石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范
儲罐的“氮封"技術(shù)在安全檢查和事故報告中頻繁出現(xiàn)，凸顯了其在安全管理中的核心地位。然而，由于部分人員對氮封的理解不足，導(dǎo)致其未被妥善設(shè)置，或因日常管理疏忽而失效，進(jìn)而引發(fā)安全事故。儲罐氮封技術(shù)通過隔絕氧氣，抑制燃燒，保護(hù)物料，減少損失，并通過平衡壓力來保護(hù)罐體結(jié)構(gòu)，在安全管理中至關(guān)重要。
02石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范儲罐類型與氮封要求
【 甲B類液體儲存要求 】
根據(jù)4-2014《石油庫設(shè)計規(guī)范》第6.1.2條規(guī)定，對于儲存沸點低于45℃或37.8℃且飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體，需采用壓力儲罐、低壓儲罐或低溫常壓儲罐，并需遵循以下規(guī)范要求。在選用壓力儲罐或低壓儲罐的情況下，必須采取有效的措施來防止空氣進(jìn)入罐內(nèi)，同時確保罐內(nèi)排出的氣體能夠得到密閉回收處理。若選用低溫常壓儲罐，應(yīng)采取有效措以確保液體蒸氣壓不超過88kPa。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，儲存沸點低于45℃或37.8℃且蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體，需采用壓力儲罐或低壓儲罐，有效防止空氣進(jìn)入并回收排出氣體。
【 石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范乙A類液體儲存要求 】
根據(jù)GB 50074-2014《石油庫設(shè)計規(guī)范》第6.1.3條的規(guī)定，對于儲存沸點不低于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，推薦使用外浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐。當(dāng)有特殊儲存需求時，也可選擇容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐，或容量不大于100m3的臥式儲罐，但需采取上述任一措施進(jìn)行保護(hù)。氮氣密封保護(hù)系統(tǒng)是，同時應(yīng)確保罐內(nèi)排出的氣體得到密閉回收處理。儲存沸點不低于45℃且蒸氣壓不大于88kPa的液體推薦使用外浮頂或內(nèi)浮頂儲罐，確保氮封保護(hù)系統(tǒng)和溫度控制。
【 石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范內(nèi)浮頂與固定頂儲罐 】
根據(jù)GB 50074-2014《石油庫設(shè)計規(guī)范》第6.1.8條的規(guī)定，對于儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體，單罐容量不應(yīng)超過5000m3，并應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)。內(nèi)浮頂儲罐需配備氮氣密封保護(hù)系統(tǒng)并監(jiān)控溫度，固定頂儲罐則需氮氣保護(hù)及滿足溫度低于閃點5℃的要求，以確保儲罐安全。
03石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范氮封系統(tǒng)設(shè)計與管理
【 設(shè)計規(guī)范與要求 】
在氮封系統(tǒng)設(shè)計方面，SH/T 3184-2017《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》提供了具體指導(dǎo)。氮封系統(tǒng)設(shè)計需遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，氮封閥應(yīng)設(shè)在靠近罐頂入口的氮氣管線上，壓力設(shè)定與儲罐正常操作壓力一致，確保安全性。氮封閥的壓力設(shè)定點應(yīng)設(shè)定為儲罐的正常操作壓力，并確保壓力設(shè)定值可調(diào)范圍適中，以覆蓋最大操作壓力。同時，氮封閥的氮氣入口管道應(yīng)設(shè)置壓力表進(jìn)行監(jiān)測。
自力式氮封閥(即氮封裝置)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(dá)到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范工作原理
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)充注氮氣。因微壓調(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℃。
石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范性能特點
1、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。
2、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(jìn)行。
3、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。
4、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。
5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達(dá)100:1，減壓效果好、控制精度高。
6、氮氣壓力設(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達(dá)高；
7、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動作極靈敏。
石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范主要技術(shù)參數(shù)
公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |||||
閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
