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危險化學(xué)品儲罐氮封裝置系統(tǒng)操作應(yīng)用案例
我們在實際工作中發(fā)現(xiàn)的典型的、重復(fù)性的技術(shù)問題中，氮封系統(tǒng)問題占比1.74%。我們結(jié)合現(xiàn)場實例向大家分享一下危險化學(xué)品儲罐氮封系統(tǒng)問題。調(diào)節(jié)閥，供氮閥，泄氮閥，以閥后壓力為動力源，引入閥后壓力到指揮器膜片上以控制指揮器閥芯位置，改變流經(jīng)指揮器閥芯的介質(zhì)壓力和流量，使閥門后端壓力保持恒定的調(diào)節(jié)閥。進口自力式氮封閥壓力設(shè)定在指揮器上的彈簧上實現(xiàn)，擰緊壓縮彈簧閥后壓力變大，反之則變小，操作簡單因而存在方便、便捷、比一般的直接取壓自力式壓力調(diào)節(jié)閥精度要高;一般用于儲罐氮封系統(tǒng);調(diào)節(jié)和穩(wěn)定儲罐的氮氣壓力，控制精度極其靈敏，控制精度閥后能達到0.0001MPa (100pa，0.1kp)運行過程中壓力可以連續(xù)調(diào)節(jié),特別適合是控制微壓場合的工況。 氮封閥無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源，自動控制閥門介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。現(xiàn)已廣泛用于連續(xù)送氣的天然氣采輸，城市煤氣以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門。該閥控制精度高，比一般直接操作型調(diào)壓閥高一倍左右。減壓比大，反應(yīng)靈敏，極小的壓力或極小的壓力變化都可以感知出來，對同一臺閥而言，調(diào)節(jié)范圍比普通自力式調(diào)節(jié)閥廣，壓力設(shè)定在指揮器上實現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時可在運行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。
供氮裝置將設(shè)在罐頂?shù)娜狐c的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機構(gòu)(7)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧(8)、預(yù)緊力相平衡。當罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設(shè)定點時，平衡破
壞，使指揮器閥芯(6)，打開，使閥前氣體經(jīng)減壓閥(5)，節(jié)流閥(4)、進入主閥執(zhí)行機構(gòu)(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內(nèi)充注氮氣；當罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力，關(guān)閉指揮器閥芯(6)、由于主閥執(zhí)行機構(gòu)中的彈簧作用，關(guān)閉主閥，停止供氮。 泄氮裝置該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構(gòu)(2)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預(yù)設(shè)彈簧(3)預(yù)緊力相平衡。當罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力作用，關(guān)閉閥門。
危險化學(xué)品儲罐氮封裝置系統(tǒng)操作應(yīng)用案例
1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應(yīng)密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體；
2 選用降溫常壓儲罐時，應(yīng)控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下，并應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)。
第7.2.3條款：儲存沸點不低于45℃或真實蒸氣壓小于76.6kPa的甲B、乙A類液體，應(yīng)選用浮頂罐或內(nèi)浮頂罐。當甲B、乙A類液體因特殊儲存要求采用固定頂罐、低壓儲罐和容積大于50m3的臥式儲罐時,應(yīng)采取下列措施之一：
1 設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)，密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體；
2 控制儲存溫度低于液體閃點 5℃及以下；
3 其他安全措施。
第7.2.7條款：儲存毒性為高度和極度危害的甲B、乙A類液體的內(nèi)浮頂儲罐，儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)。
危險化學(xué)品儲罐氮封裝置系統(tǒng)操作應(yīng)用案例《石油庫設(shè)計規(guī)范》（GB 50074-2014）
