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化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案

由于液位和溫度變化或異常情況（如火災或系統故障）導致儲罐壓力變化，是通過氮封閥、蒸發氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥管理，防止儲罐超壓或真空時需要迅速釋放過大的正壓或負壓，以確保儲罐的安全。氮封閥由供氮裝置供氮閥和泄氮裝置泄氮閥兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內反饋的壓開型微壓調節閥組成。氮氣壓力一般設為100mmH2O.通過氮封裝置控制。本實用 涉及ー種閥門，尤其是一種帶指揮器的自力式壓カ調節閥。防止儲罐等容器出現過壓或負壓的方法是在容器頂部設置開口;此種情況下，再向容器內注入產品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產品排出時，空氣可流入容器內。但是進入儲罐內的空氣可能會污染產品，尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時，爆炸性氣體（或空氣）會在產品上方形成；此外，還有可能發生不良氣體與蒸氣的釋放。

ZZDQ自力式氮封閥主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內物料不被氮化及儲罐安全。氮封閥由ZZDQ快速泄放閥及ZZV自力式微壓調節閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。

罐區是整個石化化工、能源供應鏈中的重要設施且投資巨大，根據相關研究數據，儲罐事故占煉油廠和罐區事故的74%，其中12%被列為重大事故。而由于儲罐內經常會存儲著危險和易燃液體，一旦出現泄漏、溢流、爆炸等安全事件后果不堪設想。儲罐的安全性通常與儲罐壓力控制有關，的罐頂壓力控制數字化解決方案，幫助客戶及時了解儲罐的異常情況，提高設備可靠性、儲罐和人員的安全性。氮封閥無需外加能源，利用介質自身能量為動力源，自動控制閥門介質流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩定裝置。氮封閥控制精度高，調節壓差比大，特別適合微壓氣體控制。壓力設定值在指揮器上實現，方便、快捷、省時省力，可在運行狀態下通過調節彈簧連續設定。是本廠自主開發、研制的一套自力式微壓力控制系統，主要用于保持容器頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容器內物料與空氣直接接觸，防止物料揮發、被氧化，以及容器的安全。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。

一、化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案產品符合標準：

1.1產品參考標準

設計標準：IEC 60534,

閥體設計：ASME B16.34 ,

結構長度：IEC 60534-3-3,ISA-S75.03, ANSI/ISA-S75.1;

流量特性：IEC 60534-2-4;

閥體壓力試驗： ISO 5208,API 598，

閥座泄漏試驗：ANSI B16.104,

出廠性能試驗：IEC 60534,

1．2法蘭距

開發設計的自力式控制閥，DIN3202-F1《德標閥門結構長度》。與國際自力式控制閥廠家采用的法蘭距標準一致

1.3法蘭密封面形式

采用ANSI/ASTM B16.5、DIN1092，GB/T9119等標準，該標準與國際自力式控制閥廠家的產品的法蘭密封面形式一致。因此，在與管道的連接方面，自力式調節閥可與國際、著名自力式控制閥廠商的產品可以互換、通用。當然也可以根據用戶在儀表規格書中明確的法蘭連接標準及法蘭密封面形式供貨。

1.4產品主要技術性能：

基本誤差：±8%，先導帶指揮器可達±4%；

調壓比： 20：1，微壓可達1000：1；

泄漏等級，最高可達VI級。

流量特性：快開，根據需要也可做成等百分比、線性。

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案儲罐的超壓防護層

一般來說，儲罐需要三層壓力防護層，由不同設置點的壓力控制產品控制儲罐的呼吸，并防止超壓和失壓事件發生。 

第一層保護：氮封閥和蒸發氣回收閥

當儲罐液位降低或溫度降低，罐內氣體壓力稍低于氮封閥設定點時，氮封閥補氣，精確控制儲罐內微正壓，并能起到有效隔絕空氣和濕氣，提高罐內產品質量。當罐頂氣體壓力稍高于蒸發氣回收閥設定點時，蒸發氣回收閥開啟排放氣體，通過管道進入客戶的尾氣回收系統進行處理并重新利用，避免過多的或者過于頻繁的向大氣中排放氮氣與可揮發性有機物(VOCs)。 

