儲罐氮封閥系統(tǒng)計算選型分析

【資料簡介】

儲罐氮封閥系統(tǒng)計算選型分析

氮封裝置主要用于儲罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂?，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。氮封裝置由ZZYP快速泄放閥及ZZV微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成?？焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
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?dú)狻Ｒ蛭赫{(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℃。

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。

儲罐氮封閥系統(tǒng)計算選型分析

 

Part 1 ：氮封系統(tǒng)的作用

《氣封的設(shè)置》（ HG/T 20570.16-95）第1.0.1.1條款：為防止儲罐內(nèi)物料因與進(jìn)入的外界氣體(空氣)接觸而被污染變質(zhì)或與外界進(jìn)入的氣體(空氣)發(fā)生化學(xué)和(或)生物反應(yīng)，常需設(shè)置氣封系統(tǒng)。用氣封氣使儲罐內(nèi)維持一定壓力(正壓)，防止儲罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。

Part 2 ：氮封系統(tǒng)的設(shè)置

《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)(2018年版)》（ GB 50160-2008 2018版）

第6.2.2.1條款：儲存甲B、乙A類的液體應(yīng)選用金屬浮艙式的浮頂或內(nèi)浮頂罐。當(dāng)單罐容積小于或等于5000m³的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施。

第6.2.4A條款：儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)。

《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 51283-2020）

第6.2.2條款：單罐容積不小于100m³的甲B、乙A類液體儲存應(yīng)選用內(nèi)浮頂罐。當(dāng)采用易熔材質(zhì)制作浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施。采用固定頂罐或低壓罐時，應(yīng)采用氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封，并采取減少日曬升溫的措施。

《煤化工工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 51428-2021）

第7.2.2條款：儲存沸點(diǎn)低于45℃或真實蒸氣壓不小于76.6kPa的甲B類液體，應(yīng)選用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫常壓儲罐，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)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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(diǎn)5℃及以下，并應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。

第7.2.3條款：儲存沸點(diǎn)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(dāng)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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(diǎn) 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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。

第7.2.8條款：多雷和強(qiáng)雷地區(qū)單罐容積大于或等于50000m³的浮頂儲罐的一次、二次密封之間應(yīng)采取下列措施之一：

1 設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)；

2 向一次、二次密封之間的空間充填軟體不燃或難燃材料。

《石油庫設(shè)計規(guī)范》（ GB 50074-2014）

第6.1.2條款：儲存沸點(diǎn)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(jìn)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，并應(yīng)控制儲存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下。

第6.1.3條款：儲存沸點(diǎn)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，并應(yīng)控制儲存溫度低于液體閃點(diǎn)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(hù)系統(tǒng)。

第4.2.4條款：儲存沸點(diǎn)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(jìn)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?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)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?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下；

——選用固定頂儲罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)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(diǎn)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?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

——設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下。

綜合以上標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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。

  

                                                                             
儲罐氮封閥系統(tǒng)計算選型分析自力式氮封閥產(chǎn)品特點(diǎn)：

氮封裝置的供（泄）氮壓力設(shè)定方便，且可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行；
氮?dú)鈮毫υO(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值達(dá)132倍，壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動作極靈敏。
調(diào)整：
供氮壓力調(diào)整：在ZZV型微壓調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)選定一設(shè)定值如1Kpa（100mm.w.c）,通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺絲2以改變彈簧3的預(yù)壓縮（拉伸）量來達(dá)到；
泄氮壓力調(diào)整：在ZZDQ快速泄放閥在的壓力控制器部分，通過調(diào)整座3，改變彈簧4預(yù)壓縮量達(dá)到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設(shè)定值應(yīng)遠(yuǎn)離供氮壓力值，如2Kpa（200mm.w.c）.
呼吸閥高定值調(diào)整：在上述兩設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定值。

儲罐氮封閥系統(tǒng)計算選型分析自力式氮封閥零件材料：

零 件 名稱	材料
閥體	ZG230-450 ZG1Cr18i9Ti
閥桿、閥芯、閥座	1Cr18i9Ti
膜片	橡膠夾增強(qiáng)絳綸織物
彈簧	60Si2Mn
波紋管	1Cr18i9Ti

自力式氮封閥技術(shù)參數(shù)：

公稱通徑DN(mm)	20	25	32	40	50	65	80	100
額定流量系數(shù)（KV）	8	11	20	32	50	80	100	160
額定行程（mm）	6	8		10		15		20
公稱壓力PN(Mpa)	0.10
壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa）	0.5∽5.5、5∽10、9∽14、13∽19、18∽24、23∽28 27∽33、31∽38、36∽44、42∽51、49∽58、56∽66
介質(zhì)溫度（℃ ）	≤80℃
調(diào)節(jié)精度（％）	±10
允許泄漏量（L/h）	10ˉ4×閥額定容量

