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化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案

 油氣回收裝置是我國揮發性有機液體在裝載和儲存過程中常見的處理設施。近幾年，隨著VOCs整治力度的不斷加強，相關企業匆匆上馬油氣回收裝置，工程質量堪憂，部分油氣回收裝置甚至只起到一個擺設作用，讓大氣污染防治工作大打折扣。油氣回收裝置的評估與監控迫在眉睫！本文摘自一位石化行業專家的簡述，供大家參考。簡述有機液體儲罐VOCs治理設施收集系統

1.化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案 概述

生態環境部在充分調研。針對于“無組織排放和揮發性有機物（以下簡稱VOCs）治理設施"提出的舉措是《聚集治污設施“三率"，提升綜合治理效率》。所謂的“三率"指的是VOCs綜合治理效率,即VOCs收集效率 、VOCs治理設施投運率和VOCs治理設施去除率。“三率"當中的VOCs收集效率越來越受到重視。VOCs收集效率低下是各行各業存在的共性問題，如何提高收集效率是VOCs末端治理環節存在的一個難點。

有機液體儲罐是儲存各類有機液體（包括油品和有機化學品）的設備，是各行各業原料和產品儲存及周轉過程中的重要基礎設施，有機液體儲罐VOCs損耗也是無組織排放源的重要組成部分。下面筆者以有機液體儲罐VOCs收集系統為切入點的簡要闡述VOCs收集系統基本情況、存在問題和相關建議，不到之處請看官指正。ZZVP、ZZCP型自力式微壓、差壓調節閥，是一種依靠被調介質自身的壓力變化進行自動調節或維持壓力差為恒定值的一種節能型調節閥。

它可應用于工業燃燒爐系統，控制兩種物料，如煤氣、空氣的流量配比，以達到理想燃燒效果；用于氫冷發電機組密封油系統，控制密封油與氫氣間壓力差，確保可靠密封。其特點是設備運行中可進行設定值調整；無填料，動作靈敏；能檢測出微小的壓力變化。廣泛應用于工業生產微、差壓壓力的自動控制中。

二、化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案結構與原理

    控制壓力小于或等于100Kpa的調節閥稱為自力式微壓力調節閥(P3通大氣)， 差壓調節閥是微壓調節閥的另一種控制方式。由執行機構、調節機構、導壓管等組成。差壓調節閥工作原理：見原理圖1

原理圖1，作用方式為壓開式，即差壓增大閥開啟（ZZCP-16K）型。流體P1節流后成P2，經導壓管與差壓調節閥執行機構上模室聯通，P2作用在波紋模片有效面積上產生一個向下的作用力，加上彈簧的初始壓力（向下）作用力； 訊號源壓力P3（恒定值）引入執行機構下模室，作用在波紋模片有效面積上產生一個向上的作用力。與上模室P2和彈簧的合力（向下）的作用力平衡。P3與P2之間有一個差壓值，這個差壓值就是設定值。若差壓變化，增大或減小，則平衡被破壞，閥門開大或關小，保住差壓值恒定。若差壓達不到設定值：如，小于設定值，調整方法如下：打開防塵蓋1；反時針旋轉調節螺釘2，減小彈簧的預壓力，使設定值達到理想要求。反之，則調節螺釘的旋轉方向相反。

2. 化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案儲罐罐區VOCs 密閉收集系統簡述

合理控制儲罐與VOCs收集管道的壓力，對于保證儲罐的本質安全、順利收集VOCs具有重要作用。儲罐罐罐頂VOCs收集系統一般采用單罐單控的方式收集，即每臺儲罐設置氮封設施和壓力監控設施。通常的設置如下：每臺儲罐單獨設1臺開關型氮封閥, 壓力范圍一般在200-500pa，即當罐內壓力低于200Pa時，氮封閥打開，向罐內補充氮氣；當罐內壓力達到氮封閥關閉壓力500Pa時，氮封閥關閉，氮封閥設限流旁路，一旦氮封閥出現故障時可由旁路臨時供氮。為確保儲罐的安全和氮封工況下儲罐罐壓的控制，每臺儲罐罐頂安裝壓力表并設置壓力變送器，將儲罐壓力傳至中控室。此外，儲存相同介質的儲罐之間設一根集氣管, 將每個品種的集氣管分別接入集氣總管, VOCs經總管收集后經增壓風機（如羅茨風機）增壓后輸送至VOCs治理設施。此外，為檢查儲罐的氮封效果及對VOCs治理設施的安全保護，集氣總管上設在線含氧含量分析儀及補氮調節閥支管，當含氧量體積百分數高至8%（氧含量8%是安全經驗值）時自動打開補氮閥補氮，低至3%（體積百分數）時自動關閉補氮閥。

