上海申弘阀门有限公司
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化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范
氮封阀无需外加能源，利用介质自身能量为动力源，自动控制阀门介质流量，使阀后压力保持恒定的压力稳定装置。氮封阀控制精度高，调节压差比大，特别适合微压气体控制。压力设定值在指挥器上实现，方便、快捷、省时省力，可在运行状态下通过调节弹簧连续设定。是本厂自主开发、研制的一套自力式微压力控制系统，主要用于保持容器顶部保护气(一般为氮气)的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止物料挥发、被氧化，以及容器的安全。该产品具有节能、动作灵敏、运行可靠、操作与维修方便等特点。广泛应用于石油、化工等行业。
氮封阀由供氮装置供氮阀和泄氮装置泄氮阀两部分组成。供氮装置由指挥器和主阀两部分组成；泄氮装置由内反馈的压开型微压调节阀组成。氮气压力一般设为100mmH2O.通过氮封装置控制。本实用 涉及ー种阀门，尤其是一种带指挥器的自力式压カ调节阀。防止储罐等容器出现过压或负压的方法是在容器顶部设置开口;此种情况下，再向容器内注入产品时，任何的多余空气或气体可自由离开容器；相反当产品排出时，空气可流入容器内。但是进入储罐内的空气可能会污染产品，尤其是当储罐中存储的是有机溶液与碳氢物时，爆炸性气体（或空气）会在产品上方形成；此外，还有可能发生不良气体与蒸气的释放。
ZZDQ自力式氮封阀主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，以保护罐内物料不被氮化及储罐安全。氮封阀由ZZDQ快速泄放阀及ZZV自力式微压调节阀两大部分组成。快速泄放阀由压力控制器及ZMQ-16K型单座切断阀组成。储罐内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。微压调节阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因微压调节阀必须使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场压力较高，必须安装ZZYP型压力调节阀将压力调节阀将压力降低至0.1Mpa以下才可使用。公称压力0.1Mpa，压力可按分段设定，从0.5Kpa 至66 Kpa以下，介质温度温度≤80℃。
化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范产品特点
（1）无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便又节约能源，降低成本。
（2）氮封装置供氮，泄氮压力设定方便，可在连续经营的条件下进行。
（3）压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小、动作灵敏、装置工作平衡。
（4）采用无填料设计，阀杆所受磨擦力小、反应迅速、控制精度高。
（5）供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1，减压效果好、控制精度高。
（6）为确保储罐的安全，需在罐顶设置呼吸阀。
（7）呼吸阀公起安全作用，避免了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。
化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范产品特点
无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便，又节约能源，降低成本；
氮封阀压力设定方便，可在连续生产的条件下进行；
压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作灵敏，装置工作平稳；
采用无填料设计，阀杆所受摩擦力小，反应迅速，控制精度高；
供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1,减压效果好，控制精度高；
为确保储罐的安全，需在罐顶设置呼吸阀；
呼吸阀仅起安全作用，避免了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。
什么时候需要设氮封措施及化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范？
氮封装置主要用于储罐顶部，维持储罐的微正压，隔离物料与外界接触，减少物料的挥发和浪费，保护储罐安全。是否设氮封设施和氮封阀参考如下规定：
1）SH/T3007《石油化工储运系统罐区设计规范》
第4.2.5条“其他甲B、乙A类液体化工品有特殊储存需要时，可以选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于100m3 的卧式储罐，但应采取下列措施之一：
——设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，密闭收集处理罐内排出的气体；
——设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于闪点5℃及以下"。
第4.2.10条“储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐不应大于10000m3，且应设置氮气或其他惰性气体密封保护系统"。
2）《石油化工储运罐区VOCs治理项目指导意见》规定：“甲B、乙A类中间原料储罐、芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐、排放气中含有较高浓度油气和硫化物等需对排放气体进行收集治理的储罐应设置氮气密封系统"。
3）其他为防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全或防止储罐内物料与氧接触氧化或发生化学反应等场合。
化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范的基本原理
在储罐上设置氮封系统，维持罐内气相空间压力在工艺要求范围（以VOCs项目为例，如0.2～0.5KPa）左右，当气相空间压力高于设定值（例如0.4KPa）时，氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于设定值（例如0.4KPa）时，氮封阀开启，开始补充氮气。
储罐氮封系统使用的氮气纯度不宜低于99.96%，氮气压力宜为0.5～0.7MPa。氮封阀一般供氮压力在300－800KPa左右，氮封设定压力1KPa，泄氮压力3KPa,呼吸阀呼气压力5KPa,吸气-0.8kpa;（注：供氮阀入口氮气压力必须≥300KPa；当低于300KPa时，供氮阀不起作用；当供氮阀入口压力为零时，供氮阀处于开启状态。供氮阀入口氮气压力必须≤1MPa，当氮气压力≥1MPa时，请在供氮阀前加装ZZY型自力式减压阀进行减压。
罐顶呼吸阀仅起安全作用，是在主阀失灵，导致罐内压力过高或过低时，起到安全作用，在正常情况下不工作；
泄氮阀安装在罐顶，口径一般与进液阀口径一致；
化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范选用注意事项
1）氮封阀宜选用先导型或自力式开关型氮封阀
2）根据阀前和阀后压力确定阀门的公称压力