第6.1.2條款：儲存沸點低于45℃或37.8℃的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體，應(yīng)采用壓力儲罐、低壓儲罐或低溫常壓儲罐，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應(yīng)采取防止空氣進入罐內(nèi)的措施，并應(yīng)密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體。
2 選用低溫常壓儲罐時，應(yīng)采取下列措施之一：
1）選用內(nèi)浮頂儲罐，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應(yīng)控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa；
2）選用固定頂儲罐，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應(yīng)控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。
第6.1.3條款：儲存沸點不低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體化工品和輕石腦油，應(yīng)采用外浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐。有特殊儲存需要時，可采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐,但應(yīng)采取下列措施之一：
1 應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應(yīng)密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體；
2 應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應(yīng)控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。
第6.1.8條款：儲存I、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐的單罐容量不應(yīng)大于5000m3，且應(yīng)設(shè)置氮封保護系統(tǒng)。
《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）
第4.2.4條款：儲存沸點低于45℃或在37.8℃時飽和蒸氣壓大于 88kPa的甲B類液體，應(yīng)采用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫儲存的常壓儲罐，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
a）選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應(yīng)采取防止空氣進入罐內(nèi)的措施，并應(yīng)密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；
b）選用降溫儲存的常壓儲罐時，應(yīng)采取下列措施之一：
——選用內(nèi)浮頂儲罐，設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa；
——選用固定頂儲罐，設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下；
——選用固定頂儲罐，設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體。
第4.2.5條款：儲存沸點大于或等于 45℃或在 37.8℃時飽和蒸氣壓不大于 88kPa的甲B、乙A類液體，應(yīng)選用浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐。其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲存需要時，可以選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于100m3的臥式儲罐，但應(yīng)采取下列措施之一：
——設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；
——設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。
危險化學(xué)品儲罐氮封裝置系統(tǒng)操作應(yīng)用案例
綜合以上標準規(guī)范，我們可以得出以下危險化學(xué)品儲罐應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)：
1、新建單罐容積大于等于 1000m3的甲B類、乙類、操作溫度大于等于120℃的丙類內(nèi)浮頂和固定頂儲罐；
2、儲存苯乙烯、丙烯腈等易聚合、易氧化的物料儲罐；
3、含油污水儲罐、酸性水儲罐、輕污油儲罐、儲存溫度超過120℃的重油固定頂儲罐；
4、設(shè)置油氣收集系統(tǒng)的儲罐；
5、儲存沸點低于45℃或真實蒸氣壓小于76.6kPa的甲B類液體的壓力儲罐、低壓儲罐或降溫常壓儲罐；
