在石油、化工、能源等众多行业中,储存易燃、易爆液体或气体的储罐广泛应用。为保障储罐安全运行,防止火灾等重大事故发生,阻火呼吸阀发挥着至关重要的作用,是储罐不可或缺的安全附件。
工作原理
阻火呼吸阀融合了呼吸阀与阻火器的双重功能,其核心工作原理基于压力平衡与火焰阻隔机制。从呼吸阀功能层面来看,当储罐内压力因物料进出、温度变化等因素升高,超过设定的正压开启压力(一般在 + 355Pa 至 + 1765Pa 之间,可根据储罐承压能力精准定制)时,正压阀盘被向上顶开,储罐内多余气体经阀口排出,使罐内压力不再持续攀升;反之,当储罐内压力降低,低于设定的负压开启压力(通常在 - 295Pa 至 - 500Pa 范围),外界大气压力将负压阀盘顶开,空气流入储罐,维持罐内压力平衡,避免罐体因负压产生变形、塌陷等情况。
在阻火方面,其关键在于阻火层结构。阻火呼吸阀的阻火层一般采用多层不锈钢波纹板叠加制成,波纹板之间形成极为细小且规则的孔隙通道,孔径通常小于 0.1mm。当外界火源产生的火焰或火星试图通过呼吸阀进入储罐内部,或储罐内部因异常情况产生的回火向外传播时,火焰在经过阻火层孔隙过程中,热量被金属波纹板迅速吸收并散发。由于火焰传播依赖热量传递维持反应,热量被大量吸收后,火焰温度急剧下降至可燃气体的燃点以下,从而阻断火焰传播,防止火灾事故在储罐内外蔓延。
结构设计
- 阀体:阀体作为阻火呼吸阀的主体框架,通常选用铸钢、不锈钢(如 304、316L 等)或铝合金材质。铸钢阀体具备高强度与良好的抗压性能,适用于高压、高负荷工况;不锈钢阀体凭借出色的耐腐蚀性,在储存具有腐蚀性介质的储罐上表现卓越;铝合金阀体则具有重量轻、安装便捷的优势,且在一般腐蚀性环境中也能稳定运行。阀体设计充分考虑流体力学原理,内部流道光滑,减少气体流动阻力,保障呼吸顺畅。
- 阀盘组件:阀盘是实现呼吸阀压力控制功能的核心部件,分为正压阀盘与负压阀盘。阀盘材质常采用聚四氟乙烯(PTFE)、不锈钢或其他耐腐蚀、耐低温且具备良好密封性能的材料。正压阀盘在正常状态下依靠自身重量及密封结构与阀座紧密贴合,防止储罐内气体泄漏;当压力达到开启值时,能迅速、平稳地开启,确保气体顺利排出。负压阀盘同样在常压下保持密封,在罐内负压形成时,精准开启吸入空气。部分高端产品的阀盘采用特殊设计,如采用 PROTEGO® 独特的 10% 超压高灵敏度翼阀盘技术(VHT),可使呼吸阀在 10% 超压时即可达到最大额定排量,极大提升储罐操作压力范围,减少挥发性有机化合物(VOCs)及氮封气体的非法排放。
- 阻火层:阻火层是阻火呼吸阀的关键安全保障结构,如前文所述,由多层不锈钢波纹板有序堆叠组成。这些波纹板经过精密加工,表面平整光滑,波纹形状和尺寸严格控制,以确保形成均匀、规则的孔隙通道。阻火层安装在呼吸阀进气口前端,直接面对可能传入的火焰或火星,能有效阻止火焰传播。其设计符合相关国家标准(如 GB5908-86《石油储罐阻火器》)要求,经过严格的阻爆试验(连续 13 次点燃不传爆)与耐烧试验(1 小时燃烧不击穿),确保在极端危险情况下仍能可靠工作。
- 密封与连接部件:为保证阻火呼吸阀整体密封性能,阀盘与阀座之间采用高性能密封材料,如聚四氟乙烯垫片、橡胶密封环等,在不同温度、压力条件下均能实现良好密封,减少气体泄漏。同时,阀门与储罐之间通过法兰连接,法兰材质与阀体匹配,连接螺栓坚固耐用,确保安装牢固、密封可靠。部分产品在法兰连接处还设置有静电接地线,将阀门与储罐进行等电位连接,及时导走感应电荷,防止因静电积聚引发火花,进一步提升安全性能。
核心优势
- 卓越的安全性能:作为储罐防火、防爆的关键设备,阻火呼吸阀通过精准的压力控制与高效的阻火功能,为储罐提供双重安全保障。其能有效阻止外部火源进入储罐,避免罐内易燃、易爆介质被点燃引发炸;同时,在储罐压力异常波动时,迅速调节压力,防止罐体因超压破裂或负压变形,最大限度降低安全风险,保障人员生命与财产安全。
