ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設(shè)計規(guī)范
傳統(tǒng)的分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥結(jié)構(gòu)不合理,本質(zhì)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(jié)構(gòu)合理,本質(zhì)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(yīng)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(guān)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(shè)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(nèi),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(nèi)外發(fā)生火災(zāi)、氮封閥失效,大量氣體涌入罐內(nèi)時,避免產(chǎn)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(zhì)不安全,密封差,泄漏量大,儲罐氮氣耗損高等問題,已經(jīng)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(shù)在某煉化企業(yè)儲罐區(qū)的應(yīng)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(dǎo)致PM2.5和霧霾形成的主要原因。長期接觸VOCs氣體會導(dǎo)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(shè)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(jié)構(gòu)簡單,易檢修,方便。
防爆阻火呼吸閥適用于儲存內(nèi)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(zhì)相同的化工產(chǎn)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(yīng)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(yīng)盡量安裝在罐頂中央頂板范圍內(nèi),對于罐頂需設(shè)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(yīng)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(yīng)遠離呼吸閥接口,并由罐頂部插進儲罐內(nèi)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(shè)計規(guī)范和緊急泄壓閥技術(shù)現(xiàn)狀
1.1現(xiàn)有分體式阻火呼吸閥和緊急泄壓閥的結(jié)構(gòu)及缺點
1.1.1現(xiàn)有分體式阻火呼吸閥結(jié)構(gòu)不合理,無法保證本質(zhì)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(guān)于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術(shù)要求(試行)》對阻火呼吸閥的安全要求。設(shè)備本質(zhì)不安全。
2)結(jié)構(gòu)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(cè)),呼吸閥安裝于阻火器出口(大氣側(cè))。阻火器長期與儲罐內(nèi)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(jié)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(dǎo)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(dǎo)致VOCs氣體大量排放。
4)阻火器位于罐頂法蘭口(罐側(cè)),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(jié)構(gòu)不合理,無法保證本質(zhì)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(guān)于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術(shù)要求(試行)》的要求。
2)閥座是碳鋼材質(zhì),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(chǎn)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(jīng)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(jīng)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(jié)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(nèi)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(shù)原理及應(yīng)用
2.1ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設(shè)計規(guī)范新型高效一體式阻火呼吸閥技術(shù)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(cè)(大氣側(cè)),結(jié)構(gòu)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(zhì),壓力端閥盤采用金屬面密封,密封面經(jīng)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(jīng)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(shè)定下(典型設(shè)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) |
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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 |
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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) | ||||
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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(shè)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(jīng)濟效益顯著。
4ZFQ高效一體式阻火呼吸閥設(shè)計規(guī)范結(jié)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(guān)于《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術(shù)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(shù),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(dǎo)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。