從確保儲罐安全運行的角度出發，每臺儲罐通常設置1-2個全天候防爆阻火式呼吸閥，呼吸閥的定壓取決于物料的性質。當罐內壓力升高太快（如進料時），來不及通過VOCs收集管道外排,造成超過呼吸閥全開啟壓力時，呼吸閥打開，向罐外排氣；當氮封閥失靈不能及時開啟，造成罐內壓力降至呼吸閥全關閉壓力時，呼吸閥打開，向罐內補充空氣。每座儲罐罐頂設置緊急泄壓人孔，緊急泄放閥定壓約2kPa。當儲罐遇到事故時，能迅速排放，確保安全；此外，每臺儲罐的集氣管上應設置阻暴轟型阻火器、手動切斷閥和氣動切斷閥，阻火器兩側設差壓變送器，以便阻火器堵塞后及時處理。氣動切斷閥前設壓力變送器，當罐組內任一座儲罐壓力和收集管的壓力高于設定值時，其對應切斷閥打開；當罐組內任一座儲罐壓力低和收集管的壓力低于設定值時，其對應切斷閥關閉。

化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案供氮裝置（氮封閥） 零件材料：

化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案 技術參數：

供氮裝置（氮封閥） 規格尺寸及重量：

三、化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案主要技術參數與性能指標                                    

表1 Kv值和性能指標

表2 微、差壓調節范圍                                                

表3化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案外形尺寸及重量                                                      單位：mm

3.化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案 罐VOCs收集系統存在的問題及整改建儀

呼吸閥和緊急泄壓閥是有可能在VOCs收集過程中造成泄漏的污染源，其中呼吸閥是需要經常動作的設備組件，更有可能導致VOCs的泄漏逸散，因此，呼吸閥的質量是影響儲罐VOCs收集效率的重要因素。

呼吸閥的質量或安裝等原因導致控制精度降低表現出的現象主要有以3個方面：
1）在罐頂壓力未達到呼吸閥全開啟壓力時，呼吸閥的壓力閥盤打開，導致VOCs不能全部通過密閉收集系統送至后續處理設施，部分VOCs通過儲罐呼吸閥呼出大氣，造成大氣環境污染或者是壓力閥盤在上一次的動作后未回座，同樣導致VOCs的逸散；
2）在儲罐進料時，儲罐罐頂壓力升高，存在超過呼吸閥定壓的可能，盡管某些收集系統將氣相收集管線直接連接至呼吸閥出口。但當儲罐設有兩個呼吸閥時，VOCs仍有可能從阻力小的渠道排出，影響收集效率。
3）儲罐罐頂聯通的密閉氣相管路的壓降或阻力（如收集管線的管徑偏小）也會影響到密閉氣相管路對儲罐呼吸的VOCs傳輸效果，導致VOCs從呼吸閥排出。

某些呼吸閥質量加工精度低，密封性能差，導致VOCs大量泄漏，近似敞口排放。對于氮封罐，由于氮封系統的增加，所安裝的緊急泄放孔質量不過關，也會導致大量泄漏。質量好的呼吸閥（如德國protégé），其泄漏量在出廠檢驗時的測試壓力為呼吸閥設定開啟壓力的75%時，公稱直徑≤DN150的閥門最大泄漏量不超過0.0017m3/h，公稱直徑在DN150- DN400之間的閥門最大泄漏量不超過0.0045m3/h。而國際標準《石油、石化和天然氣工業常壓與低壓儲罐的通風》（ISO28300）對應最大允許泄漏量分別為0.04m3/h和0.4m3/h。因此，選用高標準高質量的呼吸閥是提高儲罐VOCs收集效率，做到“應收盡收"的重要保證。

