固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案

固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案

接下來，我們將深入探討自力式氮封閥的各項細節(jié)，包括其工作原理、安裝調(diào)試的具體步驟、日常操作方法，以及維護保養(yǎng)的關(guān)鍵要點。這些詳盡的說明，旨在為用戶提供全面的使用指南。自力式氮封閥，這一自動控制裝置，專為儲罐頂部的氮氣壓力調(diào)節(jié)而設(shè)計。它憑借其獨特的感應(yīng)功能，無需外接電源即可感知儲罐內(nèi)的壓力波動，并據(jù)此智能調(diào)節(jié)氮氣的補給量。通過這一系列精準(zhǔn)操作，它能夠有效地維持罐內(nèi)的微正壓狀態(tài)，這一壓力范圍通常控制在0.5至5千帕之間，從而有力地阻止了空氣的侵入及介質(zhì)的揮發(fā)。

自力式氮封閥的工作原理主要依賴于其內(nèi)部的壓力感應(yīng)元件。這些敏感元件，如膜片或波紋管，能夠?qū)崟r監(jiān)測儲罐內(nèi)的壓力變化。當(dāng)罐內(nèi)壓力低于預(yù)設(shè)的安全范圍時，閥門會自動開啟，補充適量的氮氣以維持微正壓狀態(tài)。而當(dāng)壓力超過設(shè)定上，閥門則會自動關(guān)閉或通過泄壓閥釋放多余壓力，確保儲罐的安全運行。調(diào)節(jié)閥，供氮閥，泄氮閥，以閥后壓力為動力源，引入閥后壓力到指揮器膜片上以控制指揮器閥芯位置，改變流經(jīng)指揮器閥芯的介質(zhì)壓力和流量，使閥門后端壓力保持恒定的調(diào)節(jié)閥。進口自力式氮封閥壓力設(shè)定在指揮器上的彈簧上實現(xiàn)，擰緊壓縮彈簧閥后壓力變大，反之則變小，操作簡單因而存在方便、便捷、比一般的直接取壓自力式壓力調(diào)節(jié)閥精度要高;一般用于儲罐氮封系統(tǒng);調(diào)節(jié)和穩(wěn)定儲罐的氮氣壓力，控制精度極其靈敏，控制精度閥后能達到0.0001MPa (100pa，0.1kp)運行過程中壓力可以連續(xù)調(diào)節(jié),特別適合是控制微壓場合的工況。 氮封閥無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源，自動控制閥門介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。現(xiàn)已廣泛用于連續(xù)送氣的天然氣采輸，城市煤氣以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門。該閥控制精度高，比一般直接操作型調(diào)壓閥高一倍左右。減壓比大，反應(yīng)靈敏，極小的壓力或極小的壓力變化都可以感知出來，對同一臺閥而言，調(diào)節(jié)范圍比普通自力式調(diào)節(jié)閥廣，壓力設(shè)定在指揮器上實現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時可在運行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。自力式氮封閥是無需外源動力（電力、氣源），依靠儲罐內(nèi)介質(zhì)壓力與氮氣壓力自動平衡，通過內(nèi)置膜片、彈簧組件感知壓力變化，調(diào)節(jié)氮氣進氣量或介質(zhì)泄放量，使儲罐內(nèi)維持微正壓氮氣密封環(huán)境的閥門。其核心優(yōu)勢在于 “自動氮封 + 無動力依賴”，適配化工、石油、食品等需防止儲罐內(nèi)介質(zhì)揮發(fā)、氧化或污染的場景，符合 GB/T 13927、HG/T 20507 標(biāo)準(zhǔn)，保障儲罐密封的安全性與經(jīng)濟性。



固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案自力式氮封閥關(guān)鍵參數(shù)

閥體與密封參數(shù)：閥體材質(zhì)選碳鋼 WCB（無腐蝕介質(zhì)，耐溫≤425℃）、304 不銹鋼（弱腐蝕 / 食品級介質(zhì)，耐溫≤425℃）、316L 不銹鋼（強腐蝕介質(zhì)，耐溫≤450℃）；公稱壓力 PN1.0-4.0MPa（適配儲罐微壓工況，通常實際工作壓力 0.1-5kPa）；公稱通徑 DN20-80（中小通徑為主）；工作溫度 - 40-260℃（按材質(zhì)分檔，軟密封≤150℃，硬密封≤260℃）；密封形式為軟密封（PTFE/FKM，泄漏率≤1×10??MPa?m³/s，適配清潔介質(zhì)）或硬密封（金屬對金屬，適配高溫場景）；控壓精度 ±5%（確保儲罐內(nèi)壓力穩(wěn)定）。

