上海申弘閥門有限公司
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之前介紹自力式壓力調節閥在化工行業應用，現在介紹低壓儲罐的氮封系統設計氮封閥的工作原理 設在罐頂的取壓點的介質經導壓管引入檢測機構,反饋結構的設計使得介質直接經閥蓋進入檢測機構，在罐頂的罐呼吸閥能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作。在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔,氣體密封系統的每個閥門尺寸根據氣體流量表排列，根據提供的穩定氣體壓力計算適應特定需要氣體密封的流量. 氮封閥中的氮氣可以起到置換裝置介質、平衡系統的壓力等功能，用于保持容器頂部保護氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，主要作用在于減少揮發，如苯罐，二是放置介質與空氣的反應，如堿罐。進罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護系統，運行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業。氮封系統的原理和應用優勢，之后基于石油化工常壓及低壓儲罐的氮封系統設計，對設計原則、適用工況以及注意事項等內容進行了簡要的分析，希望能夠為安全事故的預防起到一定的作用。
低壓儲罐其工藝設計與常壓儲罐的設計不同。因此設計低壓儲罐過程中,有必要進一步研究。基于此,本文主要介紹了氮封系統、壓力系統的設計以及相關安全附件的設計,進而從工藝上確保低壓儲罐的安全性能。穩為材料達到屈服強度下的失穩。此種抗壓環結構,與薄壁圓筒或球殼不同,剛性很大,一般不會產生彈性失穩(屈曲)。本文結合實際工作中的經驗,綜合闡述了常壓及低壓儲罐附屬安全泄放設施的設計選用要點與計算方法等,以期能夠對從事儲罐統設計人員提供有價值的理論參考。為了與一般容器(常壓容器)相區別，只有同時滿足下列三個條件的容器，才稱之為壓力容器：
低壓儲罐分類
（1）工作壓力大于或者等于0.1Mpa(工作壓力是指壓力容器在正常工作情況下，其頂部可能達到的壓力（表壓力）); （不含液體靜壓力）
（2）內直徑（非圓形截面指其大尺寸）大于等于0.15m。且容積（V）大于等于0.025立方米，工作壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa-L(容積，是指壓力容器的幾何容積）;
（3）盛裝介質為氣體、液化氣體以及介質工作溫度高于或者等于其標準沸點的液體.
(2)GB 50341中式(1)用于 弱頂 結構。 弱頂 有三個條件,控制抗壓環截面積是其中一個條件,該式的要點在于:,在內壓作用下罐壁將被提離而尚未提離;第二,與此同時在內壓作用下抗壓環材料已達到其屈服強度。此時,當有一點外部干擾或結構自身存在某些微小缺陷時,抗壓環包邊角鋼便會屈曲進而從連接焊接處破裂泄壓,達到保護罐主體的目的。弱頂結構一般指支撐式錐頂,罐頂坡度多為1 16。弱頂罐一般設置呼吸閥,但開啟壓力很低。式(9)用于一般固定頂結構,是一種臨界狀態,在某種意義上也覆蓋 弱頂 。當P f 達到預定值后,抗壓環就會失穩破壞。
(3)式(1)和式(9)涉及在塑性狀態下的屈曲,按API 650附錄F 規定,其抗壓環材料屈服強度為220M Pa 。當材料的實際屈服強度高于235M Pa 時,抗壓環的承壓能力會相應提高。從安全角度考慮,式(1)和式(9)均未考慮儲液的反提離作用,危險狀態為基本無儲液而油氣壓力又較高的狀態。
(4)抗壓環的抗屈曲能力與D 2成反比,與截面面積A 成正比,與tg 成正比。相對而言,錐頂罐容易失穩,特別是罐頂斜度為1 16( 角不足3.6 )的錐頂罐容易失穩。而拱頂罐 角一般在30 左右,不容易失穩。大直徑罐不僅容易失穩。
低壓儲罐的氮封系統設計
