固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例

固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例

自力式氮封閥又名儲罐氮封閥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。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。



自力式氮封閥介紹、氮封裝置原理：

自力式氮封閥無需外接能源，以被調(diào)節(jié)介質(zhì)的能量作為動力源。

一種自動控制閥門介質(zhì)流量的穩(wěn)壓裝置，使閥門后面的壓力保持恒定。

現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于連續(xù)供氣的天然氣生產(chǎn)和輸送、城市燃氣及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門。

該閥的特點：控制精度高，可達到一般ZZY型直動式調(diào)壓閥的2倍左右。

調(diào)節(jié)大壓差比（如閥前0.8MPa，閥后0.）特別適用于微壓氣體控制。

在先導(dǎo)器上實現(xiàn)壓力設(shè)定，方便、快捷、省力、省時，并可在運行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。

固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例工作原理：

(1）氮氣密封閥關(guān)閉時，主閥活塞處于密封腔內(nèi)。當(dāng)儲罐壓力等于或大于設(shè)定壓力時，推動隔膜上，氣導(dǎo)閥被推上去，在彈簧作用下上移，將氣導(dǎo)閥上的密封圈壓緊在閥座上，關(guān)閉控制氣體進口。專用閥芯腔壓力升高接近氮氣主管壓力，通道由專用閥芯腔傳至主閥閥芯腔，主閥活塞在氮氣主管壓力的作用下. 由于主閥芯上下部的氣體壓力是平衡的，所以主閥芯在自重和彈簧的作用下，在閥門的作用下氮封閥自力式調(diào)節(jié)閥氮封閥自力式調(diào)節(jié)閥，閥門緊緊關(guān)閉。

(2）氮封閥開啟時泰科流體控制閥門，當(dāng)儲罐壓力略低于設(shè)定壓力時，膜片因誘導(dǎo)壓力下降而下移，推動氣導(dǎo)閥門打開，氮氣通過孔板，氣體先導(dǎo)閥的出口進入儲罐，使儲罐內(nèi)的壓力升高，同時閥芯腔的壓力也隨之增加。空氣先導(dǎo)閥減小，氮氣從專用閥芯腔通過內(nèi)部通道進入主閥芯腔，活塞面積大于主閥座孔面積，具有彈簧的彈力和重量主閥，所以當(dāng)罐體壓力略低于設(shè)定值時，專用閥芯室和主閥閥芯室的壓降很小，主閥保持關(guān)閉，氮氣僅從氣體進入罐體先導(dǎo)閥。



二、固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例注意事項：

氮封閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣，氮封閥必須使用在壓力為0.1MPa壓力以下，如果現(xiàn)場壓力較高，必須安裝壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)降低至0.1Mpa以下才可使用。壓力可按分段設(shè)定，從0.5KPa調(diào) 至66 KPa以下。

氮封在工業(yè)上很常用，廣泛應(yīng)用于化工、石化、制藥和食品等領(lǐng)域。儲罐氮封是一種向儲存容器與反應(yīng)器的頂部空間填充惰性化氣體的工藝，從而改變氣相空間的氣體組分，通常用于保護內(nèi)部成分因氧氣存在而發(fā)生氧化、腐蝕、聚合、降解、形成爆炸性混合物等現(xiàn)象。


《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）5.7.6 規(guī)定：生產(chǎn)或儲存不穩(wěn)定的烯烴、二烯烴等物質(zhì)時應(yīng)采取防止生成過氧化物、自聚物的措施。如丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯等在有空氣、氧氣或其他催化劑的存在下能產(chǎn)生有分解爆炸危險的聚合過氧化物。苯乙烯、丙烯等也是不穩(wěn)定的化合物，在有空氣或氧氣的存在下，儲存時間過長，易自聚放出熱量，造成超壓而爆破設(shè)備。丁二烯在生產(chǎn)、儲存過程中，為防止生成過氧化物而采取的措施：嚴(yán)禁與空氣、氧化氮和含氧的氮氣長時間接觸，一般控制丁二烯氣相中含氧量小于0.3%。

氮封系統(tǒng)通常被設(shè)計成可在高于大氣壓力的條件下運行，這樣可防止外部空氣進入容器當(dāng)中。由于許多工藝與應(yīng)用不希望存在空氣中的氧氣與濕氣，因此從石油化工、食品、飲料、制藥與純凈水制造等，許多行業(yè)采用氮封工藝。

