緊急洩壓閥選型：逐步指南（API 2000）

緊急洩壓閥的選型：儲罐的逐步技術指南

體型偏小 緊急洩壓閥 這是少數幾種會在毫無預警的情況下發生災難性故障的製程設備之一。 若儲存槽的緊急排氣能力低於緊急狀況下的熱量或火災熱輸入，儲存槽將發生超壓，槽殼會發生屈曲，其後果可能從洩漏到 BLEVE 不等。本指南將逐步說明完整的 緊急洩壓閥的選型 大氣壓及低壓儲存槽的程序，依據 API 2000（第 7 版）, API 520/521, ，以及 ISO 23251.

什麼是緊急洩壓閥？它何時會啟動？

壓力真空洩壓閥（PVRV）負責處理正常的吸氣與排氣。緊急洩壓閥（ERV）則是一套獨立且尺寸更大的排氣裝置，僅在異常情況發生、且正常排氣裝置無法負荷時才會啟動。需要進行緊急排氣的三種主要情境如下：

• 火災暴露 — 儲槽內的液體吸收來自池火或暴露火源的熱量而汽化，此時蒸氣的排放速度必須快於 PVRV 的處理能力
• 出水口堵塞 — 泵空化現象、隔離閥關閉，或因熱膨脹導致液體以高流量被推入氣腔的情況
• 失控反應或公用設施故障 — 主要適用於夾套式容器及化學品儲存；在原油或成品油儲罐中較少見

API 2000 定義了三級分析： 第一級 (保守估計，不計入與液體接觸的面積)，, 第 2 級 （中間，部分接觸面），以及 第 3 級 （嚴謹且全面的後果建模）。對於大多數固定頂大氣式儲槽而言，第一級或第二級已足夠且可接受審計。.

步驟 1 — 確定設計情境

火災案件與非火災案件

幾乎所有大氣式儲存槽的主要尺寸設定情境是 火災案件. API 2000 表 B.1 列出了濕表面積低於及高於 260 平方公尺之儲槽的吸熱方程式：

• 濕表面積 ≤ 260 平方公尺： Q = 43,200 × F × A^0.82 (公制，kJ/h)
• 濕表面積 > 260 平方公尺： Q = 70,900 × F × A^0.5 (公制，kJ/h)

在哪裡 F 是環境係數（裸金屬儲罐為 1.0，符合 API 標準且經核准的隔熱儲罐為 0.3，水噴灑系統為 0.15），以及 A 為與液體接觸的表面積，單位為 m²。.

計算濕表面積

浸濕表面積是指火災發生時可能與液體接觸的儲槽表面。對於垂直圓柱形儲槽，根據 API 2000 的慣例，其浸濕表面積為槽殼高度下方的 9.1 公尺（30 英尺），加上槽底。 對於浮頂儲槽，若浮頂處於下放位置，則應將浮頂面積計入。對於水平儲槽，整個筒體直至 9.1 公尺高度皆屬濕表面。.

步驟 2 — 計算所需的蒸汽洩壓率

取得火熱輸入量 Q（kJ/h）後，請根據儲存產品的汽化潛熱，將其轉換為所需的蒸汽流量：

W = Q / H_v

其中 W 為所需質量流量（kg/h），而 H_v 是於減壓條件下的汽化潛熱（kJ/kg）。對於常見的石油產品：

若潛熱未知，請採用該產品系列中最保守（最低）的數值。若低估 H_v 會增加計算出的蒸氣流量 W，並導致選用的閥門尺寸更大、更安全。.

步驟 3 — 在洩壓條件下將質量流量轉換為體積流量

緊急洩壓閥的容量通常以 Nm³/h（正常立方公尺每小時）或 SCFH（標準立方英尺每小時）為單位標示。若要將質量流量 W 轉換為標準條件下的體積流量：

Q_std = 寬 × 高 × 厚_std / (P_std × M)

其中 R 為氣體常數（8,314 J/kmol·K），T_std 為 273.15 K（0°C 標準），P_std 為 101,325 Pa，而 M 則是蒸氣分子量。對於石油產品，M 可根據 ASTM D86 蒸餾曲線或 API 比重相關式進行估算。.

