大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范

大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范

在儲罐上設置氮封系統裝置，用于維持罐內氣相空間壓力。假設：供氮閥壓力是 1.2KPa（可根據實際工 況需求選擇壓力設定點），當氣相空間壓力高于 1.4KPa 時，供氮閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。假設：泄氮閥壓力設定點是 3KPa（可根據實際工況需求 選擇壓力設定點）,當氣相空間壓力高于 3KPa 時，泄氮閥開啟，泄放罐內壓力至 3KPa 以內。氮封系統裝 置主要起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作用。 儲罐氮封系統裝置使用的氮氣純度不宜低于 99.96%，可根據實際現場工況及用途選擇合適氮封系統裝置。

氮封裝置被廣泛應用于儲罐的頂部，其核心作用是維持儲罐的微正壓狀態，從而有效隔離罐內物料與外界環境的接觸。這一設計不僅減少了物料的揮發和浪費，還有助于保護儲罐的安全。在儲罐上安裝氮封系統后，系統會持續監控罐內氣相空間的壓力，并維持在0.2-0.5kPa的范圍內。

一旦氣相空間壓力超過0.5kPa，氮封閥會自動關閉，停止氮氣的供應；而當氣相空間壓力降至0.2kPa以下時，氮封閥則會開啟，補充氮氣，確保儲罐在運行過程中不會吸入空氣，進而防止形成可能引發爆炸的氣體。此外，儲罐氮封系統所使用的氮氣純度應不低于99.96%，且氮氣壓力宜控制在0.5~0.6 MPa范圍內。



02大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范儲罐氮封的設置要求

在設置儲罐氮封時，是否配備氮封設施及氮封閥需遵循相關規范。

這些規定旨在確保儲罐的安全、穩定運行，以及減少物料的揮發和浪費。通過合理配置氮封系統，可以有效隔離罐內物料與外界環境，從而防止形成可能引發爆炸的氣體。同時，系統持續監控儲罐氣相空間的壓力，確保其維持在安全范圍內，進一步保障儲罐的安全。

根據SH/T3007《石油化工儲運系統罐區設計規范》的相關條款，對于其他甲B、乙A類液體化工品，若存在特殊儲存需求，可以選擇固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不超過100m³的臥式儲罐。但必須采取以下措施之一：一是設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，以密閉方式收集和處理罐內排出的氣體；二是控制儲存溫度低于閃點5℃及以下。此外，該規范還明確規定，儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐的容量不應超過10000m³，并應配備氮氣或其他惰性氣體密封保護系統。

根據《石油化工儲運罐區VOCs治理項目指導意見》的要求，甲B、乙A類中間原料儲罐、芳烴類儲罐、輕污油儲罐、酸性水罐以及排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需治理的儲罐，都應設置氮氣密封系統。

此外，在防止儲罐揮發性有毒或可燃氣體外泄、防止儲罐內物料與氧氣接觸發生氧化或化學反應等場合，也需要設置儲罐氮封系統。

03大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范儲罐氮封工藝流程



? 正常情況下的氮封

在每臺儲罐上配備先導式氮封閥組和限流孔板旁路。在正常情況下，通過氮封閥組維持罐內氣相空間的壓力在0.2至0.5kPa的范圍內。當氣相空間壓力超過0.5kPa時，氮封閥會自動關閉，停止氮氣供應；而當壓力降至0.2kPa以下時，氮封閥會開啟，補充氮氣。若氮封閥需要檢修或出現故障，則可通過限流孔板旁路向儲罐內補充氮氣。當罐內壓力超過1.5kPa時，通過帶阻火器的呼吸閥將多余氣體排出（短期連續補充氮氣）。

? 使用呼吸閥的安全排放

在氮封閥出現故障無法及時關閉，導致罐內壓力超過1.5kPa的情況下，呼吸閥會啟動，通過帶阻火器的裝置將多余氣體排出罐外。同樣地，若氮封閥因故障無法及時開啟，使罐內壓力降至-0.3kPa以下，呼吸閥同樣會動作，通過帶阻火器的裝置向罐內補充空氣，從而確保罐內壓力不低于設計壓力低限-0.5kPa。

? 旁路補充氮氣操作

為了保障氮封儲罐在事故情況下的安全排放，必須在儲罐上配備緊急泄放閥，并且其定壓值不得超過儲罐的設計壓力上限，即2.0kPa。

在需要補充氮氣時，應通過限流孔板旁路進行，并確保流量與油品出罐流量相當。氮氣管道的規格為DN50mm，且操作壓力維持在0.5MPa。

? 阻火器的使用要求

若儲罐間通過氣相連通管道相連，則每臺儲罐的氣相出口管道都必須安裝阻火器，以遏制事故的進一步發展。所選用的阻火器必須滿足安全性能要求，且其阻力降不得超過0.3kPa。

? 不同氮封方式的示例

圖-1展示了一種簡易的固定頂罐氮封方式。在此設計中，需合理設定氮封閥與呼吸閥的參數。氮封閥的設定值應位于呼吸閥的呼氣與吸氣設定值之間，而呼吸閥的設定值大小則直接關系到氮氣的消耗量。

對于常壓罐或容器，另一種氮封方式如圖-2所示，它通過精確控制進口（氮氣進入）和出口（氣相放空）的壓力來實現氮封效果。在罐內，始終維持著一定的壓力，且該壓力最高不會超過10KPa（表壓）。

