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石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范
自力式氮封閥裝置調(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)設定。
氮封閥通過監(jiān)測儲罐內(nèi)壓力的變化來自動調(diào)節(jié)惰性氣體的流入，保持儲罐頂部惰氣體層的穩(wěn)定。氮封閥的核心功能是調(diào)節(jié)儲罐頂部惰氣體層的壓力。當儲罐內(nèi)的壓力降至低于預設值時，氮封閥會感應到這一變化并自動開啟，允許惰性氣體流入。而一旦壓力回升至設定值，閥門便隨之關(guān)閉，停止惰性氣體的進一步流入。
▍ 石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范關(guān)鍵接口功能
此外，氮封閥依賴三個關(guān)鍵接口進行有效的壓力調(diào)節(jié)，分別是與儲罐的接口、惰性氣體源接口和出氣口連接儲罐的接口。其一，連接閥門與儲罐的接口，用于測量儲罐內(nèi)的壓力；其二，連接惰性氣體源與閥門的接口，作為惰性氣體的供應源；其三，連接閥門出氣口與儲罐的接口，確保為儲罐持續(xù)提供必要的惰性氣體。
儲罐的“氮封"已成為安全領域的重要議題，頻繁出現(xiàn)在安全檢查和事故報告中，凸顯了其在保障安全方面的核心地位。然而，由于部分人員對氮封的理解不足，導致在實際操作中未能正確設置或日常管理疏忽，使得氮封失去應有的作用，從而引發(fā)安全事故。例如，儲罐氮封的缺失可能導致爆燃和火災事故，山東峻辰新材料有限公司在RTO項目改造過程中，因停用了苯儲罐的氮封系統(tǒng)，導致儲罐內(nèi)浮頂上部空間與空氣接觸。這種接觸使得苯揮發(fā)氣體與空氣形成爆炸性混合物，一旦遇到焊接作業(yè)產(chǎn)生的電流或火花，便極易發(fā)生閃燃，進而引發(fā)儲罐起火。
那么，哪些類型的儲罐需要設置氮封，以及氮封應該如何正確設置和管理呢？根據(jù)《石油庫設計規(guī)范》GB 50074-2014第6.1.2條的規(guī)定，對于那些儲存沸點低于45℃或37.8℃且飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或低溫常壓儲罐，并需遵循一系列的規(guī)定來確保氮封的有效性。
02石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范氮封系統(tǒng)設計要求
▍ 儲罐類型選擇及要求
選擇儲罐類型需確保空氣隔離，采用氮封保護，并遵循溫度控制標準。1、在選用壓力儲罐或低壓儲罐的情況下，必須采取有效措施，防止空氣進入罐內(nèi)，同時確保罐內(nèi)排出的氣體能夠得到密閉回收處理。2、若選用低溫常壓儲罐，則應采取以下任一措施：a) 若選用內(nèi)浮頂儲罐，必須配備氮氣密封保護系統(tǒng)，并嚴格監(jiān)控儲存溫度，確保液體蒸氣壓不超過88kPa。b) 對于固定頂儲罐，同樣需要設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并確保儲存溫度低于液體的閃點5℃及以下。
▍ 氮封閥及相關(guān)壓力監(jiān)測
氮封閥的壓力設定需適中，安裝位置應靠近罐頂，需實時監(jiān)測壓力。在具體設置氮封時，《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設計規(guī)范》SH/T 3184-2017提供了指導性意見。規(guī)定氮封閥的壓力設定點應為儲罐正常操作壓力，且壓力設定值的選擇應使設定點處于可調(diào)范圍的中段，以確保能夠覆蓋最大操作壓力。《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設計規(guī)范》SH/T 3184-2017第4.2.2.8條明確規(guī)定，氮封閥的氮氣入口管道上必須設置壓力表，以實時監(jiān)測氮氣壓力。
02石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范氮封閥的作用與注意事項
▍ 工作原理與安全
氮封閥，作為調(diào)節(jié)儲罐頂部惰氣體層壓力的關(guān)鍵設備，其工作原理相當重要。氮封閥在壓力變化時自動開啟或關(guān)閉，保證儲罐安全。當儲罐內(nèi)壓力低于預設值時，氮封閥會感應到這一變化并自動開啟，允許惰性氣體流入。而當壓力回升至設定值時，閥門則會自動關(guān)閉，停止惰性氣體的進一步流入。這一系列動作，確保了儲罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定，從而保證了儲罐的安全與穩(wěn)定運行。
1、氮封閥裝置必須保持完好無損，同時確保惰性氣體的供應充足。一旦閥門出現(xiàn)故障或供應不足，儲罐內(nèi)的氧氣濃度可能會上升，這與蒸發(fā)介質(zhì)混合后可能產(chǎn)生易燃物質(zhì)，帶來安全隱患。
2、惰性氣體應通過有效輸送方式引入罐槽中，以確保其能夠均勻分布并達到預期效果。
3、必須嚴格防范任何可能污染惰性氣體的來源。惰性系統(tǒng)應配備適當?shù)某凉裨O備，以盡可能降低濕度，確保氣體質(zhì)量。
▍ 石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范維護性和特性
此外，氮封閥還具備以下現(xiàn)場可維護性和特性：材料多樣，包括不銹鋼金屬部件，以及Buna-N、Neoprene、Viton③、EDPMChemrazo或Kalreza等柔軟密封和墊圈產(chǎn)品；凈化技術(shù)，高凈化填充應用于高凈化產(chǎn)品，確保氣體純凈；專門設計，針對罐槽填充進行優(yōu)化，滿足特定需求；運行壓力范圍在10PSIG到200PSIG的供應壓力下有效工作；標準接口采用NPT入口和出口，方便連接；壓力平衡閥確保穩(wěn)定運行；法蘭連接選項有ANSI150磅或300磅，靈活選擇；補給管過濾器提供額外保護，確保氣體質(zhì)量；自力式結(jié)構(gòu)自動感應并調(diào)節(jié)填充氣體流入；設定點穩(wěn)定性不受供應壓力影響，保持一致；流量調(diào)整，通過多種尺寸的阻流器，輕松適應不同大小的儲罐。
