規格的泄壓閥或泄壓人孔，在各種壓力等級下緊急泄放氣量的性能曲線圖，選用適合規格尺寸及數量的緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔。

5、大型石化儲罐緊急泄壓閥設計選型規范示例計算

　　現有1臺3000m3無冷卻地上立式儲罐，直徑為<18.9m，罐體高11.76m，設計壓力1765Pa，材料為Q235-A，儲罐底板直接安裝在土建基礎上，保溫厚度50mm，保溫材料的傳熱系數為11.4watts/m2K。為確保儲罐在遭遇火焰時罐內大量揮發出的氣體能及時緊急泄放，按照API 2000求出應在儲罐頂部安裝緊急泄壓人孔的規格尺寸及數量。

　　(1)如選用近似計算法，求出濕潤面積：大型儲罐罐頂緊急泄壓閥的設置及注意事項

　　(2)按API

　　求出儲罐須緊急泄放的氣量。式中，F為無冷卻地上儲罐的環境系數，查表3，該系數為0.15;A為濕潤面積，。故儲罐必須泄放的氣量為。

　　(3)根據緊急泄放人孔制造廠家提供的不同規格尺寸的泄壓人孔在各種壓力等級下緊急泄放氣量的性能曲線圖進行計算。如從緊急泄放氣量性能曲線圖中查得：壓力等級為1765Pa時，DN400、DN500緊急泄壓人孔排氣量分別為3990m3/h及6116m3/h，為確保安全，則應選擇1臺DN500緊急泄壓入孔。