大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范

 



 

供氮閥：

指揮器操作自力式壓力調節閥，是一種無須外來能源，利用被調介質自身的壓力變化達到自動調節 和穩定閥后壓力為設定值的節能型壓力調節閥。
該閥壓力設定在指揮器上實現，方便、快捷，壓力設定值在運行中也可隨意調整；控制精度高，可比一般 ZZY 型直接操作自力式壓力調節閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。

泄氮閥：

◇ 一般供氮氣壓力在 3×10^5-10×10^5Pa 之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致
◇ 一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影 響設備的使用壽命。
◇ 該裝置廣泛應用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業部門中用作生產過程的自動調節。

是本廠自主開發、研制的一套自力式微壓力控制系統，主要用于保持容量頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容量內物料與空氣直接按觸，防止物料揮發、被氧化，以及容器的安全。特別適用于各類大型儲罐的氣封保護系統。該產品具有節能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。廣泛應用于石油、化工等行業。

■ 特點

·無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便，又節約能源，降低成本；
·氮封裝置供氮、泄氮壓力設定方便，可在連續生產的條件下進行；
·壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作靈敏，裝置工作平穩；
·采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小，反應迅速，控制精度高；
·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；
·為確保儲罐的安全，需在罐頂設置呼吸閥；
·呼吸閥僅起安全作用，避免了常規氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。
 



■ 大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范主要零件材料

閥  體：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti
閥內件：1Cr18Ni9Ti
膜  蓋：A3、1Cr18Ni9Ti
膜  片：夾增強滌綸織物丁腈橡膠、氟橡膠
彈  簧：60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti
﹡根據用戶要求，閥體、閥內件、膜蓋可采用其它牌號材質。

1 供氮裝置主要技術參數及性能指標



公稱通徑DN（mm）	25									32	40	50	65	80	100
閥座直徑dn（mm）	5	6	7	8	10	12	15	20	25	32	40	50	65	80	100
額定流量系數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(mm)	8									10		14	20		25
流量特性	快開
壓力調節范圍（kPa）	0.4～5.5、5～10、9～14、13～19、18～24、22～28 27～33、31～38、36～44、42～51、49～58、56～66
公稱壓力PN（MPa）	1.6  2.5  4.0
被調介質溫度(℃)	≤80
調節精度(％)	±5％
允許泄漏等級	標準級：Ⅳ級(GB/T4213-92)  嚴密型：Ⅵ級（GB/T4213-92）

2泄氨裝置主要技術參數及性能指標



公稱通徑DN（mm）	20	25	32	40	50	65	80	100
額定流量系數Kv	6.9	11	30	30	48	75	80	190
額定行程L(mm)	8		10		14	20		25
流量特性	快開
壓力調節范圍（kPa）	0.4～5.5、5～10、9～14、13～19、18～24、22～28 27～33、31～38、36～44、42～51、49～58、56～66
公稱壓力PN（MPa）	0.1
被調介質溫度(℃)	≤80
調節精度(％)	±5％
允許泄漏等級	標準級：Ⅳ級(GB/T4213-92)  嚴密型：Ⅵ級（GB/T4213-92）

■ 大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范說明

·一般供氮氣壓力在3×105～10×105Pa之間；
·罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作；
·泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般在進液閥口徑一致；
·一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影響設備使用壽命。
·若用戶工況有與選型手冊有異，望來電與本廠技術開發部聯系，協商解決。■ 連接尺寸及標準·連接方式：法蘭、螺紋
·法蘭端面距：按GB12221-89標準
·法蘭標準：按GB/T9113-2000標準
·法蘭面型式：RF
·執行機構氣信號接口：M16×1.5
  注：以上數據可根據用戶需要加工制造。



大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范安裝、維護與調試

1、安裝

（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，其中指揮器膜片直接 承受介質壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器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。

（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。

注意：根據現場安裝經驗，氮封閥在安裝時，應先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆粒卡壞閥門內部件，而影響正常使用。見下圖

（7） 罐頂安裝時，若不具備安裝支撐氮封系統裝置重量條件的情況下，可不設計或少設計安裝 截止閥等輔助型開關閥門。以減輕罐頂安裝重量。（若安裝條件允許或必須設有應急措施 的工況，請務必按國家標準管路設計安裝施工）氮封系統裝置罐頂安裝示意圖，見下圖

（8） 地面安裝，在不考慮承重的地面安裝方式中，可將管路設計的更標準化。旁通可在氮封系統 裝置故障時，人工應急操作使用。關閉帶指揮器自力式調節閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖，見以下

（9） 內襯式氮封系統裝置安裝，內襯氮封閥屬微壓式壓力調節閥，閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道應設計一級減壓閥（帶指揮器自力式調節閥），一級減壓閥不屬于微壓調節 閥，控制壓力一般遠大于罐內壓力，不存在罐內壓力倒流現象，故無需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內襯式氮封系統裝置。內襯式氮封系統裝置安裝方式示意圖，見以下



2、大型罐區充氮閥泄氮閥系統設計規范 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：填料、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預 示將來可能發生裂紋、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、 調試

所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調節螺母的操作而得到調整，打開頂部的防塵蓋，用扳手 調整調節螺母。順時針方向旋轉使壓力增大，逆時針旋轉則壓力減小。安裝在壓力調節閥后的壓力 表，可使工作人員借以觀察調整后的壓力給定值。