- 良好的适应性:可根据不同行业、不同工况需求进行多样化选型与定制。在介质适应性方面,无论是储存汽油、煤油、柴油、原油等各类油品,还是苯、、乙醇等化工产品,亦或是其他易燃易爆气体,都有适配的阻火呼吸阀产品。从工况角度,能适应不同温度环境(一般可在 - 35℃至 + 60℃环境中正常工作,部分特殊型号可适应更极端温度)、压力范围(涵盖低压、中压、高压储罐)以及安装空间要求,满足各类复杂场景应用。
- 稳定可靠的运行:产品结构设计合理,关键部件采用优质材料制造,经过严格质量检测与性能测试。在长期使用过程中,阀盘动作灵敏、稳定,不易出现卡滞、误动作等情况;阻火层性能持久,不易受灰尘、杂质、腐蚀等因素影响,始终保持良好的阻火效果。同时,部分产品配备先进的在线监测与故障诊断功能,可实时监控阀门工作状态,提前预警潜在故障,确保设备稳定可靠运行,减少因设备故障导致的停产损失。
- 节能环保效益显著:在保障安全的同时,阻火呼吸阀还具备一定节能环保优势。通过精准控制储罐压力,减少介质挥发损耗,降低企业生产成本;在一些配备氮封系统的储罐中,与氮封调节阀等协同工作,优化氮封效果,减少氮气消耗,符合当前绿色化工、节能减排的发展理念。
应用场景
- 石油化工行业:在炼油厂、化工厂的原料储罐、中间产品储罐及成品储罐上广泛应用。例如,汽油储罐、柴油储罐安装阻火呼吸阀,防止罐内油气挥发与外界空气混合形成炸危险环境,同时确保在油品装卸、储存过程中罐内压力稳定,保障生产安全。在化工产品储存方面,如苯、等易挥发、易燃易爆化学品储罐,阻火呼吸阀能有效阻止火灾炸事故发生,保障化工生产的连续性与稳定性。
- 能源行业:在油田原油储罐、天然气储罐上,阻火呼吸阀是必不可少的安全装置。对于原油储罐,在原油开采、运输、储存过程中,可防止罐内原油挥发产生的油气遇火源引发火灾;对于天然气储罐,能在压力变化时及时调节,确保储罐安全运行,同时防止天然气泄漏造成资源浪费与环境污染。此外,在加油站地下储油罐上,阻火呼吸阀同样发挥着保障油品储存安全、减少油气排放的重要作用。
- 其他行业:在粮食仓储行业,对于储存易产生粉尘的粮食(如面粉、淀粉等)的筒仓,可安装特殊设计的阻火呼吸阀,防止外部火源引发筒仓内粉尘炸;在一些涉及易燃易爆物料的制药、涂料生产企业,其原料储罐、反应釜等设备也需配备阻火呼吸阀,保障生产过程安全。
维护保养要点
- 定期检查:制定严格的定期检查计划,建议每 3 - 6 个月对阻火呼吸阀进行一次全面检查。检查内容包括阀体外观是否有损坏、变形,连接部位螺栓是否松动;阀盘动作是否灵活,有无卡滞现象,阀盘与阀座密封面是否完好,如有磨损、腐蚀等情况及时修复或更换;阻火层是否清洁,有无灰尘、杂质、油垢堆积堵塞孔隙,若有需及时清理。
- 清洁维护:重点对阻火层进行清洁,可采用碱性溶剂(如碳酸钠溶液)浸泡、冲洗阻火层,去除附着的油污、杂质,确保阻火层孔隙畅通,维持良好阻火性能。清洁过程需小心操作,避免损坏阻火层结构。同时,对阀盘、阀座等部件进行清洁,去除表面污垢,保证密封性能。
- 阀盘性能测试:定期对阀盘进行性能测试,模拟储罐内压力变化,检查正压阀盘和负压阀盘的开启压力是否在设定范围内,阀盘开启、关闭是否及时、顺畅。如发现阀盘开启压力异常,可通过调整阀盘配重(部分产品具备此调节功能)或更换阀盘弹簧等方式进行校准。
- 冬季特别维护:在寒冷地区冬季,需加强对阻火呼吸阀的维护。因低温可能导致阀盘冻结、密封材料硬化影响阀门性能,定期检查阀盘导杆灵活性,可适当涂抹低温润滑脂;检查密封件状态,如有必要及时更换耐低温密封件,确保阀门在低温环境下正常工作。
- 安装与更换注意事项:安装阻火呼吸阀时,务必严格按照产品说明书要求,确保阀门垂直安装在储罐顶部最高点,避免倾斜安装导致阀盘卡死、动作失灵。在更换阀门或其零部件时,选择与原产品规格、型号一致的配件,保证产品性能匹配,安装完成后进行全面调试与检测,确认无误后方可投入使用。
阻火呼吸阀凭借其关键的安全防护功能、可靠的性能优势,在众多涉及易燃易爆介质储存的行业中扮演着 “安全卫士” 的角色,是保障工业生产安全、稳定运行的重要设备。通过科学选型、规范安装与维护,能充分发挥其效能,为企业安全生产与可持续发展提供坚实保障。