第二層保護：呼吸閥

當罐內氣體壓力繼續上升時，蒸發氣回收閥已經無法通過排出部分氣體而使罐頂壓力恢復正常，呼吸閥的呼閥部分就會打開，排放過量氣體，降低罐頂壓力。呼閥并不會經常打開，因為大多數微量的氣體排放已經通過蒸發氣回收閥實現。 當罐內氣體降低，真空壓力高于吸閥設定值時，呼吸閥的吸閥開啟，吸入空氣，保證罐內氣體壓力正常。這就是第二層壓力保護措施。 

第三層保護：緊急泄放及緊急吸入閥

緊急泄放閥的超壓泄放功能通常在火災工況被啟用。在罐區發生火災時，罐外的溫度驟然上升，罐內大量氣體揮發，蒸發氣回收閥和呼吸閥的排放能力都不能滿足罐內壓力泄放的需求，緊急泄放閥會被打開。此產品口徑較大，一般為24英寸或者更大。當罐內壓力急劇減少或超真空時，吸閥吸入量無法滿足要求時，緊急吸入閥自動開啟，緊急吸入大量氣體。盡快使罐內恢復正常壓力。 

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案

2．1.閥體

閥體流道采用符合流體力學的S型等截面流道設計, 流阻性能好,介質不易產生渦流，閥座節流處的出口流道截面比閥座節流前的進口流道截面稍大，盡量減少介質在流過閥座節流處時閥后的壓降損失及閥體流道的阻力損失。因此，額定Cv流通能力大 。

2．2閥內件

2.1模塊化設計-多種類型閥內件可更換, 同一閥門可通過更換閥芯，即可實現不同的Cv和流量特性的變換。在某些工況也可更換低噪音、抗氣蝕閥內件

注：自力式閥流量特性一般為快開型，根據需要也可做成其它特性曲級

2.3.1取壓方式：本體取壓，或閥體外取壓，用戶無需另外接管，閥安裝即插即用。導向方式，閥芯形式，密封形式

導向方式，閥芯形式，密封形式

閥桿式軸向導向改進為套筒上導向方式，導向平穩， 同心度高。

不平衡閥芯設計改進為平衡閥芯設計，不平衡力大，會 使閥前、后壓力波動造成可調壓力波動大，導致閥調節精度性能 極差，平衡閥芯設計，閥前后壓力波動對閥調壓影響小，大大提拱閥的綜合性能。根據工況使用不同條件，米勒公司的平衡件種類繁多，有套筒平衡式，波紋管平衡式，活塞平衡式，膜片平衡式。

無保護的軟密封形式改進為有保護的軟密封+硬密封雙層密封結構設計，無保護的軟密封因流體不斷沖蝕，密封性能不久失郊，壽命短，有保護的軟密封+堿密封雙層設計，軟密封不直接受流體的沖蝕，密封性能持久，在軟密封失郊后，本公司生產的自力式壓力控制閥采用軟硬結合的密封方式,在大多數工況下,閥可調靜、動壓,閥密封性能良好。介質溫度達到250度以上時，本公司采用硬密封結構，密封面堆焊硬質合金。

創新的填料函設計填料函由原來單一“V"形填料函升級為整體、復合型結構，密封性好，摩擦力小，上放有防塵圈，可以防止外界粉塵等雜質進入填料函，從而引起閥桿劃傷.

PTFE填料有很好的抗腐蝕能力，優良的自潤滑性和很小的摩擦系數，密封比較好。增強PTFE強度高、耐磨、抗蠕變、導熱性能好。PTFE填料與RTFE填料組合使用，綜合了兩者的優點。各類帶指揮器式自力式閥先導式帶指揮器閥，先導啟動，閥流量通力大，直接作用式自力式控制閥常因閥流通能力不足，至閥后壓力提高不到要求的設定值，改用帶指揮器作用自力式控制閥往往能達到要求，此類案例時有發生，大口徑閥自力式控制閥，本公司建議均用帶指揮器作用式自力式控制閥，同時精度也高于直接壓力作用式自力式壓力控制閥。本公司有各類滿足不同工況要求指揮器。壓力執行器種類多氣體蒸汽低噪音閥芯設計,微小流量V槽設計，液氨、氣氨類可溶式橡膠制品介質，專用PTFE復合膜片等，

3．1化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案訂對工藝不同要求,出具專業解決方案。

本公司對一工程氮封系改造案例

原工況參數及閥現狀，供氮DN25，氮氣7BAR,減壓至0.2BAR,泄氮DN25控制閥前,泄氮壓力0.4BAR,呼吸閥是設定-0.008BAR吸氣~0.45BAR排氣,現在罐子扁得嚴重.