3）阀门口径应根据阀门的流量-压力曲线和进罐最大氮气流量及压力确定。
4）设定开启/关闭压差不应大于0.2KPa
5）一般有直通式法兰连接和角式法兰连接（入口水平，出口垂直向下）两种形式，优先选用角式法兰连接。
6）阀门应带过滤器。
为什么要用专业化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范？
目前专业氮封阀多为先导式氮封阀，该阀有如下特点：
1）隔绝空气和水分（产品的完整性）。
2）使蒸汽空间的氧含量低于可燃范围。
3）提高蒸汽浓度，所以蒸汽浓度超出了可燃范围。
4）稀释有毒气体浓度达到安全排放水平（环境保护）。
5）储罐内部的腐蚀防护。
6）储罐建造标准的要求。
7）快速开关，无偏差。
8）大通量。
9）紧密关断、故障关。
10）低的压力设定点。
公称通径DN(mm) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | |
额定流量 系数Kv | ZZCP/ZZVP | 8 | 11 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 |
ZZCN | 53 | 83 | |||||||
额定行程(mm) | 6 | 8 | 10 | 15 | 20 | ||||
公称压力PN(MPa) | 0.10 1.0 | ||||||||
差压调节范围(kPa) | 0.5～5.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 26～33 31～38 36～44 42～51 49～58 56～66 64～78 76～90 8～100 | ||||||||
介质温度(℃) | ≤ 80 | ||||||||
调节精度(％) | ≤ 10 | ||||||||
允许泄漏 量(l/h) | ZZCP/ZZVP | 10 -4 X阀额定容量(Ⅳ级) | |||||||
ZZCN | 5X10 -3 X阀额定容量( II级) | ||||||||
DN | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | |
A | 308 | 394 | 308 | 394 | 308 | 394 | 394 | 394 | |
H | ZZCP/ZZVP | 376 | 465 | 365 | 445 | 445 | 490 | 490 | 510 |
ZZCN | 536 | 536 | |||||||
L | ZZCP/ZZVP | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 |
ZZCN | 222 | 222 | |||||||
重量 G(Kg) | 12 | 13 | 15 | 17 | 20 | 28 | 38 | 43 | |
导压管螺纹接头 | M16X1.5 | ||||||||
化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范主要技术参数
| 公称通径(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 阀座直径(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
| 额定流量系数Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 |
| 压力调节范围 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | |||||||||||
| 公称压力PN | 1.0、1.6 MPa | |||||||||||
| 被调介质温度 | 80、200 ℃ | |||||||||||
| 流量特性 | 快开型 | |||||||||||
| 调节精度 | ≤5% | |||||||||||
| 允许压降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | |||||||
| 薄膜有效面积(C㎡) | 200 | 280 | 400 | |||||||||
| 允许泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV级 | |||||||||||
| 阀盖形式 | 标准型 (整体式) | |||||||||||
| 压盖型式 | 螺栓压紧式 | |||||||||||
| 密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉纺织填料、石墨填料 | |||||||||||
| 阀芯形式 | 单座型阀芯 | |||||||||||
| 流量特性 | 直线性 | |||||||||||
目前化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范在使用中存在问题分析
经常会有一线维护人员反应氮封阀使用效果不好，是真的产品缺陷导致还是有其他原因呢？经勘察现场和交流发现绝大多数都是设计不合理、施工不规范、安装不合理、维护不到位所致。有如下问题和经验希望引起大家的重视：
1）导压管不应太长，建议不超过4米。
2）导压管应自阀体（先导阀体接导压管位置）向储罐倾斜，以防特殊情况下导压管内有水或其他冷凝物，可顺流至罐内。
3）工艺专业应按要求合理设定氮封阀关闭设定值，自控专业合理选择弹簧调压范围。
4）严把施工质量，确保按图纸和产品说明书要求进行施工，尽量减少弯头，提高取压精度。
5）氮封阀和罐顶压力变送器不应共用1个取压口，建议分开。
6）现场维护人员应熟悉所用产品，正确维护和操作。
7）安装前对氮气管道进行吹扫，以清除尘土、沙粒，避免堵塞管道，有条件的时候最好在氮封阀入口加装一个主线过滤器，过滤器约5～40μm，其流通能力至少大于等于阀的流通能力。
8）取压管线在靠近主氮气管线一侧宜设置一道截止阀或球阀。
9）合理选择和设定氮封阀关闭压力值的范围，避免和呼吸阀开启压力产生交集，防止氮封阀不关闭一直补气（浪费氮气、串气），呼吸阀不关闭一直排放（介质浪费、火灾隐患）。
化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范设定点可以调整吗？如何调整？
1）首先应确保弹簧范围是否在要求的设定点内，如果不在设定点内的则需要更换弹簧组件！为使石油制品、化学品等储罐气封系统压カ稳定在设定范围内，通常是通过加装自力式压カ调节阀实现对储罐内压カ进行自动调节控制，以保护系统安全运行。现有的氮封阀结构复杂，零部件数量多，装配难度大。在压力补偿时不能消除压カ波动对设 精度的影响，调节稳定性较差。无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源引入执行机构控制阀芯位置，改变两端的压差和流量，使阀前（或阀后）压力稳定。具有动作灵敏，密封性好，压力设 波动力小等优点， 应用于气体、液体及蒸汽介质减压稳压或泄压稳压的自动控制。
2）化工罐区氮封阀泄氮阀呼吸阀设计规范设定点调整步骤：
打开顶部调节螺栓保护套→往上旋转调节螺栓→储罐里的压力开始泄放→在储罐压力开始泄放的同时观察氮封阀是在哪个压力点开始补氮和关闭工作的，（如设定点高于要求的设定点，继续以上操作，直至调整到所需的设定点，如设定点低于要求的设定点则往下旋转调节螺栓，直至调整到规定的设定点）→确认为工艺所需要的设定点后，需要锁紧调整螺母，保持定压→如果弹簧范围在设定点内，经过调整设定点无法达到设定值，那么需要购买氮封阀内部组件进行更换，可能氮封阀内部组件已经开始老化。
