上海申弘閥門有限公司
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危險化學品儲罐氮封裝置系統操作應用案例
我們在實際工作中發現的典型的、重復性的技術問題中，氮封系統問題占比1.74%。我們結合現場實例向大家分享一下危險化學品儲罐氮封系統問題。調節閥，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，改變流經指揮器閥芯的介質壓力和流量，使閥門后端壓力保持恒定的調節閥。進口自力式氮封閥壓力設定在指揮器上的彈簧上實現，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節閥精度要高;一般用于儲罐氮封系統;調節和穩定儲罐的氮氣壓力，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調節,特別適合是控制微壓場合的工況。 氮封閥無需外加能源，利用被調介質自身能量為動力源，自動控制閥門介質流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩定裝置?，F已廣泛用于連續送氣的天然氣采輸，城市煤氣以及冶金、石油、化工等工業生產部門。該閥控制精度高，比一般直接操作型調壓閥高一倍左右。減壓比大，反應靈敏，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，調節范圍比普通自力式調節閥廣，壓力設定在指揮器上實現，因而方便、快捷、省力省時可在運行狀態下連續設定。
供氮裝置將設在罐頂的取壓點的介質經導壓管引入檢測機構(7)，介質在檢測元件上產生一個作用力與與彈簧(8)、預緊力相平衡。當罐內壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，平衡破
壞，使指揮器閥芯(6)，打開，使閥前氣體經減壓閥(5)，節流閥(4)、進入主閥執行機構(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內充注氮氣；當罐內壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，關閉指揮器閥芯(6)、由于主閥執行機構中的彈簧作用，關閉主閥，停止供氮。 泄氮裝置該裝置采用內反饋結構，介質直接經閥蓋進入檢測機構(2)，介質在檢測元件上產生一個作用力與預設彈簧(3)預緊力相平衡。當罐內壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。
危險化學品儲罐氮封裝置系統操作應用案例
1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應設置氮氣密封保護系統，并應密閉回收處理罐內排出的氣體；
2 選用降溫常壓儲罐時，應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下，并應設置氮氣密封保護系統。
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，應選用浮頂罐或內浮頂罐。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,應采取下列措施之一：
1 設置氮氣密封保護系統，密閉回收處理罐內排出的氣體；
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類液體的內浮頂儲罐，儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應設置氮氣密封保護系統。
危險化學品儲罐氮封裝置系統操作應用案例《石油庫設計規范》（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，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或低溫常壓儲罐，并應符合下列規定：
1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應采取防止空氣進入罐內的措施，并應密閉回收處理罐內排出的氣體。
2 選用低溫常壓儲罐時，應采取下列措施之一：
1）選用內浮頂儲罐，應設置氮氣密封保護系統，并應控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa；
2）選用固定頂儲罐，應設置氮氣密封保護系統，并應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，應采用外浮頂儲罐或內浮頂儲罐。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,但應采取下列措施之一：
1 應設置氮氣密封保護系統，并應密閉回收處理罐內排出的氣體；
2 應設置氮氣密封保護系統，并應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大于5000m3，且應設置氮封保護系統。
《石油化工儲運系統罐區設計規范》（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，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫儲存的常壓儲罐，并應符合下列規定：
a）選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應采取防止空氣進入罐內的措施，并應密閉收集處理罐內排出的氣體；
b）選用降溫儲存的常壓儲罐時，應采取下列措施之一：
——選用內浮頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa；
