1 危化品儲罐氮封裝置控制原理應(yīng)用案例

氮封裝置主要用于儲罐頂部，維持儲罐的微正壓，隔離物料與外界接觸，減少物料的揮發(fā)和浪費，保護儲罐安全。在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng), 維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.2-0.5kPa, 當(dāng)氣相空間壓力高于0.5kPa 時, 氮封閥關(guān)閉, 停止氮氣供應(yīng); 當(dāng)氣相空間壓力低于0.2kPa 時,氮封閥開啟, 開始補充氮氣, 保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣, 防止形成爆炸性氣體。

儲 罐 氮 封 系 統(tǒng) 使 用 “的 氮 氣 純 度 不 宜 低 于99.96% , 氮氣壓力宜為0.5~0.6 MPa。

  自力式氮封閥(即氮封裝置)主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，自力式氮封閥是一種無須外來能源，以彈簧為動力核心利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力來控制閥芯位置變化，達到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的，以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。

在危化品企業(yè)，甲B、乙類可燃液體常壓儲罐采用氮封系統(tǒng)，目的是防止罐內(nèi)可燃液體揮發(fā)出的油氣排出，同時防范罐內(nèi)可燃液體引發(fā)火災(zāi)。氮封系統(tǒng)通常采用自力式調(diào)節(jié)閥，將來自氮氣總管的高壓氮氣減壓后，通入儲罐內(nèi)部氣相空間，從而隔絕油氣與空氣的接觸。

前不久，筆者作為專家在一家企業(yè)開展現(xiàn)場服務(wù)時，發(fā)現(xiàn)一座200立方米的拱頂甲醇儲罐雖然設(shè)置了氮封系統(tǒng)，但是氮氣管線上安裝的自力式調(diào)節(jié)閥旁路閥處于部分開啟狀態(tài)。

筆者感到十分困惑，詢問企業(yè)相關(guān)人員：“這個旁路閥怎么打開了？"

企業(yè)人員頓時緊張起來，一邊回答“開錯了，開錯了"，一邊趕緊關(guān)閉旁路閥。

筆者接著追問：“你看，儲罐頂部也沒有安裝泄壓人孔。如果氮封系統(tǒng)投用，你知道開著旁路閥會有什么后果嗎？會把這個儲罐頂蓋頂爆的。這樣做不僅沒控制風(fēng)險，反而帶來新的風(fēng)險。"

筆者補充分析道：“你知道為什么這里要采用自力式調(diào)節(jié)閥嗎？就是因為儲罐需要的氮封壓力很低，通常需要保持在1KPa左右，而氮氣總管壓力很高，一般為0．4MPa到0．6MPa。所以必須通過自力式調(diào)節(jié)閥將氮氣減壓后，再通入儲罐內(nèi)。這種拱頂儲罐屬于常壓罐，承壓能力很弱。如果沒有泄壓人孔，高壓氮氣被充入低壓儲罐內(nèi)，勢必會把儲罐頂蓋頂爆。"

這時，企業(yè)人員終于說明實情。原來，該企業(yè)制氮機出現(xiàn)故障，壓縮氮氣需優(yōu)先供應(yīng)生產(chǎn)車間，導(dǎo)致輸送到罐區(qū)的氮氣壓力不足，難以滿足儲罐氮封需求。車間于是讓操作人員打開氮封閥門提高壓力，卻沒考慮這樣做可能引發(fā)的其他后果。

企業(yè)相關(guān)人員表示，將告知崗位員工相關(guān)風(fēng)險，管好旁路閥，切實堵住這個管理漏洞。

編后

《化工企業(yè)可燃液體常壓儲罐區(qū)安全管理規(guī)范》（AQ 3063—2025）9．2．1要求，有氮氣保護設(shè)施的儲罐要確保氮封系統(tǒng)完好在用，氮氣進入儲罐前應(yīng)進行減壓，以滿足儲罐壓力要求。

《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH／T 3007—2014）5．1．5要求，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)滿足氮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……

化工企業(yè)應(yīng)高度重視可燃液體常壓儲罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置和投用工作。在設(shè)計環(huán)節(jié)，需按照標準規(guī)范要求做好儲罐設(shè)備選型。對于需要配備氮封系統(tǒng)的儲罐，必須充分考慮儲罐超壓風(fēng)險，設(shè)置泄壓人孔或采取其他泄壓措施。在設(shè)備投用后，應(yīng)確保氮封系統(tǒng)正常運行，將氮封壓力控制在安全范圍內(nèi)，嚴防高壓氮氣進入常壓儲罐，切實發(fā)揮氮封系統(tǒng)對儲罐的安全保護作用。

危化品儲罐氮封裝置控制原理應(yīng)用案例工作原理

       儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)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(shè)定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

2 危化品儲罐氮封裝置控制原理應(yīng)用案例儲罐氮封的設(shè)置要求

是否設(shè)氮封設(shè)施和氮封閥參考如下規(guī)定：

1）SH/T3007《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》第4.2.5條“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：

①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；

②設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度低于閃點5℃及以下"。第4.2.10條“儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐不應(yīng)大于10000m3，且應(yīng)設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)"。