二、固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例固定頂儲罐和容器的氮封


工廠有不同類型的儲罐，例如固定頂罐、浮頂罐和內(nèi)浮頂罐。浮頂罐不必氮封、固定頂罐根據(jù)介質(zhì)特點決定是否氮封，內(nèi)浮頂罐有時會考慮氮封。是固定頂罐的一種簡單氮封方式。在這種設(shè)計中，氮封閥的設(shè)定值和呼吸閥的呼及吸的設(shè)定值需合理選擇，氮封閥的設(shè)定值介于二者之間，呼吸閥設(shè)定值的大小會影響氮氣的消耗量。

對于常壓罐或容器，還可以采用圖-2的方式，通過進口（氮氣進）和出口（氣相放空）的壓力控制實現(xiàn)氮封。在罐內(nèi)總是保持一定的壓力，最高不超過10KPa（表壓）。



三、固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例工藝設(shè)備或容器的氮封

對于不易密閉的工藝設(shè)備或儲罐，可以采用濃度控制的方式來實現(xiàn)氮封：設(shè)置在線氧分析儀，實時檢測設(shè)備或容器氣相部分的氧濃度，并據(jù)此控制氮氣的流量。這種方式的優(yōu)點是節(jié)約氮氣，可以在較短時間內(nèi)收回控制系統(tǒng)的投資成本。

序號	品  名	型 號 及 規(guī) 格	單位	數(shù)量	單　價 （元）	金 額 （元）	閥體材質(zhì)及其它
1	氮封閥	自力式氮封閥ZZYVP-II DN15 PN16 法蘭連接  常溫氮氣 進口壓力 0.3-0.6 MPA,出口壓力1 KPA	臺	6			閥體304不銹鋼， 內(nèi)件304不銹鋼
2	單呼閥	帶阻火單呼閥ZXF-7   DN50    PN10 法蘭連接  常溫氮氣 起跳壓力2KPA	臺	1			閥體304不銹鋼， 內(nèi)件304不銹鋼
3	單呼閥	帶阻火單呼閥ZXF-7   DN65    PN10 法蘭連接  常溫氮氣 起跳壓力2KPA	臺	1			閥體304不銹鋼， 內(nèi)件304不銹鋼
4	氮封閥	自力式氮封閥ZZYVP-II DN25 PN16 法蘭連接  常溫氮氣 進口壓力 0.3-0.6   MPA,出口壓力1 KPA	臺	1			閥體304不銹鋼， 內(nèi)件304不銹鋼
5	單呼閥	帶阻火單呼閥ZXF-7   DN100    PN10 法蘭連接  常溫氮氣 起跳壓力2KPA	臺	1			閥體304不銹鋼， 內(nèi)件304不銹鋼

固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例主要參數(shù):

公稱通徑	DN15-100mm
公稱壓力	PN1.0MPa、PN1.6Mpa、PN2.5Mpa
法蘭標(biāo)準(zhǔn)	JB/T79.1-94、79.2-94等
閥體材料	鑄鋼(ZG230-450)、鑄不銹鋼(ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti)
閥芯材料	硬密封的為不銹鋼,軟密封的為不銹鋼鑲嵌橡膠圈
閥桿材料	不銹鋼(1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti)
流量特性	快開
使用溫度	≤80℃
壓力設(shè)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
設(shè)定值偏差	±5%
允許泄露量	VI級(符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn))

 

固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例優(yōu)點:



a.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。

b.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。

c.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。

d.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。

e.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。

f.為確保儲罐的安全,需在罐頂設(shè)置呼吸閥。

g.呼吸閥公起安全作用,避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。

 



固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例結(jié)構(gòu)說明:

供氮裝置,將設(shè)在罐頂?shù)娜狐c的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機構(gòu),介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧、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)定點時,平衡破壞,使指揮器閥芯,打開,使閥前氣體經(jīng)減壓閥,節(jié)流閥、進入主閥執(zhí)行機構(gòu)上、下膜室,打開主閥閥芯,向罐內(nèi)充注氮氣;當(dāng)罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設(shè)定點,由于預(yù)設(shè)彈簧力,關(guān)閉指揮器閥芯、由于主閥執(zhí)行機構(gòu)中的彈簧作用,關(guān)閉主閥,停止供氮。