自力式氮封閥規(guī)格重量、外形尺寸：

公稱通徑DN	20	25	32	40	50	65	80	100
A	192			232		308
H	629	631	652	666	689	797	837	1050
L	150	160	180	200	230	290	310	350
G(Kg)	18	19	21	23	25	37	50	59

自力式氮封閥法蘭規(guī)格 單位：mm

公稱通徑DN	20	25	32	40	50	65	80	100
D	105	115	140	150	165	185	200	220
D1	75	85	100	110	125	145	160	180
B	16		18		20		22
n-ф	4-14		4-18				8-18
f1×D2	2×56	3×65	3×76	3×84	3×99	3×118	3×132	3×156

氮封和其他惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)，作為預(yù)防儲罐火災(zāi)爆炸事故的關(guān)鍵措施，近年來在各類企業(yè)的隱患排查中得到了廣泛重視。特別是在精細(xì)化工企業(yè)中，這些系統(tǒng)的設(shè)置和管理顯得尤為重要。

一、氮封系統(tǒng)常見的問題分析

在實際應(yīng)用中，氮封系統(tǒng)存在若干常見問題。首先是部分應(yīng)設(shè)置氮封的儲罐未采取相應(yīng)措施。其次，部分后期增設(shè)的氮封系統(tǒng)由于缺乏正規(guī)設(shè)計，導(dǎo)致無法正常運(yùn)作。此外，氮封系統(tǒng)的壓力管理也常成為問題，如缺乏有效的自動調(diào)節(jié)和監(jiān)控機(jī)制，以及壓力分程控制不當(dāng)?shù)取Ｍ瑫r，氮?dú)夤芫€上的安全設(shè)施不足，如未設(shè)置止回閥，也是常見的問題之一。再者，部分儲罐頂部未設(shè)置緊急泄放設(shè)施，增加了安全風(fēng)險。最后，由于氮封壓力不穩(wěn)定或出于成本考慮，部分企業(yè)會關(guān)閉氮?dú)夤芫€閥門，導(dǎo)致氮封系統(tǒng)未得到有效應(yīng)用。

二、氮封系統(tǒng)的適用范圍

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，如《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》、《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》和《石油庫設(shè)計規(guī)范》等，對于需要設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)的儲罐類型有明確規(guī)定。例如，單罐容積較小且采用易熔材料浮盤的內(nèi)浮頂儲罐，儲存溫度較高的重油固定頂罐，以及采用固定頂罐或低壓罐儲存甲B、乙A類液體的儲罐等，均應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。

三、氮封系統(tǒng)的設(shè)置要點(diǎn)

在設(shè)置氮封系統(tǒng)時，關(guān)鍵在于確保儲罐氮?dú)鈮毫Φ姆€(wěn)定性和安全性。根據(jù)化工標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)合理計算氮?dú)夤饬?，并結(jié)合實際情況確定氮?dú)夤芫€管徑和氮封閥型號。此外，規(guī)范中對于氮封系統(tǒng)的操作壓力也有明確要求，企業(yè)應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

為防止儲罐超壓，應(yīng)采取多項措施。首先，在罐頂安裝壓力表并設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳功能，以便及時檢測壓力變化。其次，設(shè)置雙呼吸閥以防呼吸閥故障。對于易結(jié)晶或粘度較大的介質(zhì)，還需對補(bǔ)氣管線和排氣管線進(jìn)行伴熱處理。最后，應(yīng)設(shè)置緊急泄放人孔，以在事故時保護(hù)儲罐安全。

四、儲罐氮封閥系統(tǒng)計算選型分析氮封系統(tǒng)的管理策略

為確保氮封系統(tǒng)的有效運(yùn)行，企業(yè)需要加強(qiáng)管理工作。首先，在操作規(guī)程中明確氮封系統(tǒng)的操作步驟和安全要求，并對相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)。其次，通過監(jiān)控系統(tǒng)實時關(guān)注儲罐壓力變化，并規(guī)范設(shè)置報警值。此外，應(yīng)將氮封系統(tǒng)的檢查納入罐區(qū)隱患排查中，并定期對呼吸閥、壓力表等關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查和檢驗。

綜上所述，氮封和其他惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)在預(yù)防儲罐火災(zāi)爆炸事故中發(fā)揮著重要作用。企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對這些系統(tǒng)的設(shè)置和管理，確保其有效運(yùn)行，從而提高儲罐的安全性。

儲罐氮封閥系統(tǒng)計算選型分析自力式氮封閥安裝事項：
（1）安裝前，檢查整機(jī)零件是否缺損與松動，對管道應(yīng)進(jìn)行清洗，介質(zhì)流向應(yīng)與閥體上的箭頭指向*。
（2）為便于現(xiàn)場維護(hù)與操作，閥四周應(yīng)留有適當(dāng)空間與設(shè)置旁路手動閥，閥組安裝方案。
（3）閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，閥體與管道的法塵連接，要注意同軸度，并應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25～55℃的場合使用