2）《石油化工儲運罐區(qū)VOCs治理項目指導(dǎo)意見》規(guī)定：“甲B、乙A類中間原料儲罐、芳烴類儲罐、輕污油儲罐、酸性水罐、排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需對排放氣體進行收集治理的儲罐應(yīng)設(shè)置氮氣密封系統(tǒng)"。

3）其他為防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全或防止儲罐內(nèi)物料與氧接觸氧化或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等場合。

3 ?；穬薜庋b置控制原理應(yīng)用案例儲罐氮封工藝流程

① 在每臺儲罐上設(shè)置先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路, 正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.2 ~0.5kPa, 當(dāng) 氣 相 空 間 壓 力 高 于 0.5kPa時, 氮封閥關(guān)閉, 停止氮氣供應(yīng); 當(dāng)氣相空間壓力低于0.2kPa 時, 氮封閥開啟, 開始補充氮氣; 當(dāng)?shù)忾y需要檢修或出現(xiàn)故障時, 使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣, 壓力高于1.5kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥外排 (短時間連續(xù)補充氮氣) 。

② 當(dāng)?shù)忾y因故障失靈不能及時關(guān)閉, 造成罐內(nèi)壓力超過1.5kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥外排;當(dāng)?shù)忾y因故障失靈不能及時開啟, 造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥向罐內(nèi)補充空氣, 確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限(-0.5kPa) 。

③ 為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放,應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥, 緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計壓力上限 (2.0kPa) 。

④ 當(dāng)需要使用限流孔板旁路補充氮氣時, 流量宜等于油品出罐流量, 氮氣管道的管徑為DN50mm,氮氣的操作壓力為0.5MPa。
⑤ 若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相連通管道,每臺儲罐氣相出口管道均應(yīng)設(shè)置阻火器, 以防止事故擴大。
⑥ 阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品, 且阻力降不應(yīng)大于0.3kPa。

4 ?；穬薜庋b置控制原理應(yīng)用案例氮封系統(tǒng)示意流程圖

危化品儲罐氮封裝置控制原理應(yīng)用案例性能特點

1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節(jié)約能源，降低成本。

2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)經(jīng)營的條件下進行。

3、壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。

4、采用無填料設(shè)計，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。

5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好、控制精度高。

6、氮氣壓力設(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高；

7、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動作極靈敏。

?；穬薜庋b置控制原理應(yīng)用案例

主要技術(shù)參數(shù)

主要外形尺寸

?；穬薜庋b置控制原理應(yīng)用案例安裝、維護與調(diào)試

1、?；穬薜庋b置控制原理應(yīng)用案例安裝

（1） 檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質(zhì)，必須進行強度、密封、泄漏 與精度測試。

（2） 在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導(dǎo)致閥門不能 正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要 注意同軸度。

（3） 安裝場地應(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。 （4） 閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，導(dǎo)壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的 閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。

（5） 介質(zhì)流動方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接 承受介質(zhì)壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導(dǎo)致膜片損壞， 閥門不能工作。閥門應(yīng)在環(huán)境溫度-25～+55℃場所使用。

（6） 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥。

注意：根據(jù)現(xiàn)場安裝經(jīng)驗，氮封閥在安裝時，應(yīng)先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆粒卡壞閥門內(nèi)部件，而影響正常使用。見下圖

（7） 罐頂安裝時，若不具備安裝支撐氮封系統(tǒng)裝置重量條件的情況下，可不設(shè)計或少設(shè)計安裝 截止閥等輔助型開關(guān)閥門。以減輕罐頂安裝重量。（若安裝條件允許或必須設(shè)有應(yīng)急措施 的工況，請務(wù)必按國家標準管路設(shè)計安裝施工）氮封系統(tǒng)裝置罐頂安裝示意圖，見下圖

（8） 地面安裝，在不考慮承重的地面安裝方式中，可將管路設(shè)計的更標準化。旁通可在氮封系統(tǒng) 裝置故障時，人工應(yīng)急操作使用。關(guān)閉帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖，見以下

（9） 內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝，內(nèi)襯氮封閥屬微壓式壓力調(diào)節(jié)閥，閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道應(yīng)設(shè)計一級減壓閥（帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥），一級減壓閥不屬于微壓調(diào)節(jié) 閥，控制壓力一般遠大于罐內(nèi)壓力，不存在罐內(nèi)壓力倒流現(xiàn)象，故無需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置。內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝方式示意圖，見以下

2、?；穬薜庋b置控制原理應(yīng)用案例 維護：

（1） 清洗閥門：對清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì)，首先要了 解其性質(zhì)，在選用相應(yīng)的清洗辦法。

（2） 閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與 推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應(yīng)使用專用工具。

（3） 閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴重 必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。

（4） 閥桿：表面損壞，必須換新。

（5） 壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

（6） 易損零件：填料、密封墊片與 O 型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預(yù) 示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(jié)果，決定是否更換，但膜片使用期 一般最多 2～3 年。

（7） 閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出 廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。

3、?；穬薜庋b置控制原理應(yīng)用案例 調(diào)試

所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開頂部的防塵蓋，用扳手 調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力 表，可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值。