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化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析

本實用新型通過先導閥來控制主閥的開和關。當儲罐壓力低于設定值時，先導閥打開，從而使主閥打開；當儲罐壓力達到設定點壓力時，先導閥關閉，主閥隨之關閉。主閥的開和關的動力來自于閥前壓力，因此可以使主閥緊密關閉。閥前壓力變動不會影響到閥后壓力；配備不同的閥芯尺寸和閥體尺寸以及接口尺寸，能夠應用在不同流量要求的工況條件，確保能以最快的速度和最大流量向儲罐補氮;采用引壓管(內取壓或外取壓)將儲罐壓力導入膜片腔，可以實時精確地感應儲罐的壓力，設定點即為關閉點；　化工儲罐內部介質排空后，應關閉進出口閥門或加盲板切斷與之相連的管道和設備，并設置明顯的切斷標志。對于含有易燃、腐蝕性、毒性或窒息性介質的化工儲罐，必須進行更換、中和、消毒、清洗和其他處理，然后在處理后進行分析和檢查。分析結果應符合相關規范和標準的規定。易燃介質嚴禁置換空氣。

氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.5KPa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。儲罐氮封系統裝置使用的氮氣純度不宜低于99.96%，氮氣壓力宜為0.2~0.6MPa。

當罐內壓力超過1.1KPA（G）時,泄氮閥工作,確保罐頂壓力低于1KPA(G).化工儲罐是石油化工裝置和儲運系統設施的重要組成部分，化學品儲運罐區中化學品數量大、種類多，而且大多為易燃易爆、有毒有害的介質，一旦發生事故，將給人民生命和財產安全造成嚴重危害或者威脅。近年來，我國化學品罐區多次發生泄漏、火災或爆炸事故，其中有些事故造成了重大的社會影響，暴露出部分企業在安全管理、日常運行、安全設計等方面仍存在突出問題。因此，設計中做好儲罐的安全設計是非常有必要的，本文就將對化工儲罐幾個常用安全附件設置進行簡要論述。

氮封閥主要安裝在儲罐頂部,用于維持儲罐的微正壓,隔離物料與外界的接觸,防止揮發性有機物或可燃易爆,有毒氣體的排放和浪費,保護環境和人身安全,防止儲罐形成負壓遭到損壞,保證儲罐安全.當壓力下降時,往儲罐里補充氮氣,壓力升高時,停止供應氮氣.與呼吸閥(帶阻火器),緊急泄放閥等組成一個氮封保護系統.當膜片感應到儲罐壓力低于設定壓力值時，彈簧將先導閥閥芯向下頂離先導閥閥體，先導閥閥體內腔的氣壓經先導閥泄壓管導出至出氣部后，先導閥瞬間失壓，因先導閥閥體上進氣端的孔徑小于出氣端的孔徑，這樣先導閥失壓時主閥進氣端的氣壓大于先導閥閥體內腔的氣壓，進氣部的氣壓將主閥閥芯向上頂開，主閥被打開，向儲罐補充氮氣。

二、化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析工藝方案

1.內浮頂儲罐改造

1）封堵儲罐罐壁（頂）的通氣口。

2）核算罐頂呼吸閥是否滿足設置氮封后的需求。呼吸閥的數量及規格按照《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應考慮氮封閥不能關閉時的進氣量等因素。

3）在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。

4）量油孔應加導向管，確保量油作業時不影響氮封壓力。

5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。

1 化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析呼吸閥

1.1 呼吸閥作用及選用原則

呼吸閥的作用：呼吸閥是用于降低儲罐內揮發性液體蒸氣損耗并用來保護儲罐不受超壓或真空破壞的安全設施，同時也有利于減少氣體向外散發。
呼吸閥選用原則：①介質閃點小于60 ℃的儲罐，通常應設置呼吸閥；②設置了氮封的儲罐，通常應設置呼吸閥；③可燃介質呼吸閥應配置阻火器，但設置了防火型呼吸閥時除外；④呼吸閥的大小，應按儲罐最大進出液量來確定，進出液量大時可選用兩個呼吸閥。

1.2 呼吸閥開啟壓力

通氣過程中，當呼吸閥的閥盤呈連續“呼出"或“吸入"狀態時的壓力稱為呼吸閥的呼氣開啟壓力或呼吸閥的吸氣開啟壓力。呼吸閥開啟壓力范圍通常為-265～+1 765 Pa。

1.3 呼吸閥的安裝

呼吸閥應安裝在儲罐頂的高點，通常設置在罐頂中心。有毒介質儲罐呼吸閥排氣口不應直排大氣，應集中處理或回收；易燃介質儲罐呼吸閥排氣口設置應符合安全要求。當儲罐所在地區最冷月環境平均溫度低于或等于0 ℃時，呼吸閥應有防凍功能或者應采取防凍措施。在環境溫度下介質有結晶可能時，呼吸閥應采取防止結晶的措施。