氮封的作用是防止儲罐揮發性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全,以一定的微壓氮氣在罐內保持一定的壓力,相比自力式閥 氮封閥可以從閥前的幾公斤壓力一次性減壓到需要的微正壓,應用自力式閥可能會需要多級降壓才能達到這么小的壓力和精度。該閥主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內物料不被氮化及儲罐安全。
氮封裝置氮封閥由ZZDG恒壓用供氮閥及ZZDX泄壓用泄氮閥兩大部分組成。泄氮閥由壓力控制器及單座切斷閥組成。
儲罐內壓力升高至設定壓力時，泄氮閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。供氮閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因供氮閥又稱微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。
低壓儲罐的氮封系統設計執行機構部分 表2
規格 型號 | 薄膜式 |
用 途 | 調 節 |
膜片材質 | 丁橡膠、氟橡膠、耐油橡膠 |
接 口 | M16×1.5 |
作用方式 | 壓開、壓閉 |
使用溫度 | 氣體:-20～+120℃ |
標配閥門附件 | 取壓管(含取壓接頭) |
可選閥門附件 | 取壓接管、截止閥、壓力表、法蘭、墊片及緊固件 |
低壓儲罐的氮封系統設計
ZZYVP帶指揮器操作型調壓氮封閥|自力式微壓氮封系統調節閥利用被控介質自身能量作為動力源，引入調壓閥的指揮器以控制主閥閥芯位置來改變截流面積，從而達到改變調壓閥介質流量，使閥后 壓力穩定。壓力設定在指揮器上通過調節彈簧實現，因而方便、快捷、省力省時，可在運行狀態下連續設定，且結構簡單，維護工作量小。減壓比≤4000:1， 控制精度高；動作靈敏，密封性好；廣泛應用于各種工業設備中氣體減壓穩壓的自動控制，特別適用于儲罐的氮封系統；截止閥作為附件，閥門在工作前關閉此截止 閥，以防止超壓力和雜質進入執行機構，以保護執行機構內的膜片和密封件，及超壓力而產生閥門整體打壞現象。做氮封裝置，但是始終沒有完善的理論和規范支撐。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥目前接觸的甲類儲罐都做了氮封機構，但是之前看過的項目一般是按照按常規做法：氮封閥+泄氮閥+呼吸閥。關于呼吸閥應該是起到了一個安全閥的作用，防止使用過程中氮封閥或者泄氮閥出現故障，保證儲罐壓力平衡，因此呼吸閥的整定的吸入和呼出壓力應該在氮封閥和泄氮閥之外。但是之前做了一個項目，一直有點疑慮。也是甲類儲罐，但是沒有按照常規氮封結構做。而是選用了一個帶阻火器的雙接口呼吸閥代替氮封閥和泄氮閥。氮氣由廠區管線直接減壓到使用點，然后這個呼吸閥的西如何呼出接口分別和氮氣、排空管線連接。整定壓力是按照儲罐的設計壓力范圍之內。但沒有另外增設一個呼吸閥。現在看來是不是應該增設一個保險的呼吸閥，以免雙接口呼吸閥出現問題。或者說直接并聯兩個。個人認為至少應該增設一個呼吸閥或緊急釋放閥用做安全冗余之用。當前道環節的氮氣減壓機構出現問題或帶接出管的呼吸閥動作機構發生問題的時候，可以緊急釋放壓力（正壓或負壓）。現在很少設計單呼吸閥也是這個道理。
另外，這種方式可能對雙接口呼吸閥的精度要求很高，對前道減壓環節的壓力調節機構要求也很高。因為用氮封閥的原理是與罐內壓力反饋來自動達成壓力平衡的，而上述這種方式應該有所不同。一旦輸入的氮氣壓力過大或過小，可能會出現問題。
低壓儲罐的氮封系統設計維護使用：
（1）開啟閥前截止閥，使介質緩慢流入閥體
(2)擰開指揮器護罩，松開指揮器調節螺釘
（3）調節指揮器主彈簧，使閥后壓力至設定值
（4）固定指揮器調節螺釘，裝好護罩，調壓閥即可開始工作
（5）不用時，關閉閥前截止閥與本文相關的論文：自力式煤氣調壓閥組
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