調(diào)節(jié)與性能參數(shù)：動作方式分進氣型（儲罐壓力低于設(shè)定值時補氮氣）、泄壓型（壓力高于設(shè)定值時泄放介質(zhì) / 混合氣）、組合型（兼具進氣與泄壓功能）；設(shè)定壓力范圍 0.1-50kPa（微壓調(diào)節(jié)為主，可通過更換彈簧調(diào)整）；流通能力 Cv 值 0.05-10（DN20 Cv≈0.1，DN80 Cv≈10，按氮氣補量核算）；耐壓強度為公稱壓力 1.5 倍；適配介質(zhì)為儲罐內(nèi)儲存的汽油、甲醇、乙醇、食用油、化工溶劑等易揮發(fā)或易氧化介質(zhì)。

自力式氮封閥選型要點

選型先明確需求：根據(jù)儲罐介質(zhì)特性選材質(zhì)（強腐蝕選 316L，食品級選 304）；按儲罐是否需補氮或泄壓選動作方式（多數(shù)場景選組合型）。其次匹配參數(shù)：按儲罐容積、介質(zhì)揮發(fā)量核算氮氣補量，結(jié)合 Cv 值選通徑；低溫清潔場景選 PTFE 軟密封，高溫場景選硬密封。最后關(guān)注細節(jié)：安裝在儲罐頂部，進氣端接氮氣源，泄壓端接尾氣處理裝置；需加裝過濾器（防止雜質(zhì)堵塞閥芯）。

自力式氮封閥應(yīng)用場景

在石油行業(yè)，用于汽油儲罐氮封，304 不銹鋼閥體防腐蝕，自動補氮維持微壓，防止汽油揮發(fā)與空氣進入引發(fā)安全隱患；化工行業(yè)，用于甲醇儲罐氮封，組合型閥體平衡壓力，避免甲醇揮發(fā)污染環(huán)境與氧化變質(zhì)；食品行業(yè)，用于食用油儲罐氮封，食品級 304 材質(zhì) + PTFE 密封，防止食用油氧化酸敗，保障品質(zhì)；此外，在制藥行業(yè)溶劑儲罐、日化行業(yè)香精儲罐中，也用于氮封保護，提升儲存安全性。

自力式氮封閥與相似產(chǎn)品比較

與自力式壓力調(diào)節(jié)閥比較：氮封閥專注儲罐微壓氮封（0.1-50kPa），帶氮氣密封功能；壓力閥控制常規(guī)壓力（≥0.1MPa），無密封功能，按壓力范圍與密封需求劃分適用范圍。

與氣動氮封閥比較：自力式無需氣源，結(jié)構(gòu)簡單成本低；氣動需氣源，控壓精度高（±1%），適配高精度氮封場景，按是否有氣源劃分適用范圍。

與電動氮封閥比較：自力式無需電力，免維護，適配無電源場景；電動需電源，可遠程監(jiān)控壓力，適配智能儲罐系統(tǒng)，按是否有電源與遠程控制需求劃分適用范圍。

自力式氮封閥工作原理
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)(7)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧(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)定點時，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)、進入主閥執(zhí)行機構(gòu)(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，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(6)、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)(2)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預(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)定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)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。

氮封閥作為儲罐氮封系統(tǒng)的重要組件，包括ZZDG供氮閥、ZZDX泄氮閥及呼吸閥。這些關(guān)鍵組件在需要隔絕空氣的場合發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如儲罐氮封、超純水氮封及導(dǎo)熱油氮封等氮封保護系統(tǒng)。

固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案

 



 

△ 供氮閥與泄氮閥的作用

當(dāng)罐內(nèi)壓力超過設(shè)定值時，供氮閥在罐內(nèi)壓力過高時關(guān)閉，而泄氮閥則會自動打開，釋放多余壓力。反之，當(dāng)罐內(nèi)壓力降低時，泄氮閥將關(guān)閉，供氮閥打開，注入所需氮氣。

△ 供氮閥前的壓力控制

為保證裝置的可靠性和使用效果，特別值得一提的是，供氮閥前的壓力應(yīng)控制在1.0Mpa以下。若現(xiàn)場壓力過高，可在供氮閥前加裝ZZYP型自力式壓力調(diào)節(jié)閥進行減壓。

△ 壓力設(shè)定與調(diào)節(jié)的靈活性

此外，氮封裝置的供（泄）氮壓力設(shè)定簡便，可在生產(chǎn)過程中進行靈活調(diào)整。通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，可以輕松改變彈簧力，從而設(shè)定新的工藝壓力值。同時，呼吸閥的設(shè)定值也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，以確保其安全作用得到充分發(fā)揮。