額定流量系數(shù)Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 |
壓力調(diào)節(jié)范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | |||||||||||
公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | |||||||||||
被調(diào)介質(zhì)溫度 | 80、200 ℃ | |||||||||||
流量特性 | 快開型 | |||||||||||
調(diào)節(jié)精度 | ≤5% | |||||||||||
允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | |||||||
薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | |||||||||
允許泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV級 | |||||||||||
閥蓋形式 | 標(biāo)準(zhǔn)型 (整體式) | |||||||||||
壓蓋型式 | 螺栓壓緊式 | |||||||||||
密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料 | |||||||||||
閥芯形式 | 單座型閥芯 | |||||||||||
流量特性 | 直線性 | |||||||||||
石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范主要外形尺寸
公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 |
H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 |
H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 |
A | 310 | 400 | ||||||||
【 石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范日常管理與維護(hù) 】
在日常管理中，《關(guān)于進(jìn)一步加強化學(xué)品罐區(qū)安全管理的通知》也明確要求有氮氣保護(hù)設(shè)施的儲罐要確保氮封系統(tǒng)完好在用，以保障儲罐的安全運行。依據(jù)通知要求，有氮氣保護(hù)設(shè)施的儲罐需確保氮封系統(tǒng)完好在用，保障儲罐安全運行，規(guī)范還規(guī)定了氮氣密封保護(hù)下的操作壓力范圍。
1.2 ▲石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范 普遍問題
首先，一些應(yīng)配備氮封系統(tǒng)的儲罐卻未設(shè)置該系統(tǒng)。其次，后期增設(shè)的氮封系統(tǒng)未經(jīng)專業(yè)設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常使用。此外，氮封系統(tǒng)的壓力管理也存在諸多問題，例如進(jìn)儲罐前的氮氣管線缺乏自力式調(diào)節(jié)閥和壓力表，僅憑手動閥門控制進(jìn)氣量，無法有效監(jiān)控氮封壓力。同時，氮封氣源的壓力分程控制不當(dāng)或自力式調(diào)節(jié)閥選型不合理，也會造成氮封壓力過高或過低，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常使用。另外，氮氣管線或儲罐上未設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳和報警裝置，使得壓力控制變得困難。此外，氮氣管線上的安全設(shè)施不足，例如缺乏止回閥，也是一大隱患。最后，儲罐頂部未設(shè)置緊急泄放人孔（或緊急泄放閥）等保護(hù)措施，以及為節(jié)約成本而關(guān)閉氮氣管線閥門導(dǎo)致氮封系統(tǒng)未投用，都會增加安全風(fēng)險。
1.3 ▲石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范 需要設(shè)置的儲罐類型
國家標(biāo)準(zhǔn)對于儲罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置有著明確的規(guī)定。例如，《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）中明確指出，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(hù)等安全措施。此外，儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐也必須設(shè)置氮氣保護(hù)。
同樣，《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）也規(guī)定了氮氣或惰性氣體密封措施的應(yīng)用場景。例如，當(dāng)采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮氣或惰性氣體進(jìn)行密封。這些液體包括甲醇、甲苯等甲B類物質(zhì)，以及可燃液體二硫化碳等。
另外，《石油庫設(shè)計規(guī)范》（GB 50074-2014）也詳細(xì)規(guī)定了不同情況下儲罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置要求。例如，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(hù)系統(tǒng)。同時，對于某些有特殊儲存需求的甲B、乙A類液體化工品，如易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯等，也應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)以防止空氣進(jìn)入儲罐。
綜上所述，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，多種情況下的儲罐都需要設(shè)置氮氣保護(hù)系統(tǒng)以確保安全。
1.4 ▲ 石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范如何合理設(shè)置
