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石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)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(jìn)口自力式氮封閥壓力設(shè)定在指揮器上的彈簧上實(shí)現(xiàn)，擰緊壓縮彈簧閥后壓力變大，反之則變小，操作簡(jiǎn)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(chǔ)罐氮封系統(tǒng);調(diào)節(jié)和穩(wěn)定儲(chǔ)罐的氮?dú)鈮毫Γ刂凭葮O其靈敏，控制精度閥后能達(dá)到0.0001MPa (100pa，0.1kp)運(yùn)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(chǎng)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(dòng)力源，自動(dòng)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(yīng)靈敏，極小的壓力或極小的壓力變化都可以感知出來，對(duì)同一臺(tái)閥而言，調(diào)節(jié)范圍比普通自力式調(diào)節(jié)閥廣，壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時(shí)可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。
氮封閥通過監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)惰性氣體的流入，保持儲(chǔ)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(chǔ)罐頂部惰氣體層的壓力。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力降至低于預(yù)設(shè)值時(shí)，氮封閥會(huì)感應(yīng)到這一變化并自動(dòng)開啟，允許惰性氣體流入。而一旦壓力回升至設(shè)定值，閥門便隨之關(guān)閉，停止惰性氣體的進(jìn)一步流入。
▍ 石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)鍵接口功能
此外，氮封閥依賴三個(gè)關(guān)鍵接口進(jìn)行有效的壓力調(diào)節(jié)，分別是與儲(chǔ)罐的接口、惰性氣體源接口和出氣口連接儲(chǔ)罐的接口。其一，連接閥門與儲(chǔ)罐的接口，用于測(cè)量?jī)?chǔ)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(yīng)源；其三，連接閥門出氣口與儲(chǔ)罐的接口，確保為儲(chǔ)罐持續(xù)提供必要的惰性氣體。
儲(chǔ)罐的“氮封"已成為安全領(lǐng)域的重要議題，頻繁出現(xiàn)在安全檢查和事故報(bào)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(duì)氮封的理解不足，導(dǎo)致在實(shí)際操作中未能正確設(shè)置或日常管理疏忽，使得氮封失去應(yīng)有的作用，從而引發(fā)安全事故。例如，儲(chǔ)罐氮封的缺失可能導(dǎo)致爆燃和火災(zāi)事故，山東峻辰新材料有限公司在RTO項(xiàng)目改造過程中，因停用了苯儲(chǔ)罐的氮封系統(tǒng)，導(dǎo)致儲(chǔ)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(jìn)而引發(fā)儲(chǔ)罐起火。
那么，哪些類型的儲(chǔ)罐需要設(shè)置氮封，以及氮封應(yīng)該如何正確設(shè)置和管理呢？根據(jù)《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50074-2014第6.1.2條的規(guī)定，對(duì)于那些儲(chǔ)存沸點(diǎn)低于45℃或37.8℃且飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體，應(yīng)采用壓力儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或低溫常壓儲(chǔ)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(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
▍ 儲(chǔ)罐類型選擇及要求
選擇儲(chǔ)罐類型需確保空氣隔離，采用氮封保護(hù)，并遵循溫度控制標(biāo)準(zhǔn)。1、在選用壓力儲(chǔ)罐或低壓儲(chǔ)罐的情況下，必須采取有效措施，防止空氣進(jìn)入罐內(nèi)，同時(shí)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(chǔ)罐，則應(yīng)采取以下任一措施：a) 若選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，必須配備氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，并嚴(yán)格監(jiān)控儲(chǔ)存溫度，確保液體蒸氣壓不超過88kPa。b) 對(duì)于固定頂儲(chǔ)罐，同樣需要設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，并確保儲(chǔ)存溫度低于液體的閃點(diǎn)5℃及以下。
▍ 氮封閥及相關(guān)壓力監(jiān)測(cè)
氮封閥的壓力設(shè)定需適中，安裝位置應(yīng)靠近罐頂，需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力。在具體設(shè)置氮封時(shí)，《石油化工罐區(qū)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3184-2017提供了指導(dǎo)性意見。規(guī)定氮封閥的壓力設(shè)定點(diǎn)應(yīng)為儲(chǔ)罐正常操作壓力，且壓力設(shè)定值的選擇應(yīng)使設(shè)定點(diǎn)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(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3184-2017第4.2.2.8條明確規(guī)定，氮封閥的氮?dú)馊肟诠艿郎媳仨氃O(shè)置壓力表，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氮?dú)鈮毫Α?/p>
02石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范氮封閥的作用與注意事項(xiàng)
▍ 工作原理與安全
氮封閥，作為調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐頂部惰氣體層壓力的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理相當(dāng)重要。氮封閥在壓力變化時(shí)自動(dòng)開啟或關(guān)閉，保證儲(chǔ)罐安全。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力低于預(yù)設(shè)值時(shí)，氮封閥會(huì)感應(yīng)到這一變化并自動(dòng)開啟，允許惰性氣體流入。而當(dāng)壓力回升至設(shè)定值時(shí)，閥門則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，停止惰性氣體的進(jìn)一步流入。這一系列動(dòng)作，確保了儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定，從而保證了儲(chǔ)罐的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。
1、氮封閥裝置必須保持完好無損，同時(shí)確保惰性氣體的供應(yīng)充足。一旦閥門出現(xiàn)故障或供應(yīng)不足，儲(chǔ)罐內(nèi)的氧氣濃度可能會(huì)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(yīng)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(dá)到預(yù)期效果。
3、必須嚴(yán)格防范任何可能污染惰性氣體的來源。惰性系統(tǒng)應(yīng)配備適當(dāng)?shù)某凉裨O(shè)備，以盡可能降低濕度，確保氣體質(zhì)量。