02固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案氮封閥的安裝注意事項

△ 泄氮閥的安裝位置與規(guī)格

在安裝方面，泄氮閥通常被安裝在罐頂，且其口徑應(yīng)與進液閥口徑一致。通過這些精細的設(shè)計和安裝，氮封閥能夠確保儲罐在添加物料時，壓力能夠得到及時有效的控制。

△ 氮封閥的安裝設(shè)計與效果

當(dāng)儲罐的出液閥被打開，用戶開始放料時，隨著液面的下降，氣相部分的容積會相應(yīng)增大。這導(dǎo)致罐內(nèi)的壓力開始降低。安裝過程中精細設(shè)計確保了儲罐在加料時壓力得到控制，通過自動注入氮氣維持罐內(nèi)壓力平衡，供氮裝置會自動啟動，向儲罐內(nèi)注入氮氣，從而使得罐內(nèi)的壓力逐漸回升。一旦罐內(nèi)的壓力上升到供氮裝置設(shè)定的自動關(guān)閉值，該裝置便會停止注入氮氣。



1 固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案儲罐氮封控制原理

氮封裝置主要用于儲罐頂部，維持儲罐的微正壓，隔離物料與外界接觸，減少物料的揮發(fā)和浪費，保護儲罐安全。

在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng), 維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.2-0.5kPa, 當(dāng)氣相空間壓力高于0.5kPa 時, 氮封閥關(guān)閉, 停止氮氣供應(yīng); 當(dāng)氣相空間壓力低于0.2kPa 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(tǒng) 使 用 “的 氮 氣 純 度 不 宜 低 于99.96% , 氮氣壓力宜為0.5~0.6 MPa。

2 固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案儲罐氮封的設(shè)置要求

 



 

是否設(shè)氮封設(shè)施和氮封閥參考如下規(guī)定：

1）SH/T3007《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》第4.2.5條“其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲存需要時，可以選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于100m³的臥式儲罐，但應(yīng)采取下列措施之一：

①設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

②設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度低于閃點5℃及以下”。第4.2.10條“儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐不應(yīng)大于10000m³，且應(yīng)設(shè)置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)”。

2）《石油化工儲運罐區(qū)VOCs治理項目指導(dǎo)意見》規(guī)定：“甲B、乙A類中間原料儲罐、芳烴類儲罐、輕污油儲罐、酸性水罐、排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需對排放氣體進行收集治理的儲罐應(yīng)設(shè)置氮氣密封系統(tǒng)”。

3）其他為防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全或防止儲罐內(nèi)物料與氧接觸氧化或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等場合。

3 固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案儲罐氮封工藝流程

① 在每臺儲罐上設(shè)置先導(dǎo)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(nèi)氣相空間壓力在0.2 ~0.5kPa, 當(dāng) 氣 相 空 間 壓 力 高 于 0.5kPa時, 氮封閥關(guān)閉, 停止氮氣供應(yīng); 當(dāng)氣相空間壓力低于0.2kPa 時, 氮封閥開啟, 開始補充氮氣; 當(dāng)?shù)忾y需要檢修或出現(xiàn)故障時, 使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣, 壓力高于1.5kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥外排 (短時間連續(xù)補充氮氣) 。

② 當(dāng)?shù)忾y因故障失靈不能及時關(guān)閉, 造成罐內(nèi)壓力超過1.5kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥外排;當(dāng)?shù)忾y因故障失靈不能及時開啟, 造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥向罐內(nèi)補充空氣, 確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限(-0.5kPa) 。

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

④ 當(dāng)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, 氮氣管道的管徑為DN50mm,氮氣的操作壓力為0.5MPa。
⑤ 若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相連通管道,每臺儲罐氣相出口管道均應(yīng)設(shè)置阻火器, 以防止事故擴大。
⑥ 阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品, 且阻力降不應(yīng)大于0.3kPa。

4 固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案氮封系統(tǒng)示意流程圖

下面圖-1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）。



固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案

序號	品  名	型 號 及 規(guī) 格	單位	數(shù)量
1	氮封閥	氮封閥ZZYVP-16P DN20 PN16 進口壓力   0.3-0.6 MPA, 出口壓力1   KPA 泄露等級：0 泄露 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距75MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小14MM	臺	19
2	泄氮閥	泄氮閥ZZVP-16P     DN50   PN16 起跳壓力2.5KPA 泄露等級：0 泄露 起跳壓力以下零泄漏 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距125MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小18MM	臺	19
3	球閥	球閥Q41F-16C DN150 PN16 介質(zhì)循環(huán)水 法蘭尺寸HG/T20592-2009   對角螺絲孔中心距240MM 8個螺絲孔，螺絲孔大小23MM	臺	1
4	球閥	球閥Q41F-16C DN125 PN16 介質(zhì)循環(huán)水 法蘭尺寸HG/T20592-2009   對角螺絲孔中心距210MM 8個螺絲孔，螺絲孔大小18MM	臺	2
5	過濾器	Y型過濾器GL41H-16C DN125 PN16 介質(zhì)循環(huán)水，過濾精度50 μm,300目 法蘭尺寸HG/T20592-2009   對角螺絲孔中心距210MM 8個螺絲孔，螺絲孔大小18MM	臺	2

