危险化学品储罐氮封系统应用案例

设定氮封系统中各阀(氮封阀,泄氮阀,呼吸阀)的压力,可避免氮封失效.泄氮阀和氮封阀分别起"呼","吸"作用,呼吸阀仅起安全保护作用.分别从氮封系统适用工况,设计原则,供气量计算,注意事项等方面进行了详细阐述,通过对氮封系统的合理设计,可规避安全风险,降低事故概率.无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源引入压力阀的指挥器以控制供氮阀阀芯位置，改变流经供氮阀ZZYVP-16阀门的介质流量，使氮封阀ZZYVP阀门后端压力保持恒定。公称压力有1.0、1.6Mpa;压力分段调节从0.5至1000Kpa,工作温度0～100℃；法兰标准按GB9113-88，凸面法兰结构长度按GB12221-89标准。氮封装置（氮封阀）常规情况是由供氮阀、泄氮阀和呼吸阀三大部份组成。

当罐内压力升高（进物料时、液位上升）超过供氮阀设定值时，供氮阀关闭，到达泄氮阀设定压力时泄氮阀打开，将罐内多余压力快速泄放。在储罐内压力降低时，泄氮阀处于关闭状态，供氮阀打开，向罐内注入氮气并保证储罐处于微正压的状态。供氮阀氮气源压力保持在0.2~0.8MPa之间的一个固定值，现场压力较高时，可在供氮阀前安装一台自力式调压阀将压力减至0.2~0.8MPa之间，以提高可靠性和使用效果。我们在实际工作中发现的典型的、重复性的技术问题中，氮封系统问题占比1.74%。我们结合现场实例向大家分享一下危险化学品储罐氮封系统问题。

危险化学品储罐氮封系统应用案例Part 1 ：氮封系统的作用

《气封的设置》（HG/T 20570.16-95）第1.0.1.1条款：为防止储罐内物料因与进入的外界气体(空气)接触而被污染变质或与外界进入的气体(空气)发生化学和(或)生物反应，常需设置气封系统。用气封气使储罐内维持一定压力(正压)，防止储罐内物料与外界气体接触。

危险化学品储罐氮封系统应用案例Part 2 ：氮封系统的设置

《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》（GB 50160-2008 2018版）

第6.2.2.1条款：储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。当单罐容积小于或等于5000m3的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。

第6.2.4A条款：储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护。

《精细化工企业工程设计防火标准》（GB 51283-2020）

第6.2.2条款：单罐容积不小于100m3的甲B、乙A类液体储存应选用内浮顶罐。当采用易熔材质制作浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。采用固定顶罐或低压罐时，应采用氮气或惰性气体密封，并采取减少日晒升温的措施。

《煤化工工程设计防火标准》（GB 51428-2021）

第7.2.2条款：储存沸点低于45℃或真实蒸气压不小于76.6kPa的甲B类液体，应选用压力储罐、低压储罐或降温常压储罐，并应符合下列规定：

1 选用压力储罐或低压储罐时，应设置氮气密封保护系统，并应密闭回收处理罐内排出的气体；

2 选用降温常压储罐时，应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下，并应设置氮气密封保护系统。

第7.2.3条款：储存沸点不低于45℃或真实蒸气压小于76.6kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶罐或内浮顶罐。当甲B、乙A类液体因特殊储存要求采用固定顶罐、低压储罐和容积大于50m3的卧式储罐时,应采取下列措施之一：

1 设置氮气密封保护系统，密闭回收处理罐内排出的气体；

2 控制储存温度低于液体闪点 5℃及以下；

3 其他安全措施。

第7.2.7条款：储存毒性为高度和极度危害的甲B、乙A类液体的内浮顶储罐，储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气密封保护系统。

第7.2.8条款：多雷和强雷地区单罐容积大于或等于50000m3的浮顶储罐的一次、二次密封之间应采取下列措施之一：

1 设置氮气密封保护系统；

2 向一次、二次密封之间的空间充填软体不燃或难燃材料。

《石油库设计规范》（GB 50074-2014）

第6.1.2条款：储存沸点低于45℃或37.8℃的饱和蒸气压大于88kPa的甲B类液体，应采用压力储罐、低压储罐或低温常压储罐，并应符合下列规定：

1 选用压力储罐或低压储罐时，应采取防止空气进入罐内的措施，并应密闭回收处理罐内排出的气体。

2 选用低温常压储罐时，应采取下列措施之一：

1）选用内浮顶储罐，应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa；

2）选用固定顶储罐，应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

第6.1.3条款：储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油，应采用外浮顶储罐或内浮顶储罐。有特殊储存需要时，可采用容量小于或等于10000m3的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m3的卧式储罐,但应采取下列措施之一：