6、儲存毒性為高度和極度危害的甲B、乙A類液體的內(nèi)浮頂儲罐；
7、儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐；
8、單罐容積不小于100m3，儲存甲B、乙A類液體的內(nèi)浮頂罐（浮盤采用易熔材料）、固定頂罐或低壓儲罐。
危險化學(xué)品儲罐氮封裝置系統(tǒng)操作應(yīng)用案例Part 3 ：氮封系統(tǒng)的布置
《管道儀表流程圖設(shè)計規(guī)定》（HG 20559-1993）
5.1.5采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)的儲罐應(yīng)設(shè)事故泄壓設(shè)備，并應(yīng)符合下列規(guī)定:
a）事故泄壓設(shè)備的開啟壓力應(yīng)高于呼吸閥的排氣壓力并應(yīng)小于或等于儲罐的設(shè)計正壓力；
b）事故泄壓設(shè)備應(yīng)滿足氨封或其他惰性氣體密封管道系統(tǒng)或呼吸閥出現(xiàn)故障時保障儲罐安全的通氣需要；
c）事故泄壓設(shè)備可直接通向大氣；
d）事故泄壓設(shè)備宜選用直徑不小于DN500 的緊急放空人孔蓋或呼吸人孔。
危險化學(xué)品儲罐氮封裝置系統(tǒng)操作應(yīng)用案例
序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-16P DN20 PN16 進口壓力 0.3-0.6 MPA, 出口壓力1 KPA 泄露等級：0 泄露 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距75MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小14MM | 臺 | 19 |
2 | 泄氮閥 | 泄氮閥ZZVP-16P DN50 PN16起跳壓力2.5KPA 泄露等級：0 泄露 起跳壓力以下零泄漏 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距125MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小18MM | 臺 | 19 |
3 | 球閥 | 球閥Q41F-16C DN150 PN16 介質(zhì)循環(huán)水 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距240MM 8個螺絲孔，螺絲孔大小23MM | 臺 | 1 |
4 | 球閥 | 球閥Q41F-16C DN125 PN16 介質(zhì)循環(huán)水 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距210MM 8個螺絲孔，螺絲孔大小18MM | 臺 | 2 |
5 | 過濾器 | Y型過濾器GL41H-16C DN125 PN16 介質(zhì)循環(huán)水，過濾精度50 μm,300目 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距210MM 8個螺絲孔，螺絲孔大小18MM | 臺 | 2 |
自力式氮封閥閥體
| 公稱通徑 | DN25、32、40、50、65、80、100mm | |
| 公稱壓力 | PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等 | |
| 法蘭標準 | ||
| 閥體材料 | 鑄鐵（HT200）、鑄鋼（ZG230-450）、鑄不銹鋼（ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti） | |
| 閥芯材料 | 硬密封 | 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） 不銹鋼鑲嵌橡膠圈 |
| 軟密封 | ||
| 閥桿材料 | 不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） | |
| 流量特性 | - | |
| 使用溫度 | ||
| 壓力設(shè)定范圍(KPa) | 0.4～0.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 27～33 36～44 42～51 49～58 56～66 |
| 膜蓋材料 | A3、A4鋼板涂四氟乙烯 |
| 膜片材料 | 丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠 |
| 設(shè)定值偏差±5% | 允許泄露量 | |
| 允許泄露量 | 標準型 | IV級（符合GB/T4312-92標準） |
| 嚴密型 | VI級（符合GB/T4312-92標準） | |
自力式供氮裝置
| 公稱通徑DN | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | ||||||||
| 閥座通徑Dn | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 120 | 100 |
| 流量系數(shù)Kv | 0.2 | 0.32 | 0.5 | 0.8 | 1.8 | 2.8 | 4.4 | 6.9 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 |