自力式氮封閥技術(shù)參數(shù)和性能
自力式氮封閥閥體

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

自力式氮封閥執(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

自力式氮封閥性能

設(shè)定值偏差±5%		允許泄露量
允許泄露量	標(biāo)準(zhǔn)型	IV級（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)）
	嚴(yán)密型	VI級（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)）

額定流量系數(shù)、額定行程、性能
自力式供氮裝置

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

自力式泄氮裝置

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


 

 

02固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案安裝與操作



▍ 安裝步驟

首先，將自力式氮封閥垂直安裝在儲罐頂部的氮氣管線上，并確保閥體箭頭的方向與氮氣的流向保持一致。同時，應(yīng)避免將其置于振動、高溫或腐蝕性環(huán)境中。接下來，進行管路連接，將進口端與氮氣源相連，并確保經(jīng)過過濾和減壓，以保證氣源的清潔和干燥。出口端則應(yīng)連接至儲罐的氣相空間。最后，可根據(jù)需要選擇安裝輔助儀表，例如在閥前安裝壓力表以便觀察氮氣壓力，或者并聯(lián)安裝呼吸閥或泄壓閥以實現(xiàn)超壓保護。

▍ 操作與調(diào)試

初始檢查

首先，要確認管路連接處無泄漏現(xiàn)象，并確保閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，為接下來的調(diào)試做好準(zhǔn)備。

檢查氮氣源壓力

接下來，需要檢查氮氣源的壓力是否高于設(shè)定值，通常要求高出0.1~0.2MPa，以保證閥門的正常運行。

設(shè)定壓力

通過旋動調(diào)節(jié)螺釘（或手輪），調(diào)整彈簧預(yù)緊力至所需的設(shè)定壓力。具體操作時，可以參考閥門銘牌或說明書中的指導(dǎo)。

緩慢開啟氮氣源

在完成設(shè)定壓力后，應(yīng)緩慢開啟氮氣源，并密切觀察壓力表的變化。閥門應(yīng)在設(shè)定的壓力點自動啟閉，這是驗證設(shè)定是否成功的重要步驟。

測試運行

最后，通過模擬壓力變化的情況，如微開罐頂放空閥，來驗證閥門是否能夠及時、準(zhǔn)確地響應(yīng)壓力變化。

03固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案維護與故障處理



▍ 定期維護

每月，應(yīng)檢查閥門的動作是否保持靈活，并清除膜片或波紋管上的雜質(zhì)，以確保其正常工作。此外，每半年還需校驗設(shè)定的壓力值，并仔細檢查密封件是否出現(xiàn)老化跡象。

▍ 常見故障及處理措施

若閥門出現(xiàn)不動作的情況，應(yīng)首先檢查膜片是否破損，彈簧是否卡澀，以及氣源是否暢通。若存在泄漏問題，可嘗試更換閥座密封件或緊固連接螺栓來解決。而若壓力波動過大，則需檢查設(shè)定的壓力值是否合理，或管路是否存在堵塞情況。

04固定頂罐氮封系統(tǒng)示意流程設(shè)計方案使用須知與示例參數(shù)



▍ 使用須知

在使用過程中，需確保氮氣的純度達到99.9%或以上，以避免因油、水或顆粒物雜質(zhì)的存在而影響閥門的正常工作。同時，應(yīng)避免在閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時長時間施加壓力，以防膜片因此受損。此外，若介質(zhì)為易燃易爆物質(zhì)，則必須選用防爆型的氮封閥以確保安全。

▍ 示例參數(shù)

設(shè)定壓力范圍：0.5~5kPa（可靈活調(diào)整）

適用溫度：-20℃至+80℃

接口尺寸：DN25至DN50（根據(jù)儲罐實際容量選定）

若需更詳盡的型號參數(shù)或安裝圖紙，請?zhí)峁┧x用閥門的品牌及具體工作狀況，以便我們?yōu)槟峁└鼘I(yè)的分析。