2 化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析阻火器

2.1 阻火器作用及安裝

阻火器是一種能夠通過氣體、具有許多細小通道或縫隙的材料組成的阻火元件。火焰進入阻火器會被元件分成許多細小的火焰流，由于傳熱或器壁效應，造成火焰熄滅。易燃、可燃液體儲罐呼吸閥上游應設置阻火器。需要注意的是，應根據介質在實際工況下的MESG 值和火焰傳播速度來選擇合適規格的阻火器，這些數據可從工藝數據表中查到，若缺少資料，則需要進行實際測試得出相關數據。當儲罐所在地區最冷月環境平均溫度低于或等于0 ℃時，阻火器應有防凍功能或者應采取防凍措施。在環境溫度下介質有結晶可能時，阻火器應采取防止結晶的措施。2.2 阻火器分類

阻火器按性能分為阻爆燃型阻火器和阻爆轟型阻火器。阻爆燃型阻火器用于阻止亞聲速傳播的火焰蔓延；阻爆轟型阻火器用于阻止聲速傳播的火焰蔓延。按安裝位置不同阻火器又分為管端型和普通型阻火器。阻火器按結構分為充填型阻火器、板型阻火器、金屬網型阻火器、液封型阻火器和波紋型阻火器，其中，應用最多的是波紋型阻火器。

3化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析 液壓安全閥

3.1 液壓安全閥的作用與設置

液壓安全閥也是儲罐一個重要的安全附件，在寒冷地區不能保證呼吸閥時刻正常工作時，應考慮設置液壓安全閥。液壓安全閥開啟壓力高出呼吸閥開啟壓力5%～10%。液壓安全閥是在呼吸閥出現故障時保證儲罐不超壓的第二重安全設施，安全閥中心管應通過法蘭和阻火器連接，防止火花進入儲罐。其開啟壓力范圍通常為-490～+1 960 Pa。3.2 液壓安全閥的使用與維護

在工作過程中，會出現液封油揮發的情況，因此，在經過一段時間后，應定期檢查液壓安全閥的工作情況，重點檢查閥體有無泄漏以及液封油高度是否符合規定，否則應進行閥體加油，同時應檢查液封油是否合格、封口網是否完好無損等，確保液壓安全閥能正常工作。

4 化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析泄壓人孔

4.1 泄壓人孔的作用

泄壓人孔也稱緊急泄壓人孔，是石油化工儲罐設計中經常采用的安全設施。泄壓人孔一般與呼吸閥配對使用，在呼吸閥正常工作情況下，泄壓人孔基本保持密封狀態，儲罐處于正常壓力。當因意外原因造成儲罐內部急劇超壓時，若單獨靠呼吸閥滿足不了儲罐緊急泄壓的要求，泄壓人孔的泄壓蓋自動頂開，進行緊急泄壓，使罐內壓力保持正常；或者當儲罐不論何種原因發生火災或爆炸時，應保證介質先從罐頂泄放，以確保罐體不被破壞，緊急泄壓人孔可以起到儲罐在事故狀態下的緊急泄壓作用，可以避免儲罐罐底板焊縫被撕裂，以保護儲罐內介質不向外泄漏。

4.2 泄壓人孔設置原則

國家標準《石油化工企業設計防火標準》（GB 50160—2008）規定了采用氮氣或其他氣體氣封的甲B 和乙類液體的儲罐還應設置事故泄壓設備，氣封儲罐在設計中通常在罐頂部設置泄壓人孔。

5 化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析罐頂人孔、透光孔

5.1 罐頂人孔

罐頂人孔安裝在儲罐罐頂，主要由短節、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成。罐頂人孔一般為DN500、DN600、DN750，作為儲罐檢修的人員進出通道。罐頂人孔多采用常壓人孔，人孔應設置在方便進出罐的位置，并且應避開罐內附件設施。

5.2 透光孔

透光孔同樣由短節、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成，一般為DN500，用于儲罐安裝和檢修時的采光和通氣。透光孔應設置在罐頂距離罐壁1 m 左右位置處，小型儲罐只設置一個通光孔時，應把通光孔安裝在罐頂梯子及操作平臺附近，大型儲罐設置兩個或者兩個以上透光孔時，可以沿罐頂圓周均勻進行布置。透光孔宜與人孔相對設置，但是應保證至少有一個透光孔是安裝在罐頂梯子及操作平臺附近的。

6 化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析氮封閥

6.1 氮封閥的作用與設置

化工裝置儲罐多為易揮發介質，通常會設置氮封以減少有毒或易燃介質的揮發；同時氮封也阻止了外部空氣進入設備內部，從而避免空氣與罐內介質混合達到爆炸極限，保證了儲罐的安全運行。氮封閥是控制罐內氮封壓力的一種閥門。