——選用固定頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下；
——選用固定頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa，密閉收集處理罐內排出的氣體。
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，應選用浮頂儲罐或內浮頂儲罐。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，但應采取下列措施之一：
——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，密閉收集處理罐內排出的氣體；
——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。
危險化學品儲罐氮封裝置系統操作應用案例
綜合以上標準規范，我們可以得出以下危險化學品儲罐應設置氮封系統：
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、設置油氣收集系統的儲罐；
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類液體的內浮頂罐（浮盤采用易熔材料）、固定頂罐或低壓儲罐。
危險化學品儲罐氮封裝置系統操作應用案例Part 3 ：氮封系統的布置
《管道儀表流程圖設計規定》（HG 20559-1993）
5.1.5采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統的儲罐應設事故泄壓設備，并應符合下列規定:
a）事故泄壓設備的開啟壓力應高于呼吸閥的排氣壓力并應小于或等于儲罐的設計正壓力；
b）事故泄壓設備應滿足氨封或其他惰性氣體密封管道系統或呼吸閥出現故障時保障儲罐安全的通氣需要；
c）事故泄壓設備可直接通向大氣；
d）事故泄壓設備宜選用直徑不小于DN500 的緊急放空人孔蓋或呼吸人孔。
危險化學品儲罐氮封裝置系統操作應用案例
序號 | 品 名 | 型 號 及 規 格 | 單位 | 數量 |
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 介質循環水 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 介質循環水 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 介質循環水，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：呼吸閥的規格和數量可參照表5.1.7-1來確定。
綜合以上規范，我們可以得出氮封系統設計應采取以下布置：
1、對固定頂罐、內浮頂罐等存儲易揮發類液體的常壓、低壓儲罐，氮氣密封系統應設置氮封閥；
2、球罐需要氮氣等惰性氣體密封時，應設置壓力分程控制；
3、氮封閥氮氣入口管道應設置壓力表；
4、氮封閥應選用減壓式外取壓閥后壓力控制型；
5、氮封閥應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在罐頂；
6、氮氣的入罐位置應遠離呼吸閥并伸入罐內約200mm；
7、儲罐罐頂應設壓力變送器、就地壓力表、呼吸閥、事故泄壓設備。
Part4：氮封系統的最佳實踐
方案一：▲圖2 危險化學品儲罐氮封系統典型設計方案一。
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，氮封系統宜設置泄氮閥，避免呼吸閥頻繁動作，減少呼吸閥故障率。危險化學品中間儲罐日常運行時，儲罐氣相空間壓力相對比較穩定，可以不設置泄氮閥。
方案三：▲圖4 危險化學品儲罐氮封系統典型設計方案三。
危險化學品儲罐氮封裝置系統操作應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。即當儲罐內壓力超過設定值時，儲罐內氣體可通過液封泄壓。
(2)當氣封裝置發生故障時，如儲罐內壓力高于設定值時，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，而儲罐內出現負壓時，可通過液封吸入空氣，保護儲罐不致變形損壞。
氮封閥位置設置不正確； 氮封閥閥前壓力不足； 氮封閥選型錯誤； 氮封系統未設置氮封閥； 儲罐壓力監測設備選型不正確。
氮封閥，作為調節儲罐頂部惰氣體層壓力的關鍵設備，其工作原理相當重要。氮封閥在壓力變化時自動開啟或關閉，保證儲罐安全。當儲罐內壓力低于預設值時，氮封閥會感應到這一變化并自動開啟，允許惰性氣體流入。而當壓力回升至設定值時，閥門則會自動關閉，停止惰性氣體的進一步流入。這一系列動作，確保了儲罐內壓力的穩定，從而保證了儲罐的安全與穩定運行。
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充足。一旦閥門出現故障或供應不足，儲罐內的氧氣濃度可能會上升，這與蒸發介質混合后可能產生易燃物質，帶來安全隱患。
2、惰性氣體應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。惰性系統應配備適當的除濕設備，以盡可能降低濕度，確保氣體質量。
▍ 維護性和特性
此外，氮封閥還具備以下現場可維護性和特性：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品；凈化技術，高凈化填充應用于高凈化產品，確保氣體純凈；專門設計，針對罐槽填充進行優化，滿足特定需求；運行壓力范圍在10PSIG到200PSIG的供應壓力下有效工作；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，確保氣體質量；自力式結構自動感應并調節填充氣體流入；設定點穩定性不受供應壓力影響，保持一致；流量調整，通過多種尺寸的阻流器，輕松適應不同大小的儲罐。