泄氮裝置,該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu),介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構(gòu),介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預(yù)設(shè)彈簧預(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)定點時,平衡被破壞,使閥芯上移,打開閥門,向外界泄放氮氣;當(dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點,由于預(yù)設(shè)彈簧力作用,關(guān)閉閥門。



固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例安裝及日常維護：

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(yīng)進行清洗，介質(zhì)流向應(yīng)與閥體箭頭指向一致。
（2) 為便于現(xiàn)場維修與操作，閥四周應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g。
（3）閥門應(yīng)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(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55°C的場合使用。
2、使用
（1）開啟閥前截止閥，使介質(zhì)緩慢流入閥體
（2)擰開指揮器護罩，松開指揮器調(diào)節(jié)螺釘
（3）調(diào)節(jié)指揮器主彈簧，使閥后壓力***定值
（4）固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘，裝好護罩，調(diào)壓閥即可開始工作
（5）不用時，關(guān)閉閥前截止閥
3、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(jù)檢查結(jié)果而定。
（5）閥門平時維護，只有觀察閥后導(dǎo)壓器上的壓力表是否符合設(shè)計值要求即可。另外若發(fā)現(xiàn)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
生產(chǎn)ZZYVP-16B帶指揮器自力式氮封閥（儲灌氮封）蒸汽減壓穩(wěn)壓閥等自力式閥。

固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例安裝應(yīng)用圖



固定頂儲罐自力式氮封閥應(yīng)用案例上例以貯罐1KPa為例

1、ZZDG-16B供氮閥的取壓位置應(yīng)離貯罐(或緩沖罐)較近。
2、壓力表應(yīng)置于取壓點不遠處，以免引起不必要的爭議。
3、ZZDG-16B供氮閥閥后管道不宜太小。
ZZYVP-16B帶指揮器自力式氮封閥（儲灌氮封）連接尺寸及標(biāo)準(zhǔn)
法蘭標(biāo)準(zhǔn)：GB9113-2000；
法蘭密封面型式：凸面；
信號接口：內(nèi)螺紋M16×1.5；
閥體法蘭及法蘭端面距離可以按用戶的標(biāo)準(zhǔn)制造。如ANSI、JIS、JPI等標(biāo)準(zhǔn)

四、相關(guān)規(guī)范是如何要求氮封系統(tǒng)的設(shè)置？

1.《氣封的設(shè)置》HG/T 20570.16-1995

2.《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008）（2018年版）

6.2.2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)置氮氣保護等安全措施；

6.2.2條文解釋：對于有特殊要求的甲、乙液體物料，如苯乙烯、加氫原料、丙烯腈等易聚合、易氧化或有毒的液體物料，選用固定頂儲罐或臥式儲罐加氮封儲存也是可行的；

6.2.4A條款：儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護。

6.2.4條文解釋：采用固定頂罐或低壓儲罐儲存甲類液體時，為了防止油氣大量揮發(fā)和改善儲罐的安全狀況，應(yīng)采取減少日曬升溫的措施。其措施主要包括固定式冷卻水噴淋（霧）系統(tǒng)、氣體放空或氣體冷凝固流、加氮封或涂刷合格的隔熱涂料等。

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

5.1.5條文解釋：1）對于會產(chǎn)生高濃度有機廢氣的反應(yīng)罐、貯罐、過濾器等設(shè)備，為避免與氧氣形成爆炸性混合物，應(yīng)采用氮封系統(tǒng)保護，并以正壓輸送方式輸送到廢氣總管。

6.2.2條文解釋，對于單罐容積小于100m3或易氧化、易聚合等有特殊要求的甲 B、乙 A類液體物料儲存，可選用固定頂罐加氮氣或惰性氣體密封。



4.《石油庫設(shè)計規(guī)范》（GB 50074-2014）

6.1.2及其條文解釋規(guī)定，當(dāng)選用內(nèi)浮頂儲罐、固定頂儲罐儲存沸點低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)。

當(dāng)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的臥式儲罐儲存沸點不低于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時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)。儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應(yīng)設(shè)置氮封保護系統(tǒng)。有些甲B、乙A類液體化工品有防聚合等特殊儲存需要，不適宜采用內(nèi)浮頂儲罐，可選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于50m3的臥式儲罐，但應(yīng)采取氮封等安全保護措施，典型的易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯儲罐，應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)，防止空氣進入儲罐。

5.《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）