1 应设置氮气密封保护系统，并应密闭回收处理罐内排出的气体；

2 应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

第6.1.8条款：储存I、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐的单罐容量不应大于5000m3，且应设置氮封保护系统。

《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007-2014）

第4.2.4条款：储存沸点低于45℃或在37.8℃时饱和蒸气压大于 88kPa的甲B类液体，应采用压力储罐、低压储罐或降温储存的常压储罐，并应符合下列规定：

a）选用压力储罐或低压储罐时，应采取防止空气进入罐内的措施，并应密闭收集处理罐内排出的气体；

b）选用降温储存的常压储罐时，应采取下列措施之一：

——选用内浮顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于 88kPa；

——选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下；

——选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于 88kPa，密闭收集处理罐内排出的气体。

第4.2.5条款：储存沸点大于或等于 45℃或在 37.8℃时饱和蒸气压不大于 88kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶储罐或内浮顶储罐。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，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

危险化学品储罐氮封系统应用案例工作原理

       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℃。

性能特点

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、氮气压力设定范围广，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值达高；

7、调节调压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作极灵敏。

危险化学品储罐氮封系统应用案例

主要技术参数

危险化学品储罐氮封系统应用案例主要外形尺寸

危险化学品储罐氮封系统应用案例管道布置设计说明

3.1 材料供应情况

3.1.1. 管道采用HG/T 20553II系列管子；
3.1.2. 设计范围内材料详见“管段材料表"；
3.1.3. 采用不锈钢管道（《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976-2012）。

3.2 管道预制及安装要求

3.2.1. 管道施工规范的标准号、管道等级与分类：
《工业金属管道工程施工质量验收规范》                    GB 50184-2011
《工业金属管道工程施工及验收规范》                      GB 50235-2010        
3.2.2.检验与试验要求
3.2.2.1检验要求
对管道焊缝质量的检验要求，应符合国家现行标准《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184-2011和GB/T20801.5-2020的规定。管道的名义厚度小于或等于30mm的对接焊缝采用射线检测，当管道名义厚度大于30mm的对接焊缝采用超声检测代替射线检测。现场焊接的管道和管道组成件的承插焊焊缝、支管连接焊缝（对接式支管连接除外）和补强圈焊缝、密封焊缝、支吊架与管道的连接焊缝，以及管道上的其他角焊缝，其表面应进行同比例磁粉检测或渗透检测。
管道安装完毕、焊缝检验合格后，并按规定做好各项准备工作，方可进行后续试验。
3.2.2.2试验要求
液压试验应使用洁净水。当对奥氏体不锈钢管道或对连有奥氏体不锈钢管道或设备的管道进行水压试验时，水中氯离子含量不得超过25PPm。承受内压的地上钢管道液压试验压力为设计压力的1.5倍，埋地钢管道的试验压力为设计压力的1.5倍，且不得低于0.4MPa。当管道的设计温度高于试验温度时，试验压力应符合下列规定：
（1）试验压力应按下式计算：
  P_S=1.5P[σ]₁/[σ]₂
式中P_S——试验压力（表压），MPa；
      P——设计压力（表压），MPa；
      [σ]₁——试验温度下管材的许用应力，MPa；
[σ]₂——设计温度下管材的许用应力，MPa。
当[σ]₁/[σ]₂大于6.5时，取6.5。
（2）应校核管道在试验压力条件下的应力。当P_S在试验温度下，产生超过屈服强度的应力时，应将试验压力P_S降至不超过屈服强度时的最大压力。
当管道与设备作为一个系统进行试验，管道的试验压力等于或小于设备的试验压力时，按管道的试验压力进行；当管道试验压力大于设备的试验压力，且设备的试验压力不低于管道设计压力的1.15倍时，须经建设单位同意，可按设备的试验压力进行试验。
本项目中输送极度危害、高度危害流体及可燃流体的管道必须进行泄漏性试验。所有水压试验管道试压完毕后必须进行吹干处理，确保管内无水分残留。管道系统试压合格后，应缓慢降压，试验介质宜在室外合适地点排净。
管道系统的清洗或吹扫。管道系统压力试验合格后，应进行清洗吹扫。此工程管道中液体管道使用洁净水冲洗，气体管道采用空气进行吹扫，蒸汽管道使用蒸汽吹扫。在吹扫前，应编制吹扫方案，经审查审批后，向参与吹扫的技术人员进行技术交底。冲洗奥氏体不锈钢管道系统时，水中氯离子含量不超过25PPM，吹扫压力不得超过容器和管道系统的设计压力。用水冲洗时，流速应不低于1.5m/s。空气吹扫时，流速应不低于20m/s。蒸汽吹扫时，流速应不低于30m/s。
 

