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具體來說，儲(chǔ)罐上的氮封系統(tǒng)會(huì)持續(xù)監(jiān)控氣相空間內(nèi)的壓力變化。當(dāng)壓力維持在0.2-0.5kPa的范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)保持穩(wěn)定；一旦壓力超過0.5kPa，氮封閥會(huì)迅速關(guān)閉，停止氮?dú)獾倪M(jìn)一步供應(yīng)。反之，當(dāng)氣相空間壓力降至0.2kPa以下時(shí)，氮封閥會(huì)自動(dòng)開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)?，從而確保儲(chǔ)罐在運(yùn)行過程中始終不會(huì)吸入空氣， 有效防止爆炸性氣體的形成。此外，為了確保氮封系統(tǒng)的有效性和安全性，所使用的氮?dú)饧兌葢?yīng)不低于99.96%，且氮?dú)鈮毫刂圃?.5~0.6 MPa的范圍內(nèi)。這樣的參數(shù)設(shè)置，使得儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)能夠在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮其應(yīng)有的作用，為儲(chǔ)罐的安全保駕護(hù)航。我們?cè)趯?shí)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(chǎng)實(shí)例向大家分享一下危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)問題。
022.化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例儲(chǔ)罐氮封的設(shè)置要求
2.1 > 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)
在設(shè)置儲(chǔ)罐氮封時(shí)，需遵循一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)SH/T3007《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2.5條，對(duì)于其他甲B、乙A類液體化工品，若存在特殊儲(chǔ)存需求，可以選擇使用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或容量小于或等于100m3的臥式儲(chǔ)罐。但必須采取以下措施之一：設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，以密閉方式收集和處理罐內(nèi)排出的氣體；或者設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，并控制儲(chǔ)存溫度低于閃點(diǎn)5℃及以下。此外，第4.2.10條還規(guī)定，儲(chǔ)存Ⅰ、Ⅱ級(jí)毒性的甲B、乙A類液體儲(chǔ)罐的容量不應(yīng)超過10000m3，并必須設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)。
2.2 > 其他設(shè)置場(chǎng)合
同樣地，《石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)VOCs治理項(xiàng)目指導(dǎo)意見》也明確指出，甲B、乙A類中間原料儲(chǔ)罐、芳烴類儲(chǔ)罐、輕污油儲(chǔ)罐、酸性水罐以及排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需對(duì)排放氣體進(jìn)行收集治理的儲(chǔ)罐，都應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)。 根據(jù)實(shí)際需要，如防止有毒或可燃?xì)怏w泄漏和物料氧化，額外場(chǎng)合需安裝儲(chǔ)罐氮封。
033.化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例儲(chǔ)罐氮封工藝流程
3.1 > 正常操作流程
在每臺(tái)儲(chǔ)罐上配備先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路。 在正常情況下，通過氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.2 ~0.5kPa的范圍內(nèi)。當(dāng)氣相空間壓力超過0.5kPa時(shí)，氮封閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；而當(dāng)壓力低于0.2kPa時(shí)，氮封閥則會(huì)開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)狻Ｈ绻忾y需要檢修或出現(xiàn)故障，可以利用限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)狻．?dāng)壓力達(dá)到1.5kPa時(shí)，通過帶阻火器的呼吸閥進(jìn)行外排（短時(shí)間連續(xù)補(bǔ)充氮?dú)猓?/p>
此外，在氮封閥出現(xiàn)故障無法及時(shí)關(guān)閉，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力超過1.5kPa的情況下，呼吸閥將啟用以進(jìn)行外排。同樣地，若氮封閥因故障無法及時(shí)開啟，使得罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa，呼吸閥將通過帶阻火器的設(shè)計(jì)向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，從而確保罐內(nèi)壓力不低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力低限，即-0.5kPa。
為了保障氮封儲(chǔ)罐在事故情況下的安全排放，必須在儲(chǔ)罐上配備緊急泄放閥，并且該閥的定壓值不得超過儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力上限，即2.0kPa。
3.2 > 緊急情況處理
在需要利用限流孔板旁路為氮封儲(chǔ)罐補(bǔ)充氮?dú)鈺r(shí)，應(yīng)確保流量與油品出罐流量相當(dāng)，同時(shí)，氮?dú)夤艿赖囊?guī)格為DN50mm，且氮?dú)獾牟僮鲏毫S持在0.5MPa。若同一油品儲(chǔ)罐群之間設(shè)置了氣相連通管道，則每臺(tái)儲(chǔ)罐的氣相出口管道都必須安裝阻火器，以避免事故的進(jìn)一步蔓延。
阻火器的選用必須保證其安全性能符合標(biāo)準(zhǔn)，且其阻力降不應(yīng)超過0.3kPa。接下來，我們?cè)敿?xì)了解一下氮封系統(tǒng)的示意流程圖。
圖-1展示了一種常見的固定頂罐氮封方式。在這種設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵在于合理選擇氮封閥和呼吸閥的設(shè)定值。氮封閥的設(shè)定值需要介于呼吸閥的呼及吸的設(shè)定值之間，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