6.2 氮封閥的應用優勢

氮封閥是用來調整儲罐內壓力的一種自力式調節閥門，它采用壓力平衡先導式，供氣壓力不會影響閥門動作設定值。氮封閥具有傳統的自力式調節閥門的優點，同時也克服了一般自力式調節閥容易受儲罐壓力波動影響的缺點，在儲罐氮封系統中具有明顯的應用優勢。

7化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析 靜電接地設施

7.1 靜電接地設施的作用

石油化工儲罐多為易燃易爆介質，在裝卸、運輸、生產、檢查等過程中都有可能產生靜電，靜電有可能直接導致發生火災甚至爆炸，造成生命和財產的重大損失。防止靜電的措施有安裝靜電接地設施、添加抗靜電劑、控制介質流速等，的辦法就是安裝靜電接地設施。

7.2 靜電接地設施的設置

儲罐接地用的金屬接地板截面不宜小于50 mm×10 mm，長度一般大于110 mm。如果設備有保溫層，接地板應伸出保溫層外110 mm。接地板材質通常采用不銹鋼。儲罐直徑大于等于2.5 m或容積大于等于50 m3時，接地點不應少于2 處，接地點應沿著設備圓周均勻布置，同時間距不大于30 m。

8 化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析壓力、溫度、液位測量儀表

8.1 壓力測量儀表

化工儲罐應設置壓力測量就地指示儀表和壓力遠傳儀表。壓力測量就地指示儀表與壓力遠傳儀表分別各用一個管口，就地指示儀表的作用是可以把現場儲罐的壓力與DCS 遠傳壓力進行對照，防止遠傳控制系統發生故障而造成超壓或負壓的危險。壓力表安裝位置應能保證儲罐在最高液位時，壓力表仍能準確測量氣相壓力，同時應便于觀察和維修。

8.2 溫度測量儀表

化工儲罐應設置溫度測量儀表，如果介質在儲存過程中需要達到一定溫度或工藝采取了蒸汽或熱水盤管加熱以防止罐內介質結晶等時，就需要同時對儲罐加設溫度報警設施，以防止超溫或低溫時事故的發生。儲罐溫度計宜安裝在距罐底1 m 左右位置。

8.3 液位測量儀表

儲罐應考慮設置兩套液位測量裝置，即一套遠傳液位計和一套就地液位計，就地液位計不得選用玻璃管液位計，當儲罐所在地區最冷月環境平均溫度低于或等于0 ℃時，液位計應采取防凍措施。
設計中應考慮將儲罐的液位、溫度、壓力測量信號統一傳送至控制室集中顯示，便于遠傳監控管理，在儲罐工作參數異常時，能夠及時發現并處理。

三.化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析工藝流程

1）在每臺儲罐上設置先導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氣相空間壓力在0.5KPa左右，當氣相空間壓力高于1KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.5KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣；當氮封閥需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣，壓力高于1KPa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。

2）當氮封閥事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過1Kpa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排；當氮封閥事故失靈不能及時開啟時，造成罐內壓力降低至-1Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空氣，確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-1Kpa）。

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

4）當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.

5）若在相同油品儲罐之間設置有氣相聯通管道，每臺儲罐出口均應設置阻火器，以防止事故擴大。

6）阻火器應選用安全性能滿足要求的產品，且阻力降不應大于0.3KPa。

化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析安裝使用與維護

1、安裝:

(1)安裝前,檢查整機零件是否缺損或者松動,對管道應進行清洗,介質流向應與閥體箭頭指向一致。

(2)為便于現場維修與操作,閥四周應留有適當的空間。

(3)閥門應正立垂直安裝在水平管道上,閥體與管道的法蘭連接,要注意軸度,并應安裝在環境溫度不超過-25~55°C的場合使用。

2、化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析使用

(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

3、化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析維護

(1)拆卸閥門時,要保護好精密零件的表面,拆裝閥座時,要使用專用工具

(2)閥芯與閥座,不管修理或者更換,密封面都必須進行研磨

(3)彈簧若有裂縫跡象,必須更換

(4)密封墊片與0型圈每次檢修時全部更換,膜片根據檢查結果而定。

(5)閥門平時維護,只有觀察閥后導壓器上的壓力表是否符合設計值要求即可。另外若發現各連接處有滲漏可     擰緊螺母與螺釘或更換密封墊片與0型圈。

9 化工儲罐氮封裝置閥門設計選型分析結束語

作為油品和各種化學品的儲存容器，儲罐在化工生產中發揮著重要作用，隨著化工技術發展及裝置大型化，儲罐設計制造也在朝著大型化方向發展，倘若發生事故，儲罐越大，對周圍環境及人員生命安全的危害程度也越大。因此，儲罐設計、制造及運行中要盡可能從本質上保證儲罐的安全，除了要保證設備強度及剛度滿足要求外，還應考慮各種安全附件的正確設置，從而做到儲罐能真正的安全運行。