簡述了防止儲罐內(nèi)部發(fā)生超壓事故的技術(shù)措施;介紹了美國石油化工協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)--API中關(guān)于儲罐遭遇火焰時必須緊急泄放相應(yīng)氣量的計算方法;闡述了目前國內(nèi)外普遍采用的緊急泄放閥的結(jié)構(gòu)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(guī)格尺寸和數(shù)量。

　　大型儲罐在操作時有時會出現(xiàn)非正常狀況，如罐內(nèi)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(nèi)部發(fā)生超壓等事故，此時如不采取緊急放空措施，勢必導(dǎo)致儲罐破壞。為此大型儲罐應(yīng)設(shè)置安全緊急泄壓裝置，以防事故發(fā)生。

1、安全泄壓裝置的設(shè)置

　　按美國石油學(xué)會API20005常壓和低壓儲罐的通氣6的規(guī)定，為了防止儲罐內(nèi)部發(fā)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(shù)量。

　　(2)改進(jìn)量油孔結(jié)構(gòu)，使之在罐內(nèi)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(nèi)壓力。

　　(3)裝設(shè)緊急泄壓閥，如API2000標(biāo)準(zhǔn)中所列的大型重力式緊急泄壓閥(見圖1)以及目前國內(nèi)常用的緊急泄壓入孔(見圖2)。

圖1 大型重力式緊急泄壓閥

圖2 緊急泄壓入孔

　　(4)設(shè)置爆破膜片。較小的儲罐可不設(shè)置緊急泄壓裝置，但據(jù)API650的規(guī)定，其罐頂與罐壁的連接必須采用弱頂結(jié)構(gòu)。

　　上述措施中最常用的是依據(jù)所須緊急泄放的氣量，在儲罐的頂部裝設(shè)相應(yīng)規(guī)格及數(shù)量的緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔，以便事故發(fā)生時使罐內(nèi)氣體緊急放空，保護(hù)儲罐不因超壓而被破壞。

2、泄放氣量的計算

　　根據(jù)美國API2000標(biāo)準(zhǔn)，儲罐遭遇火焰時必須緊急泄放的氣量計算有如下幾種。

　　(1)按式(1)計算。

　　式中，V為排氣量，m3/h;Q為來自火焰的輸入熱量，W(其值詳見表1);A為儲罐濕潤面積(wetted surface)，m2;F為環(huán)境系數(shù)，見表3;L為儲液在泄放壓力及溫度下的蒸汽潛熱，kJ/kg;T為泄放蒸汽的溫度，K，一般取儲液在泄放壓力下的沸點(diǎn);M為蒸汽的分子量。

表1 不同濕潤面積和不同設(shè)計壓力時的輸入熱量

表2 儲罐遭遇火焰時的緊急排放量

　　注：

　　<1> 設(shè)計壓力 ≤ 103.4kPa以及濕潤面積<260m2。

　　<2> 表2所列數(shù)據(jù)是由正己烷蒸氣在大氣壓下遭遇火焰得出的數(shù)據(jù)(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(shù)據(jù)適用于其特性相類似的介質(zhì)。

　　(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�。�

　　<1> 設(shè)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(huán)境系數(shù);

　　<2> 設(shè)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(huán)境系數(shù)。

表3 無冷卻裝置地上儲罐的環(huán)境系數(shù)

　　(3)設(shè)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。

　　式中，F(xiàn)為儲罐的環(huán)境系數(shù)，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(yīng)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(shù)據(jù)由工程計算得出。

3、緊急泄放裝置的規(guī)格及結(jié)構(gòu)

　　(1)API2000標(biāo)準(zhǔn)列出的大型重力緊急泄壓閥(見圖1)規(guī)格尺寸有DN400、DN500和DN600等3種，其結(jié)構(gòu)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(shè)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(zhuǎn)裝置的摩擦力應(yīng)根據(jù)泄放壓力綜合考慮，以確保罐內(nèi)達(dá)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(zhǔn)確恢復(fù)原位置，確保密封。該泄壓閥的迴轉(zhuǎn)裝置必須轉(zhuǎn)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(nèi)使用廣泛的國產(chǎn)緊急泄壓人孔(見圖2)裝設(shè)有防雨罩，與傳統(tǒng)的單呼吸閥的結(jié)構(gòu)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(yōu)良，規(guī)格尺寸有DN400、DN500和DN600等3種。

4、緊急泄壓閥及緊急泄壓入孔的選用

　　(1)根據(jù)式(1)詳細(xì)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(guī)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(guī)格尺寸及數(shù)量的緊急泄壓閥或緊急泄壓人孔。

5、示例計算

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

　　(1)如選用近似計算法，求出濕潤面積：

　　A =

　　(2)按API 2000式(2)

　　求出儲罐須緊急泄放的氣量。式中，F(xiàn)為無冷卻地上儲罐的環(huán)境系數(shù)，查表3，該系數(shù)為0.15;A為濕潤面積，542.7m2。故儲罐必須泄放的氣量為208.2×0.15×542.7 0.82 = 5456.5(m3/h)

　　(3)根據(jù)緊急泄放人孔制造廠家提供的不同規(guī)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(jìn)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(yīng)選擇1臺DN500緊急泄壓入孔。