計算範例：2,000 立方公尺原油儲槽

儲槽直徑：16 公尺，液面高度：10 公尺（滿載時），隔熱層：無（F = 1.0）

1. 接觸水體面積：π × 16 公尺 × 9.1 公尺 + π/4 × 16² = 457 + 201 = 658 平方公尺（高於 260 平方公尺）
2. 熱輸入：Q = 70,900 × 1.0 × 658^0.5 = 70,900 × 25.65 = 1,818,000 kJ/h
3. 潛熱（輕質原油，250 kJ/kg）：W = 1,818,000 / 250 = 7,272 kg/h
4. 分子量（輕質原油，M ≈ 85）：Q_std = 7,272 × 8,314 × 273 / (101,325 × 85) ≈ 2,150 Nm³/h

緊急排氣裝置在儲槽設計壓力下（大氣壓儲槽通常為 17–35 mbar），必須能通過至少 2,150 Nm³/h 的氣量。.

步驟 4 — 申請環境與排水抵免額

當場地的地勢規劃與排水系統能確保液體不會在儲槽 30 公尺範圍內積聚時，API 2000 允許降低所需的泄壓容量。這是 排水抵免額: 若排水狀況良好，熱輸入公式將採用 0.5 的 F 係數，而非預設的 1.0。許多較舊的儲罐場因排水渠為共用或遭阻塞，故不符合此條件。.

步驟 5 — 選擇緊急洩壓閥

緊急排氣閥 │ 壓力表艙口排氣口 │ 弱接縫屋頂

經認證的容量資料

所有緊急洩壓閥均須附有製造商提供的經認證流量能力曲線，且該曲線須依照 API 2000 附錄 D 或 ISO 28300 進行測試。 該證書應列出在各種設定壓力範圍下的流量（單位：Nm³/h）。應選用單一閥門或一組閥門，其總認證流量在設計設定壓力下須超過計算出的 W 值。此外，應在計算出的需求值之上預留 10–25% 的餘裕，以因應未來流量增加或產品變更的需求。.

步驟 6 — 檢查進水與出水管路

儲槽上的緊急洩壓閥幾乎總是安裝在頂部（位於儲槽頂部的接管上），但進口接管的尺寸與出口管線至關重要：

• 進氣噴嘴：其尺寸設計應確保在全流量條件下，入口處的壓降小於設定壓力的 3%。以設定壓力為 17 mbar 的閥門為例，在額定流量下，入口壓降必須低於 0.5 mbar。.
• 出口管路：對於配備蒸汽收集總管的閥門，其背壓必須保持在設定壓力的 10% 以下（適用於傳統閥門），或 50% 以下（適用於平衡波紋管設計）。.
• 無液體捕集器：排出管路必須將液體導回儲槽。任何液封裝置都會減少有效的通氣面積，並可能在緊急情況下導致閥門被密封而關閉。.

第 7 步 — 文件與檢驗要求

每座經尺寸確認並安裝完畢的緊急洩壓閥，均應附有 閥門資料表 顯示：標籤編號、儲罐識別碼、設定壓力、設定壓力下的認證容量、設計情境、所用產品的潛熱，以及所採用的環境係數。根據 API 653 的檢驗要求，大氣壓儲罐須每 5 年進行一次功能測試；若所儲存的產品具腐蝕性，則須更頻繁地進行測試。 重錘式閥門須進行閥座表面檢查；彈簧式閥門則須驗證彈簧張力。.

常見的緊急洩壓閥選型錯誤

• 使用 PVRV 流量係數進行 ERV 選型 — 熱回收閥（ERV）的 Cd 值各不相同；請務必使用該熱回收閥本身經認證的容量曲線
• 忽略蒸氣過熱度 — 在高火熱輸入下，釋放的蒸氣溫度可能遠高於沸點，從而降低密度並增加體積流量
• 在未核實是否符合 API 規範的情況下，適用隔熱減免優惠 — 隔熱材料必須符合 API 2000 附件 C 的標準（抗焦炭、防滲漏、耐火 2 小時）；標準礦物棉毯並不自動符合資格
• 適用於儲存多種產品的儲槽之單閥設計 — 若儲槽在具有不同潛熱的產品之間切換，則應依據最輕的產品（潛熱最低的 H_v)
• 忽略並行運作閥門的容量分配 — 只有當所有閥門的設定壓力相同時，並聯安裝的多個 ERV 的處理能力才會具有疊加效果；若設定壓力不一致，則會降低實際的總處理能力

