固定頂儲罐自力式氮封閥應用案例

固定頂儲罐自力式氮封閥應用案例

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。

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

固定頂儲罐自力式氮封閥應用案例工作原理：

(1）氮氣密封閥關閉時，主閥活塞處于密封腔內(nèi)。當儲罐壓力等于或大于設定壓力時，推動隔膜上，氣導閥被推上去，在彈簧作用下上移，將氣導閥上的密封圈壓緊在閥座上，關閉控制氣體進口。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，閥門緊緊關閉。

(2）氮封閥開啟時泰科流體控制閥門，當儲罐壓力略低于設定壓力時，膜片因誘導壓力下降而下移，推動氣導閥門打開，氮氣通過孔板，氣體先導閥的出口進入儲罐，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，所以當罐體壓力略低于設定值時，專用閥芯室和主閥閥芯室的壓降很小，主閥保持關閉，氮氣僅從氣體進入罐體先導閥。



二、固定頂儲罐自力式氮封閥應用案例注意事項：

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。壓力可按分段設定，從0.5KPa調(diào) 至66 KPa以下。

氮封在工業(yè)上很常用，廣泛應用于化工、石化、制藥和食品等領域。儲罐氮封是一種向儲存容器與反應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)設計防火標準（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中。由于許多工藝與應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。在這種設計中，氮封閥的設定值和呼吸閥的呼及吸的設定值需合理選擇，氮封閥的設定值介于二者之間，呼吸閥設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用案例工藝設備或容器的氮封

對于不易密閉的工藝設備或儲罐，可以采用濃度控制的方式來實現(xiàn)氮封：設置在線氧分析儀，實時檢測設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
法蘭標準	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
設定值偏差	±5%
允許泄露量	VI級(符合GB/T4312-92標準)

 

固定頂儲罐自力式氮封閥應用案例優(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,設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。

d.采用無填料設計,閥桿所受磨擦力小、反應迅速、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用案例結構說明:

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,介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧、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,打開,使閥前氣體經(jīng)減壓閥,節(jié)流閥、進入主閥執(zhí)行機構上、下膜室,打開主閥閥芯,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,關閉指揮器閥芯、由于主閥執(zhí)行機構中的彈簧作用,關閉主閥,停止供氮。

泄氮裝置,該裝置采用內(nèi)反饋結構,介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構,介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預設彈簧預緊力相平衡。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,關閉閥門。



固定頂儲罐自力式氮封閥應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，對管道應進行清洗，介質(zhì)流向應與閥體箭頭指向一致。
（2) 為便于現(xiàn)場維修與操作，閥四周應留有適當?shù)目臻g。
（3）閥門應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)檢查結果而定。
（5）閥門平時維護，只有觀察閥后導壓器上的壓力表是否符合設計值要求即可。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用案例安裝應用圖



固定頂儲罐自力式氮封閥應用案例上例以貯罐1KPa為例

1、ZZDG-16B供氮閥的取壓位置應離貯罐(或緩沖罐)較近。
2、壓力表應置于取壓點不遠處，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）連接尺寸及標準
法蘭標準：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準制造。如ANSI、JIS、JPI等標準

四、相關規(guī)范是如何要求氮封系統(tǒng)的設置？

1.《氣封的設置》HG/T 20570.16-1995

2.《石油化工企業(yè)設計防火標準》（GB50160-2008）（2018年版）

6.2.2當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，應設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℃的重油固定頂罐應設置氮氣保護。

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)工程設計防火標準》（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罐、貯罐、過濾器等設備，為避免與氧氣形成爆炸性混合物，應采用氮封系統(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.《石油庫設計規(guī)范》（GB 50074-2014）

6.1.2及其條文解釋規(guī)定，當選用內(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，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。

當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，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應設置氮封保護系統(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，應設置氮封系統(tǒng)，防止空氣進入儲罐。

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