對(duì)于常壓罐或容器，圖-2所示的氮封方式同樣適用。這種方式通過精確控制進(jìn)口（氮?dú)膺M(jìn)）和出口（氣相放空）的壓力，來維持罐內(nèi)的穩(wěn)定氮封。罐內(nèi)壓力始終維持在一定范圍內(nèi)，最高不會(huì)超過10KPa（表壓），從而確保系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例
1 選用壓力儲(chǔ)罐或低壓儲(chǔ)罐時(shí)，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(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)控制儲(chǔ)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(chǔ)存沸點(diǎn)不低于45℃或真實(shí)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(chǔ)存要求采用固定頂罐、低壓儲(chǔ)罐和容積大于50m3的臥式儲(chǔ)罐時(shí),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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)罐，儲(chǔ)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)。
化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例工作原理：
供氮裝置（見圖1），將設(shè)在罐頂?shù)娜狐c(diǎn)的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測(cè)機(jī)構(gòu)(7)，介質(zhì)在檢測(cè)元件上產(chǎn)生一個(gè)作用力與與彈簧(8)、預(yù)緊力相平衡。 當(dāng)罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，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(jìn)入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內(nèi)充注氮?dú)?；?dāng)罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)，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(jī)構(gòu)中的 彈簧作用，關(guān)閉主閥，停止供氮。
泄氮裝置（見圖2），該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測(cè)機(jī)構(gòu)(2)，介質(zhì)在檢測(cè)元件上產(chǎn)生一個(gè)作用力與預(yù)設(shè)彈簧(3)預(yù)緊力相平 衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮?dú)猓划?dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)，由于預(yù)設(shè)彈簧力作用，關(guān)閉閥門。
化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例
序號(hào) | 品 名 | 型 號(hào) 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-16P DN20 PN16 進(jìn)口壓力 0.3-0.6 MPA, 出口壓力1 KPA，泄露等級(jí)：0 泄露 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對(duì)角螺絲孔中心距75MM 4個(gè)螺絲孔，螺絲孔大小14MM | 臺(tái) | 19 |
2 | 泄氮閥 | 泄氮閥ZZVP-16P DN50 PN16起跳壓力2.5KPA 泄露等級(jí)：0 泄露，起跳壓力以下零泄漏 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對(duì)角螺絲孔中心距125MM 4個(gè)螺絲孔，螺絲孔大小18MM | 臺(tái) | 19 |
技術(shù)參數(shù)和性能：
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(biāo) 準(zhǔn) | ||
| 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 | ||
執(zhí)行器：
| 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 |
性能：
| 設(shè)定值偏差±5% | 允許泄露量 | |
| 允許泄露量 | 標(biāo)準(zhǔn)型 | IV級(jí)（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)） |
| 嚴(yán)密型 | VI級(jí)（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)） | |
額定流量系數(shù)、額定行程、性能：
ZZDG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 | ||||||||||
ZZDX泄氮裝置：
| 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 | |||
外形尺寸：
供氮裝置外形尺寸：
| 公稱通徑DN(mm) | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| L | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 |
| A | 308 | 308 | 308 | 308 | 394 | 394 | 394 |
| H2 | 415 | 415 | 415 | 115 | 415 | 415 | 415 |
| H1 | 60 | 75 | 80 | 85 | 95 | 105 | 120 |
| H | 720 | 730 | 730 | 750 | 790 | 840 | 890 |
泄氮裝置外形尺寸：
| 公稱通徑DN(mm) | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
| L | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 |
| A | 308 | 308 | 308 | 308 | 394 | 394 | 394 |
| H1 | 60 | 75 | 80 | 85 | 95 | 105 | 120 |
| H | 380 | 400 | 420 | 430 | 550 | 560 | 570 |
氮封裝置地面安裝示意圖：
化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50074-2014）