3.3 危险化学品储罐氮封系统应用案例管架

3.3.1. 采用的管架标准
本项目中管道支吊架形式优先选用《管架标准图》HG/T21629-2021。
3.3.2.管架安装
管道安装单位根据配管图及现场情况，在合适的位置配置管架。管架应有足够的刚度，位置合理，不妨碍生产操作、设备维修，管架生根部件必须牢固。对于每一根管道，在没有方向改变的管段上，只能安排一个固定式管架。
管道支吊架的材质一般为Q235B型钢和钢板，或者结构用无缝钢管。若需与管道焊接的支吊架，其材质与管道的材质必须一致，其余长度的管架采用普通钢材，以利降低投资费用。不锈钢管道和其它支吊架不能与其直接接触的管道，应在支吊架（包括管卡）与该管道之间设置厚度为2mm的隔离垫。
项目中管道支吊架用符号“X——X"表示。根据支吊架所在标高层面，按先工艺、后公用管线（蒸汽、循环冷却水等）的原则及流向，分别进行编号。地面、钢构件或混凝土构件上的支吊架，其根部以标高来表示。
 

3.4 危险化学品储罐氮封系统应用案例静电接地

除不可燃气/液体外的其余管道均需静电接地，施工单位必须按照《石油化工静电接地设计规范》（SH/T3097-2017）的要求执行。

3.4.1.  静电接地连接方式：
（1）需要静电接地的管道可通过与工艺设备金属外壳的连接，进行静电接地。
（2）静电接地的工艺设备接地板与电气专业设计的静电接地网相连。
3.4.2. 静电接地连接要求：
（1）每组静电接地体的接地电阻，宜小于100Ω，每组静电接地线应接入电气接地网。
（2）各段管子间应导电良好，每对法兰或螺纹接头间电阻值超过0.03欧姆时，应有导线跨接。跨接导线可采用6mm²多股铜芯绝缘电线。
（3）静电接地安装完成后，必须经过测试，电阻值超过规定时，应进行检查与调整。
 

3.5 采用的国家及行业标准，标准或图集均由施工单位自备。

《流体输送用不锈钢无缝钢管》                       GB/T14976-2012
《钢制对焊管件 类型与参数》                        GB/T 12459-2017
《钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》                 GB/T 17395-2024
《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》           HG/T 20553-2011
《焊接钢管尺寸及单位长度重量》                     GB/T 21835-2008
《管架标准图》                                     HG/T21629-2021
《石油化工静电接地设计规范》      

综合以上标准规范，我们可以得出以下危险化学品储罐应设置氮封系统：

1、新建单罐容积大于等于 1000m3的甲B类、乙类、操作温度大于等于120℃的丙类内浮顶和固定顶储罐；

2、储存苯乙烯、丙烯腈等易聚合、易氧化的物料储罐；

3、含油污水储罐、酸性水储罐、轻污油储罐、储存温度超过120℃的重油固定顶储罐；

4、设置油气收集系统的储罐；

5、储存沸点低于45℃或真实蒸气压小于76.6kPa的甲B类液体的压力储罐、低压储罐或降温常压储罐；

6、储存毒性为高度和极度危害的甲B、乙A类液体的内浮顶储罐；

7、储存温度超过120℃的重油固定顶罐；

8、单罐容积不小于100m3，储存甲B、乙A类液体的内浮顶罐（浮盘采用易熔材料）、固定顶罐或低压储罐。

危险化学品储罐氮封系统应用案例石化储罐氮封装置设计原则

1）氮封的作用主要是防止硫铁化合物自燃、雷击、静电或明火等引燃罐顶空间的可燃气体，同时防止储存介质氧化聚合等。

2）储存易被空气（或空气中的水）污染或与空气发生化学反应、易氧化、易聚合不稳定的物料时。

3）储罐内易形成爆炸性可燃气体的空间时。

4）储存I、II 级毒性的甲B、乙A 类液体储罐的单罐容量大于5000m3时。

5）储存含硫量较高的油品，易产生FeS自燃的情况时。

6）储存沸点低于45℃或37.8℃的饱和蒸气压大于88kPa 的甲B类液体，采用低温常压储罐储存时。

7）储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa 的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油采用固定顶储罐、低压储罐或卧罐储存时。

8）储存丁二烯的球形储罐

9）焦化汽油内浮顶储罐

10）加工高硫、含硫原油的企业，储存含有直馏石脑油组分的内浮顶储罐

罐用氮封阀ZZYVP-16B型自力式微压阀氮阀是一种于中大型储罐气体覆盖保护系统中的微压控制阀，可将≤1.2MPa的氮封气一次节流输出至几十毫米水柱的微压气体。

   自力式氮封阀(即氮封装置)主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，自力式氮封阀是一种无须外来能源，以弹簧为动力核心利用被调介质自身的压力来控制阀芯位置变化，达到自动调节和稳定压力的目的，以保护罐内物料不被氮化及储罐的安全。该阀由ZZYVP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。