化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案簡述油品裝卸過程VOCs收集效率存在的問題及建議

如何提高收集效率是VOCs治理過程中存在的一個難點。這個問題在鐵路油品裝卸環節較為突出，大多數鐵路油品裝卸方式是從頂部裝車。要確保頂部裝車對VOCs的收集,發油鶴管上裝設的油氣收集罩與油罐車的罐口必須緊密結合,達到密閉。

由于油罐車的罐體規格較多,罐口尺寸不統一,鶴管上油氣收集罩的大小與罐車的罐口不對應,不少收集罩與罐口的連接處都有空隙;其次因與鶴管懸臂配套的氣缸壓力不足,在油罐車罐口對油氣收集罩壓聯力度不夠（即“壓不緊"）,VOCs從收集罩邊緣泄漏。

VOCs收集系統的效率由罐車（或海輪）的密封性；罐車的連接條件或者裝備在油氣收集系統的設備情況、終端油氣收集系統的密封性等決定的。美國環保署（EPA）要求煉油廠提供裝載交通工具的密封性的確認文件。對于符合汽油裝載要求的裝載棧臺，油罐車上要求有年度壓力和真空認證，檢測方法如聯邦法規40 CFR第 60部分中的EPA方法27：《壓力真空測試法測定汽油運輸罐的氣密性檢測》。對于公路裝載和碼頭可以使用LDAR檢測，另外，設備的承壓情況（如，常壓、加壓）、罐頂的氣相空間到油氣收集系統的連接方式和控制裝置都是影響因素。EPA還規定了VOCs收集系統的典型收集效率。

化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案安裝、維護與調試

1、  安裝（見圖二）

（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，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）       安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

（4）       閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導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）       介質流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中膜片直接承受介質壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則膜片由于受壓過高導致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應在環境溫度-25～+55℃場所使用。對溫度高的特殊工況可帶冷凝器。

（6）       為使自控系統失靈或檢修閥門時，仍能連續生產，應設置旁路閥（見圖二）。

2、 化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案 維護：

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

（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：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可能發生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據檢驗結果，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。組裝后應按產品出廠測試項目與方法調試，并在這期間，可更準確地調整填料壓緊力與閥芯關閉位置。

3、  化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案調試

所需要壓力值是對執行器頂部的調節螺桿或螺母的操作而得到調整，打開頂部的防塵蓋，用扳手調整調節螺桿或螺母。順時針方向旋轉使設定壓力增大，逆時針旋轉則使設定壓力減小。安裝在微、差壓調節閥后的壓力表，可使工作人員借以觀察調整后的壓力設定值。

4、 化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案注意事項

1）  嚴禁調壓閥安裝后再進行焊接。

2）  調壓閥投入運行前特別注意沖刷、清洗管道，防止焊渣、污物、卡在節流口，破壞密封面。造成使用前密封面先損壞，調壓閥失效的現象。

3）  沖洗管道時應使調壓閥處于全開位置，便于污物、硬渣通過。

4. 化工有機液體儲罐VOCs氮封閥系統優化方案小結

據了解,目前由于VOCs治理在我國存在著巨大的潛在市場,而在此領域開展服務的設備制造商水平良莠不齊，令業主在選擇技術和裝備時面臨不同程度的風險。國家尚未配套出臺VOCs治理設施綜合評價體系的指導文件，而VOCs收集效率只是綜合評價體系的一個組成部分，除此之外，VOCs技術的適用范圍、治理設施的去除率、運行率、副產物、初始投資、運維費用、環境安全等均是需要考慮的因素。因此，竊以為亟需建立VOCs治理效果評估評價體系，引導VOCs治理市場良性發展、指導企業因地制宜開展VOCs治理。