與 Wanan 緊急洩壓閥的整合

Wanan Technology 的 緊急洩壓閥 本產品係依照 API 2000 / ISO 28300 標準製造，並可提供由 SGS 或 TÜV 頒發的第三方容量認證。若您有儲罐場專案需要尺寸計算支援及經認證的閥門數據表，請向我們的工程團隊提供儲存產品的 MSDS、儲罐直徑、最大操作液位以及現場排水分類資訊。 我們提供尺寸計算、閥門選型，以及進行 HAZOP 分析與法規申報所需的所有文件。.

有關相關尺寸計算方法，請參閱我們的 PVRV 是如何運作的 這份指南涵蓋了 API 2000 標準下的常規排氣程序，以及我們的 API 2000 儲槽通氣管尺寸計算 熱量吸入與呼出計算的操作指南。.

常見問題：緊急洩壓閥的選型

問：我能否使用符合 ASME 第 VIII 節規範的壓力安全閥（PSV），來取代 API 2000 規格的緊急洩壓閥？
A：並非直接適用。ASME 安全洩壓閥（PSV）是專為壓力容器設計的，而非大氣壓力儲存槽。其設定壓力起點約為 100 mbar，遠高於大氣壓力儲存槽的運作壓力。若在錐頂式儲存槽上使用 ASME 安全洩壓閥，意味著在閥門開啟之前，儲存槽的壓力將上升至接近結構失效的程度。 API 2000 / ISO 28300 閥門的設計設定壓力低至 2–5 毫巴，適用於大氣壓儲存。.

問：我該如何確認供應商的緊急洩壓閥是否符合規定的容量？
A：請索取容量認證測試報告——而非僅是型錄上的曲線圖。經認證的 ERV 容量是透過在閥門設定壓力下，使用實際閥門尺寸及內件，於流量測試台進行測量所得。由 SGS、TÜV 或 DEKRA 頒發的第三方認證，具有最高的可信度。 API 2000 附錄 D 詳述了測試程序；依據該附錄取得認證的閥門，可直接用於 API 2000 的尺寸計算。.

問：緊急洩壓能力與正常洩壓能力有何區別？
A：常規排氣涵蓋熱呼吸及液體流動——對大多數儲槽而言，通常為每小時數十至數百 Nm³。同一儲槽在緊急火災情況下的排氣量，可能高出常規值的 10 至 100 倍。 一個 5,000 立方公尺的原油儲槽，其常規排氣容量可能需要 500 Nm³/h，但在火災暴露情境下，緊急排氣容量則可能需要 8,000–15,000 Nm³/h。.

問：浮頂儲槽是否需要安裝緊急洩壓閥？
A：一般來說，不需要——當浮頂達到最大行程時，浮頂本身會升起，並將邊緣密封圈暴露出來作為緊急通氣口。然而，如果浮頂處於下放位置（儲槽為空、進行維護時），則需要設置緊急通氣口。許多廠區會在中央通氣口安裝永久性的緊急通氣閥（ERV），以因應所有情況。.

問：應多久對緊急洩壓閥進行一次功能測試？
A：API 653 建議每 5 年對常壓儲罐的緊急洩壓閥（ERV）進行功能測試。對於重錘式閥門，應檢查閥座的研磨狀況；對於彈簧式閥門，則應在測試台上驗證設定壓力。 若用於腐蝕性或高硫原油的作業環境中，應將檢驗間隔縮短至 2 至 3 年，因為硫化合物會侵蝕閥座密封面，可能導致閥門卡滯於開啟或關閉狀態。.

問：在未安裝阻火器的錐頂儲槽上，是否可以安裝緊急洩壓閥？
A：對於大多數產品而言，這並非必要，但對於閃點低於 60°C 的產品（第一類和第二類易燃液體），強烈建議在排氣口與出口之間安裝管線式爆燃阻斷器。 API 2000 並未強制要求，但 NFPA 30 以及歐盟、英國和中東地區的當地法規通常都有此要求。在做出決定前，請先查閱當地法規。.