| 額定行程L | 8 | 10 | 14 | 20 | 25 | ||||||||||
| 公稱通徑DN | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| 閥座通徑Dn | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| 流量系數(shù)Kv | 6.9 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 |
| 額定行程L | 8 | 10 | 14 | 20 | 25 | |||
第5.1.7條款：呼吸閥的規(guī)格和數(shù)量可參照表5.1.7-1來確定。
綜合以上規(guī)范，我們可以得出氮封系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)采取以下布置：
1、對固定頂罐、內(nèi)浮頂罐等存儲易揮發(fā)類液體的常壓、低壓儲罐，氮氣密封系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置氮封閥；
2、球罐需要氮氣等惰性氣體密封時，應(yīng)設(shè)置壓力分程控制；
3、氮封閥氮氣入口管道應(yīng)設(shè)置壓力表；
4、氮封閥應(yīng)選用減壓式外取壓閥后壓力控制型；
5、氮封閥應(yīng)安裝在盡量靠近罐頂入口的氮氣管線上，外取壓管線的取源點宜設(shè)在罐頂；
6、氮氣的入罐位置應(yīng)遠離呼吸閥并伸入罐內(nèi)約200mm；
7、儲罐罐頂應(yīng)設(shè)壓力變送器、就地壓力表、呼吸閥、事故泄壓設(shè)備。
Part4：氮封系統(tǒng)的最佳實踐
方案一：▲圖2 危險化學(xué)品儲罐氮封系統(tǒng)典型設(shè)計方案一。
方案二將方案一中的單呼閥更換為了壓力控制閥（泄氮閥）。儲罐運行時，通過氮封閥、泄氮閥起到平衡儲罐壓力的作用，呼吸閥、緊急泄放閥僅在事故工況（如氮封閥失效、泄氮封失效、火災(zāi)工況等）啟動，避免儲罐運行時呼吸閥頻繁動作，造成損壞。
注：危險化學(xué)品成品儲罐在裝卸車過程中，進/排液量大，儲罐氣相空間壓力波動頻繁，氮封系統(tǒng)宜設(shè)置泄氮閥，避免呼吸閥頻繁動作，減少呼吸閥故障率。危險化學(xué)品中間儲罐日常運行時，儲罐氣相空間壓力相對比較穩(wěn)定，可以不設(shè)置泄氮閥。
方案三：▲圖4 危險化學(xué)品儲罐氮封系統(tǒng)典型設(shè)計方案三。
危險化學(xué)品儲罐氮封裝置系統(tǒng)操作應(yīng)用案例氣封裝置配備液封的作用是:
(1)當泄壓閥失靈時，液封可起到呼出氣體的作用。即當儲罐內(nèi)壓力超過設(shè)定值時，儲罐內(nèi)氣體可通過液封泄壓。
(2)當氣封裝置發(fā)生故障時，如儲罐內(nèi)壓力高于設(shè)定值時，可通過液封泄壓，減輕泄壓閥負荷。
(3)當泄壓閥和氣封裝置同時故障，而儲罐內(nèi)出現(xiàn)負壓時，可通過液封吸入空氣，保護儲罐不致變形損壞。
氮封閥位置設(shè)置不正確； 氮封閥閥前壓力不足； 氮封閥選型錯誤； 氮封系統(tǒng)未設(shè)置氮封閥； 儲罐壓力監(jiān)測設(shè)備選型不正確。
氮封閥，作為調(diào)節(jié)儲罐頂部惰氣體層壓力的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理相當重要。氮封閥在壓力變化時自動開啟或關(guān)閉，保證儲罐安全。當儲罐內(nèi)壓力低于預(yù)設(shè)值時，氮封閥會感應(yīng)到這一變化并自動開啟，允許惰性氣體流入。而當壓力回升至設(shè)定值時，閥門則會自動關(guān)閉，停止惰性氣體的進一步流入。這一系列動作，確保了儲罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定，從而保證了儲罐的安全與穩(wěn)定運行。
1、氮封閥裝置必須保持完好無損，同時確保惰性氣體的供應(yīng)充足。一旦閥門出現(xiàn)故障或供應(yīng)不足，儲罐內(nèi)的氧氣濃度可能會上升，這與蒸發(fā)介質(zhì)混合后可能產(chǎn)生易燃物質(zhì)，帶來安全隱患。
2、惰性氣體應(yīng)通過有效輸送方式引入罐槽中，以確保其能夠均勻分布并達到預(yù)期效果。
3、必須嚴格防范任何可能污染惰性氣體的來源。惰性系統(tǒng)應(yīng)配備適當?shù)某凉裨O(shè)備，以盡可能降低濕度，確保氣體質(zhì)量。
▍ 維護性和特性
此外，氮封閥還具備以下現(xiàn)場可維護性和特性：材料多樣，包括不銹鋼金屬部件，以及Buna-N、Neoprene、Viton③、EDPMChemrazo或Kalreza等柔軟密封和墊圈產(chǎn)品；凈化技術(shù)，高凈化填充應(yīng)用于高凈化產(chǎn)品，確保氣體純凈；專門設(shè)計，針對罐槽填充進行優(yōu)化，滿足特定需求；運行壓力范圍在10PSIG到200PSIG的供應(yīng)壓力下有效工作；標準接口采用NPT入口和出口，方便連接；壓力平衡閥確保穩(wěn)定運行；法蘭連接選項有ANSI150磅或300磅，靈活選擇；補給管過濾器提供額外保護，確保氣體質(zhì)量；自力式結(jié)構(gòu)自動感應(yīng)并調(diào)節(jié)填充氣體流入；設(shè)定點穩(wěn)定性不受供應(yīng)壓力影響，保持一致；流量調(diào)整，通過多種尺寸的阻流器，輕松適應(yīng)不同大小的儲罐。