采用氮封的儲罐，通常為常壓或低壓狀態(tài)，因此，防止儲罐內(nèi)氮氣壓力超限至關(guān)重要。在化工標(biāo)準(zhǔn)《氣封的設(shè)置》（HG/T 20570.16-1995）中，詳細(xì)規(guī)定了氮氣供氣量的計算方法。該標(biāo)準(zhǔn)指出，儲罐氣封裝置的供氣量必須足夠補充因泵抽取液體和外界氣溫變化導(dǎo)致的氣體冷凝與收縮。然而，規(guī)范中提供的補氣量僅為經(jīng)驗值，實際工作中需根據(jù)具體情況進(jìn)行精確計算，以確定合適的氮氣管徑和氮封閥型號。對于專業(yè)技術(shù)力量薄弱的企業(yè)，建議委托專業(yè)設(shè)計單位進(jìn)行補氣量的合理計算，以確保既滿足氮封要求又避免資源浪費。
此外，《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）也明確了氮氣保護(hù)儲罐的操作壓力范圍，宜控制在0.2Kpa至0.5Kpa之間。同時，為防范儲罐超壓，除合理計算補氣量外，還應(yīng)采取其他措施，如安裝就地壓力表并連接至DCS或PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、設(shè)置雙呼吸閥以應(yīng)對單一呼吸閥故障等。特別需要注意的是，對于粘度大或易結(jié)晶的介質(zhì)，需采取特殊措施防止呼吸閥堵塞，并對補氣管線和排氣管線進(jìn)行伴熱處理，以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。同時，事故泄壓設(shè)備的選擇也至關(guān)重要，應(yīng)滿足在氮氣管道系統(tǒng)和呼吸閥出現(xiàn)故障時保障儲罐安全通氣的需求。
1.5 ▲ 石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范日常管理措施
為確保氮封系統(tǒng)的持續(xù)有效運行，企業(yè)需實施一系列的日常管理措施。首先，在操作規(guī)程中詳細(xì)規(guī)定氮封系統(tǒng)的操作流程、安全標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)急處理方案，并對相關(guān)員工進(jìn)行必要的培訓(xùn)。其次，利用監(jiān)控控制系統(tǒng)實時監(jiān)控儲罐壓力，合理設(shè)置報警閾值，并對任何異常報警做出及時響應(yīng)和分析。此外，日常巡檢中應(yīng)特別關(guān)注氮封系統(tǒng)各組件（如壓力表、調(diào)節(jié)閥等）的運行狀態(tài)，確保其處于良好工作狀態(tài)。同時，將氮封系統(tǒng)的檢查納入罐區(qū)的隱患排查體系，對于構(gòu)成重大危險源的企業(yè)，更是應(yīng)將其作為操作負(fù)責(zé)人履職檢查的重要內(nèi)容。最后，定期對呼吸閥、壓力表等關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查和校驗，確保其性能符合設(shè)計要求，從而保障氮封系統(tǒng)的整體安全與穩(wěn)定。
SH/T 3184-2017《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第5.4.5.4條明確指出，氮封閥的壓力設(shè)定點應(yīng)與儲罐的正常操作壓力相一致。此外，SH/T 3007-2014《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》第3.5條也規(guī)定了采用氮氣密封保護(hù)的可燃液體儲罐，其操作壓力宜控制在0.2kPa至0.5kPa之間，以確保氮封系統(tǒng)的有效性。
自力式氮封閥是一種廣泛應(yīng)用于儲罐等設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)，主要用于防止儲罐內(nèi)物質(zhì)與外界空氣的直接接觸，從而避免物質(zhì)氧化、污染等問題。其核心工作原理在于利用閥體內(nèi)的氮氣壓力與彈簧力的平衡關(guān)系，來控制閥門的開啟與關(guān)閉。
具體來說，當(dāng)儲罐內(nèi)壓力降低時，氮氣壓力會推動閥瓣向下移動，使閥門開啟，從而向儲罐內(nèi)補充氮氣，保持儲罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定。反之，當(dāng)儲罐內(nèi)壓力升高時，彈簧力會推動閥瓣向上移動，使閥門關(guān)閉，防止儲罐內(nèi)壓力過高。這種自動調(diào)節(jié)的功能，使得自力式氮封閥在無需外部能源驅(qū)動的情況下，就能實現(xiàn)對儲罐內(nèi)壓力的有效控制。
石油儲罐氮封閥裝置設(shè)計規(guī)范正確使用方法
1. 安裝前的準(zhǔn)備：在安裝自力式氮封閥之前，首先需要檢查其型號、規(guī)格是否與儲罐等設(shè)備的接口相匹配，確保其密封性能。同時，還需清理安裝接口處的雜質(zhì)和污垢，防止影響閥門的正常工作。
2. 安裝過程：將自力式氮封閥按照正確的方向和位置安裝在儲罐等設(shè)備的接口處，并使用合適的緊固件進(jìn)行固定。在安裝過程中，應(yīng)避免對閥門造成過大的應(yīng)力或變形，以免影響其密封效果和調(diào)節(jié)性能。
3. 使用與調(diào)試：在安裝完成后，需要對自力式氮封閥進(jìn)行調(diào)試，以確保其能夠正常工作。首先，可以通過設(shè)置彈簧的預(yù)緊力來調(diào)整閥門的初始開啟壓力。然后，通過觀察閥門在實際工作過程中的開啟與關(guān)閉情況，進(jìn)一步調(diào)整其調(diào)節(jié)參數(shù)，以滿足儲罐等設(shè)備的具體需求。
4. 維護(hù)與保養(yǎng)：自力式氮封閥在長期使用過程中，需要定期進(jìn)行檢查和維護(hù)。主要包括清理閥門內(nèi)部的雜質(zhì)和污垢、檢查密封件的磨損情況并及時更換、以及定期檢查彈簧的彈性和預(yù)緊力等。這些維護(hù)措施可以延長自力式氮封閥的使用壽命，確保其長期穩(wěn)定的工作性能。
總結(jié)來說，自力式氮封閥通過其的調(diào)節(jié)原理，實現(xiàn)了對儲罐內(nèi)壓力的有效控制。而正確的使用方法則能夠確保其在實際應(yīng)用中發(fā)揮最佳效果。因此，了解和掌握自力式氮封閥的調(diào)節(jié)原理及正確使用方法，對于保障儲罐等設(shè)備的安全運行具有重要意義。
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