分析原因：罐子扁嚴重,內扁則表明罐內出現真空狀態,真空度越大內扁越嚴重,外扁則表面閥罐內壓力偏高. 內扁表明氮氣流量供入不足,外扁表明氮氣泄氮流量不足,泄氮不及時.罐內氮氣設定壓力高.,原自力式供氮閥,閥門為直接作用型自力式壓力閥,閥門流通能力小,閥門開啟度與壓力成正比,壓力滯后,瞬時流量小,閥門且縮徑結構,構成供氮流量不足,改用先導型自力式氮封閥結構,閥門流通能力強,先導微作用下,閥門全啟式結構,壓力反映迅速.無真空壓力死區.泄氮閥,由于罐內氮氣壓力偏小,同等質量流量下,閥門口徑偏小,,造成泄氮不及時,罐內壓力偏大.,閥后泄氮閥,宜選用DN50閥,確保泄氮及時.工藝方案不合理,罐內氮封裝置,罐內氮氣壓力不宜設定太大,原罐內壓力設定為20KPA偏大.改進工藝方案及工藝流程

以下就基本原理,工藝方案,工藝流程來分析技術方案解決.

氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于1KPa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。儲罐氮封系統裝置使用的氮氣純度不宜低于99.96%，氮氣壓力宜為0.2~0.6MPa。

3．1．2化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案工藝方案

1.內浮頂儲罐改造

1）封堵儲罐罐壁（頂）的通氣口。

2）核算罐頂呼吸閥是否滿足設置氮封后的需求。呼吸閥的數量及規格按照《石油化工儲運系統罐區設計

規范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應考慮氮封閥不能關閉時的進氣量等因素。

3）在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。

4）量油孔應加導向管，確保量油作業時不影響氮封壓力。

5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。

3．1．3化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案工藝流程

1）在每臺儲罐上設置先導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氣相空間壓力

在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.5KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于1KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣；當氮封閥需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣，壓力高于4KPa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。

2）當氮封閥事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過4Kpa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排；當氮封閥事故失靈不能及時開啟時，造成罐內壓力降低至-0.3Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空氣，確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-0.5Kpa）。

3）為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限（5Kpa）。

4）當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.

5）若在相同油品儲罐之間設置有氣相聯通管道，每臺儲罐出口均應設置阻火器，以防止事故擴大。

6）阻火器應選用安全性能滿足要求的產品，且阻力降不應大于0.3KPa。

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案

氮封裝置由供氮閥、泄氮閥、 呼吸閥 組成，供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮閥由內反饋的壓開型微壓調節閥組成，氮氣壓力一般設為100mmH2O，

通過氮封裝置精確控制。當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內壓力升至高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氮閥壓力設定點時，自動關閉。

當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內注入氮氣，使罐內壓力上升，升至供氮閥壓力設定點，自動關閉。

氮封裝置-氮封閥（帶指揮器自力式壓力調節閥）零件材料

零件名稱材料：閥體：ZG230-Ni9Ti 、ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti
閥芯：1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
膜片：丁腈橡膠夾增強滌綸織物

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案主要技術參數

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案規格及重量外形尺寸

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案綜合以上所述,我方按以下方案,附方案簡易圖

4．3設備在制造過程中的主要檢驗和試驗如下

4．3．1采購鑄件必須具體質保書，提供原材料成分分析、機械力學性能試驗值，鑄件符合標準，本廠進行理化檢驗、同時外觀檢驗、主要尺寸檢驗、水壓強度試驗、理化檢驗，檢驗合格入庫轉入生產。同時鑄件必須退火處理、拋丸處理，本項主要針對閥體、閥蓋。