自力式氮封閥工作原理
供氮裝置將設在罐頂?shù)娜狐c的介質(zhì)經(jīng)導壓管引入檢測機構(gòu)(7)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧(8)、預緊力相平衡。當罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，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；當罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，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)生一個作用力與預設彈簧(3)預緊力相平衡。當罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關(guān)閉閥門。
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 | |
法蘭標準 | ||
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
壓力設定范圍(KPa) | 0.4～0.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 27～33 |
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
設定值偏差±5% | 允許泄露量 | |
允許泄露量 | 標準型 | IV級（符合GB/T4312-92標準） |
嚴密型 | VI級（符合GB/T4312-92標準） | |
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 | |||
▍ 石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范法規(guī)和標準操作指南
遵循現(xiàn)有法規(guī)和標準以確保氮封系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在日常管理中，應遵循《關(guān)于進一步加強化學品罐區(qū)安全管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2014〕68號）第二（四）條的規(guī)定，確保有氮氣保護設施的儲罐的氮封系統(tǒng)始終完好可用。同時，《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設計規(guī)范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.4條也指出，氮封閥的壓力設定點應設置為儲罐的正常操作壓力，并確保壓力設定值的可調(diào)范圍適中，能夠覆蓋最大操作壓力。
氮封閥作為重要的工業(yè)設備，其正確安裝對于保障系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。下面將詳細介紹氮封閥的安裝方法及需要注意的事項。
一、石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范安裝前準備
1. 確認氮封閥的型號和規(guī)格與系統(tǒng)設計要求相符。
2. 檢查氮封閥的外觀是否完好，無損壞或變形。
3. 清理安裝現(xiàn)場，確保無雜物和灰塵，以免影響安裝質(zhì)量。
二、石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范安裝步驟
1. 將氮封閥放置在預定位置，確保閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。
2. 連接氮封閥的進出口管道，注意對齊管道中心線，避免產(chǎn)生應力。
3. 調(diào)整氮封閥的位置，使其與管道保持垂直或水平，確保密封性能。
4. 緊固連接螺栓，按照對角順序逐步擰緊，以防泄漏。
5. 連接氮封閥的控制線路，確保接線正確無誤。
三、石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范安裝后檢查
1. 檢查氮封閥的安裝位置是否牢固，無晃動現(xiàn)象。
2. 檢查進出口管道的連接是否緊密，無泄漏現(xiàn)象。
3. 測試氮封閥的開關(guān)功能，確保其靈活可靠。
4. 檢查控制線路的接線是否正確，確保氮封閥能夠正常接收控制信號。
四、石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范注意事項
1. 在安裝過程中，嚴禁使用蠻力或不當工具，以免損壞氮封閥。
2. 安裝時應避免雜物進入氮封閥內(nèi)部，以免影響其密封性能和使用壽命。
3. 安裝完成后，應對氮封閥進行全面的檢查和測試，確保其能夠正常運行。
4. 若在安裝過程中遇到問題，應及時聯(lián)系專業(yè)人員進行處理，切勿盲目操作。
通過遵循以上安裝方法和注意事項，可以確保氮封閥的正確安裝和有效運行，從而保障工業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
▍ 石油化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計規(guī)范氮封的重要性再強調(diào)
另外，《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》(SH/T3007-2014)第3.5條和第5.1.4條進一步規(guī)定了采用氮氣密封保護的可燃液體儲罐的操作壓力范圍，以及呼吸閥的排氣和進氣壓力要求。同時，第5.1.5條也明確指出了事故泄壓設備的開啟壓力和通氣需求。氮封技術(shù)可隔絕氧氣，控制壓力，對儲罐安全意義重大。這些規(guī)范共同構(gòu)成了氮封系統(tǒng)設計的完整框架和日常管理的關(guān)鍵指南。
氮封技術(shù)對于隔絕氧氣、抑制燃燒、保護物料、減少損失具有重要意義，同時還能有效平衡儲罐壓力、保護罐體結(jié)構(gòu)。因此，我們必須加深對氮封技術(shù)的理解，并強化其管理，以確保儲罐的安全與穩(wěn)定。
