储罐尾气收集系统的压力控制问题（单呼阀方案）

问题：有的单位上了储罐尾气回收设施，但是回收设施不能正常运行，储罐尾气回收的同时呼吸阀也在往外呼气，或是储罐尾气回收的同时氮封阀也在往储罐里补气。出现这种情况，说明单呼阀的动作压力区间跟呼吸阀、氮封阀的动作压力区间有交集，原因是尾气收集系统的压力控制没有做好，导致单呼阀的背压没有控制好，结果是导致单呼阀的动作压力区间跟呼吸阀、氮封阀的动作压力区间有了交集。尤其是2.0 kPa(G)设计压力的储罐，采用按照国标生产的单呼阀、呼吸阀时，更容易出现这种情况。

下面以单呼阀方案为例，来分析一下储罐尾气收集系统的压力控制问题。

1、储罐设计压力不能太低

储罐配置的安全附件主要有氮封阀、单呼阀、呼吸阀、紧急泄放人孔。在进行储罐顶油气收集治理（封闭、密封、连通等）时，要合理设置安全附件动作压力区间，从储罐设计压力向下排各安全附件的压力设定值，要保证各安全附件的动作压力区间不能有交集。

单呼阀全开启压力不能大于呼吸阀的回座压力，其回座压力不应低于氮封阀的关闭压力，以避免储罐附件的工作压力区间出现交集。单呼阀的超压比值应控制在10%以内，启闭压差不应超过15%。

我们通常说的单呼阀设定压力指的是单呼阀呼出口对大气时（也就是背压为0(G)）的阀前起跳压力，本质上是单呼阀起跳时的阀前阀后压差，全启压力、回座压力、泄漏压力本质上也是阀前阀后的压差。实际的储罐尾气回收系统中，当单呼阀的背压不为0(G)时，单呼阀起跳、全开、回座时的阀前压力都应在原来压力值的基础上加上阀后背压。

有效的罐顶尾气联通回收系统要求做到正常运行尾气量通过单呼阀排放时储罐内压力区域（单呼阀动作压力区域）不能与呼吸阀和氮封阀动作压力区域有交集，因此，单呼阀的背压必须满足两个约束条件：

1）单呼阀全开启时，呼吸阀不产生泄漏。即单呼阀全开启时罐内压力不大于呼吸阀泄漏压力。即

2）单呼阀泄漏时，氮封阀不补氮气。即单呼阀泄漏时罐内压力不小于氮封阀(自力式)设定压力/氮封阀(开-关型)关闭压力。即

（注：公式是以10%超压值，15%启比压差阀门为例进行计算。目前市场上单呼阀、呼吸阀有超压值10% ~100%的各种产品，在确定阀门定压值时要注意所选用阀门的实际超压值。）

2.0 kPa(G)常压罐单呼阀背压值的允许范围如下表：

看下图，可以更直观地看出2.0 kPa(G)设计压力的储罐单呼阀的背压值允许正压幅度和允许负压幅度。

2.0 kPa(G)设计压力的储罐，各安全附件的设定值间隔就不大，单呼阀背压值允许范围很窄，要把一条尾气收集管道上从最远一个单呼阀到最近一个单呼阀的背压值控制在允许范围内是比较难的，很难控制好。因此，2.0 kPa(G)设计压力的储罐不适合采用单呼阀方案。如果储罐尾气回收采用单呼阀方案，建议储罐的设计压力取6.0 kPa(G)或更高的设计压力。

（注：这个图要求单呼阀、呼吸阀的精度极高。按照国标生产的单呼阀、呼吸阀精度都不行。）

2、6.0 kPa(G)设计压力储罐单呼阀的压力设定值

储罐设计压力由2.0 kPa(G)提高到6.0 kPa(G)或更高的设计压力，主要是考虑到可以提高呼吸阀的设定压力，就可以提高单呼阀的动作压力区间幅度，也就可以提高单呼阀的背压值的允许范围，使尾气收集系统的压力控制比较容易做好。

尾气收集管道最好处于正压工作状态和微负压工作状态，因为收集管道处于正压状态可以防止收集管道吸入空气，从安全性上讲比较可靠，负压工作状态不是希望的工作状态。也就是要使单呼阀允许的背压正压值要高、允许的背压负压值不要太低，也就是单呼阀设定压力要离气氮封阀设定压力近一点，要离呼吸阀泄漏压力远一点。

例如：

氮封阀设定压力：+500Pa（G）

单呼阀设定压力：+1000Pa（G）；

呼吸阀设定压力：-300Pa（G）/+4000Pa（G）；

呼吸人孔设定压力：-300Pa（G）/+5300Pa（G）。

6.0 kPa(G)带氮封常压储罐（自力式型氮封阀）各附件定压值示例图

3、尾气收集管道的压力控制

储罐的设计压力和安全附件的设定压力确定以后，就是做好储罐尾气收集管道的压力控制问题了。此问题涉及到风机位置的选择、压力控制设定值的选值、管径计算及选值、风机参数选值等因素。

1）风机位置的选择

风机的位置宜选在一条尾气收集管道的最末一个储罐之后且尽量靠近最末一个储罐，每条收集管加风机。如果单呼阀的最高允许背压比较高，阀单呼后的尾气压力足以推动尾气能够稳定安全地输送至尾气处理装置，也可以不加风机。

2）单呼阀出口及风机入口的压力控制设定值的选值

要确定三个压力控制设定值：单呼阀出口最高压力控制设定值、最低压力控制设定值及风机入口压力控制设定值。

单呼阀出口最高压力控制设定值不应高于最高允许背压，最低压力控制设定值不应低于最低允许背压；风机入口的压力控制设定值不应低于单呼阀最低允许背压，这样可以保证单呼阀的背压值不会低于最低允许背压。抽风机入口压力控制采用风机变频调节控制。

再可靠一点的话，可以在一条尾气收集管道上最远一个单呼阀的出口和最近一个单呼阀的出口选取两个监测测压点，监视尾气收集管道的工作压力是否在允许背压范围内。

3）从单呼阀出口到风机入口的管径计算及选值

尾气收集管道的管径计算及选值关键是计算从最远一个单呼阀出口到风机入口的管径。

以单呼阀出口最高压力控制设定值与抽风机入口的压力控制设定值之差作为从最远一个储罐到抽风机入口的收集管道控制阻力降，以几种工况流量分别计算收集管道的管径，工况流量按大呼吸加小呼吸的总量考虑，以几个计算值的最大值作为计算管径，计算管径圆整后再放大一级选管径。

从风机出口到尾气处理装置入口这段管道的受限因素少，选用计算相对简单。这里不再介绍。

4）风机参数的选值

风机参数选值不当，也会导致尾气收集管道的压力控制做不好。选用的风机的风量、风压要满足最苛刻工况的需要，要在计算需要的最大风量、最大风压基础上留有一定余量。

来源： VOCs减排工作站