第6.1.2條款：儲(chǔ)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(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或低溫常壓儲(chǔ)罐，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 選用壓力儲(chǔ)罐或低壓儲(chǔ)罐時(shí)，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(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)采取下列措施之一：
1）選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，并應(yīng)控制儲(chǔ)存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa；
2）選用固定頂儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，并應(yīng)控制儲(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下。
第6.1.3條款：儲(chǔ)存沸點(diǎn)不低于45℃或在37.8℃時(shí)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(chǔ)罐或內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。有特殊儲(chǔ)存需要時(shí)，可采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或容量不大于100m3的臥式儲(chǔ)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(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下。
第6.1.8條款：儲(chǔ)存I、Ⅱ級(jí)毒性的甲B、乙A類液體儲(chǔ)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)。
《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007-2014）
第4.2.4條款：儲(chǔ)存沸點(diǎn)低于45℃或在37.8℃時(shí)飽和蒸氣壓大于 88kPa的甲B類液體，應(yīng)采用壓力儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或降溫儲(chǔ)存的常壓儲(chǔ)罐，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
a）選用壓力儲(chǔ)罐或低壓儲(chǔ)罐時(shí)，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(chǔ)存的常壓儲(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)采取下列措施之一：
——選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa；
——選用固定頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下；
——選用固定頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)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(chǔ)存沸點(diǎn)大于或等于 45℃或在 37.8℃時(shí)飽和蒸氣壓不大于 88kPa的甲B、乙A類液體，應(yīng)選用浮頂儲(chǔ)罐或內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲(chǔ)存需要時(shí)，可以選用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐和容量小于或等于100m3的臥式儲(chǔ)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(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下。
化學(xué)品儲(chǔ)罐氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例
在化工和儲(chǔ)運(yùn)過程中，氮封閥的作用至關(guān)重要，它能夠有效地避免儲(chǔ)罐內(nèi)物料與空氣直接接觸，從而防止物料的氧化和侵蝕。關(guān)于氮封閥的安裝位置，特別是為何經(jīng)常選擇安裝在儲(chǔ)罐的頂部，這是一個(gè)涉及安全、效率和操作便利等多方面的綜合考慮。
一、氮封閥為何安裝在儲(chǔ)罐頂部
氮封閥的主要功能是通過自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入儲(chǔ)罐的氮?dú)饬浚３謨?chǔ)罐內(nèi)的微正壓環(huán)境，從而讓儲(chǔ)罐內(nèi)部與外部空氣隔離。安裝在儲(chǔ)罐頂部可以更有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，原因如下：
1. 封閉性更強(qiáng)：安裝在頂部的氮封閥能更直接地控制儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體環(huán)境，避免有害氣體或雜質(zhì)的入侵。
2. 易于操作和維護(hù)：頂部安裝使得工作人員能夠更方便地接觸和操作氮封閥，便于進(jìn)行日常的維護(hù)和檢修。
3. 安全性考慮：在頂部安裝可以更有效地防止液態(tài)物質(zhì)濺出或滲漏，從而減少安全風(fēng)險(xiǎn)。
二、安裝位置的具體要求
在選擇氮封閥的安裝位置時(shí)，除了考慮其功能性，還需要注意以下幾點(diǎn)：
1. 空間充足：確保安裝位置有足夠的空間，以容納氮封閥及其附件，避免與其他設(shè)備或管道發(fā)生干涉。
2. 安全可達(dá)：安裝位置應(yīng)便于工作人員安全到達(dá)和操作，考慮到必要的通道和工作平臺(tái)的需求。
3. 防護(hù)措施：考慮到環(huán)境因素，如風(fēng)吹、日曬和雨淋等，安裝位置應(yīng)具備一定的防護(hù)措施，保證氮封閥的正常運(yùn)作和使用壽命。
三、安裝步驟及注意事項(xiàng)
安裝氮封閥需遵循一定的步驟，并注意相關(guān)細(xì)節(jié)，以確保安裝質(zhì)量和使用效果：
1. 準(zhǔn)備階段：檢查氮封閥和所有附件是否齊全，并仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說明書，了解安裝要求和操作指南。
2. 安裝位置選定：根據(jù)上述要求進(jìn)行安裝位置的選定，確保安全、可操作且有效。
3. 固定與連接：使用適當(dāng)?shù)墓ぞ吆头椒▽⒌忾y牢牢固定在預(yù)定位置，確保所有連接點(diǎn)緊固可靠，避免漏氣或松動(dòng)。
4. 測(cè)試與調(diào)試：安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試和調(diào)試，確保氮封閥能夠正常工作。
綜上所述，氮封閥安裝在儲(chǔ)罐頂部是出于對(duì)安全性、操作便利性等多方面的綜合考慮。在安裝過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守安裝位置要求和步驟，確保設(shè)備的有效運(yùn)行和長(zhǎng)期使用。