4．3．2 熱處理檢驗、原材料椴件、棒材、零件要求熱處理的必須進行熱處理檢驗。

4．3．3生產過程中對主要零件、承壓件（包括螺栓、螺母）受控、標識代碼。

4．3．4密封面堆焊硬質合金的必須進行無損探傷檢驗，密封配合面進行著色檢驗。

4．3．5閥體、閥蓋有補焊的也必須進行無損探傷檢驗。

4．3．6裝配后對閥門進行泄漏量試驗、同時整機調試，符合產品制造標準。

1．3．7閥體、閥蓋進行除銹、油漆處理

1．3．8包裝出廠

4．3加工工藝及閥芯、閥座處理、檢測手段。

4．3．1加工工藝

a.閥體、閥蓋均采精密鑄造，無鑄造缺陷。

b.閥芯閥座采用數控車床加工，精度高、表面光亮。

4．3．2閥芯、閥座處理

閥芯導向部分長，同心度高，防止閥芯在流體沖擊下振動。硬密封閥芯、閥座密封面經過硬化處理，部分堆焊司太萊合金或噴涂技術，提高密封性能。

軟密封密封件，要仔細觀察沒有影響其密封性能缺陷。

4．3．2檢測手段

a．對于壓力執行機構，總裝前必須經氣密性實驗檢測。

b.閥體和閥蓋經1.5倍公稱壓力的試驗，壓力進行不少于5min的耐壓強度試驗。

c.填料函及其他連接處，經1.1倍公稱壓力檢測密封性，無滲漏現象。

d.公司具有一套完整的壓力測試裝置，每臺自力式控制閥要模擬工況要件，對壓力參數進行設定及調試

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案阻止火焰傳播解決方案

儲罐內儲存介質為易揮發性可燃介質時，為防止外部火焰進入儲罐或阻止火焰在設備、管道間蔓延，需安裝阻火器。艾默生可根據實際需求，提供管末端阻火器、管道式阻爆燃阻火器及阻非穩態爆轟型阻火器，確保外界火源不會進入到罐內，避免儲罐內部起火。

結合所有以上產品可以精確的控制儲罐壓力，在超壓、失壓和火焰發生時對儲罐進行的保護。 

無線遠程監測

在罐頂閥門上安裝無線儀表，為用戶提供遠程監控和即時反饋，幫助用戶及時發現閥門異常狀況，盡早做閥門維護，防止事故的發生，提高罐區安全。呼吸閥和緊急泄放閥提供遠程監控選項，包括接近傳感器和無線變送器。接近傳感器檢測泄放閥的移動，“打開"或“關閉"信號由無線變送器接收，并可通過。

先進的數字化管理和監測儲罐壓力

儲罐罐頂壓力控制一般容易被忽略，一旦發生事故，后果極其嚴重。此外，采用先進的儲罐壓力控制方案，大大減少罐內的產品損失，減少排放，避免了因過量排放造成的社會負面評價、減少環保違規造成的罰款，有效幫助企業達到企業績效。

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案閥門的安裝與維護：

1、閥門安裝：

　　（1）安裝前須檢查產品型號、位號及規格是否吻合，檢查整機零件是否缺損與松動。

　　（2）在安裝前，對管道應進行清洗，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）閥門安裝前，應先清洗管道。

　　（4）安裝場地應考慮到人員設備的安全，既便于操作，又有利于拆裝與維護。

　　（5）閥門應正立垂直安裝在水平管道上，不得已時可傾斜安裝，盡量避免水平安裝，閥自重量較大或有振動的場合，要用支撐架。

　　（6）介質流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。氣源應干燥、無油。閥門應在環境溫度-20~55℃場所使用。 

2、化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案閥門維護：

　　（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，再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）閥座：密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行，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，只能換新。

　　（5）推桿、導向與密封表面的損壞：對反作用執行機構必須換新，而對正作用執行機構，可用適當的修理后使用。

　　（6）壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

　　（7）易損零件：填料、密封墊片與O型圈，每次檢修時，全部換新。閥芯、膜片必須檢查是否有預示將來可能發生的裂紋、老化與腐蝕痕跡，根據檢查結果，決定是否更換，但膜片使用期一般最多2-3年。

（8） 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，可準確地調整填料壓緊力、閥芯關閉位置。

化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案閥門訂貨須知：

訂貨時請填寫《規格書》或注明以下內容：

1、若訂貨前未選定型號，請向我們提供使用參數：

　　（1）公稱通徑DN(mm）；

　　（2）公稱壓力（Mpa或bar）；

　　（3）流體性質（包括介質溫度、粘度或酸堿性）；

　　（4）閥前與閥后壓力（壓差）；

　　（5）流量特性要求；

　　（6）閥體、閥芯材料；

　　（7）連接形式；

　　（8）驅動方式（提供氣源壓力、驅動電壓）；

　　（9）配套附件（氣動閥門建議用戶安裝空氣過濾器三聯件與二位五通電磁閥 ）；

　　（10）現場工況。

2、 若已經由設計單位選定我公司的產品型號，請按型號直接向我司生產部訂購； 

3、 當使用的場合非常重要或管路比較復雜時，請您盡量提供設計圖紙和詳細參數，由我們的專家為您審核把關。