▍ 石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范維護(hù)性和特性
此外，氮封閥還具備以下現(xiàn)場(chǎng)可維護(hù)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(yīng)用于高凈化產(chǎn)品，確保氣體純凈；專門設(shè)計(jì)，針對(duì)罐槽填充進(jìn)行優(yōu)化，滿足特定需求；運(yùn)行壓力范圍在10PSIG到200PSIG的供應(yīng)壓力下有效工作；標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行；法蘭連接選項(xiàng)有ANSI150磅或300磅，靈活選擇；補(bǔ)給管過濾器提供額外保護(hù)，確保氣體質(zhì)量；自力式結(jié)構(gòu)自動(dòng)感應(yīng)并調(diào)節(jié)填充氣體流入；設(shè)定點(diǎn)穩(wěn)定性不受供應(yīng)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(yīng)不同大小的儲(chǔ)罐。
自力式氮封閥工作原理
供氮裝置將設(shè)在罐頂?shù)娜狐c(diǎn)的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測(cè)機(jī)構(gòu)(7)，介質(zhì)在檢測(cè)元件上產(chǎn)生一個(gè)作用力與與彈簧(8)、預(yù)緊力相平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，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(jìn)入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內(nèi)充注氮?dú)猓划?dāng)罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)，由于預(yù)設(shè)彈簧力，關(guān)閉指揮器閥芯(6)、由于主閥執(zhí)行機(jī)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(jìn)入檢測(cè)機(jī)構(gòu)(2)，介質(zhì)在檢測(cè)元件上產(chǎn)生一個(gè)作用力與預(yù)設(shè)彈簧(3)預(yù)緊力相平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮?dú)猓划?dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)，由于預(yù)設(shè)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(biāo)準(zhǔn) | ||
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(shè)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(shè)定值偏差±5% | 允許泄露量 | |
允許泄露量 | 標(biāo)準(zhǔn)型 | IV級(jí)（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)） |
嚴(yán)密型 | VI級(jí)（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)） | |
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(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)操作指南
遵循現(xiàn)有法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)以確保氮封系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在日常管理中，應(yīng)遵循《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)化學(xué)品罐區(qū)安全管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2014〕68號(hào)）第二（四）條的規(guī)定，確保有氮?dú)獗Ｗo(hù)設(shè)施的儲(chǔ)罐的氮封系統(tǒng)始終完好可用。同時(shí)，《石油化工罐區(qū)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.4條也指出，氮封閥的壓力設(shè)定點(diǎn)應(yīng)設(shè)置為儲(chǔ)罐的正常操作壓力，并確保壓力設(shè)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(shè)備，其正確安裝對(duì)于保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。下面將詳細(xì)介紹氮封閥的安裝方法及需要注意的事項(xiàng)。
一、石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范安裝前準(zhǔn)備
1. 確認(rèn)氮封閥的型號(hào)和規(guī)格與系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(chǎng)，確保無雜物和灰塵，以免影響安裝質(zhì)量。
二、石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范安裝步驟
1. 將氮封閥放置在預(yù)定位置，確保閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。
2. 連接氮封閥的進(jìn)出口管道，注意對(duì)齊管道中心線，避免產(chǎn)生應(yīng)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(duì)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(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)現(xiàn)象。
2. 檢查進(jìn)出口管道的連接是否緊密，無泄漏現(xiàn)象。
3. 測(cè)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(hào)。
四、石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范注意事項(xiàng)
1. 在安裝過程中，嚴(yán)禁使用蠻力或不當(dāng)工具，以免損壞氮封閥。
2. 安裝時(shí)應(yīng)避免雜物進(jìn)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(yīng)對(duì)氮封閥進(jìn)行全面的檢查和測(cè)試，確保其能夠正常運(yùn)行。
4. 若在安裝過程中遇到問題，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系專業(yè)人員進(jìn)行處理，切勿盲目操作。
通過遵循以上安裝方法和注意事項(xiàng)，可以確保氮封閥的正確安裝和有效運(yùn)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(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范氮封的重要性再強(qiáng)調(diào)
另外，《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3007-2014)第3.5條和第5.1.4條進(jìn)一步規(guī)定了采用氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)的可燃液體儲(chǔ)罐的操作壓力范圍，以及呼吸閥的排氣和進(jìn)氣壓力要求。同時(shí)，第5.1.5條也明確指出了事故泄壓設(shè)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(duì)儲(chǔ)罐安全意義重大。這些規(guī)范共同構(gòu)成了氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整框架和日常管理的關(guān)鍵指南。
氮封技術(shù)對(duì)于隔絕氧氣、抑制燃燒、保護(hù)物料、減少損失具有重要意義，同時(shí)還能有效平衡儲(chǔ)罐壓力、保護(hù)罐體結(jié)構(gòu)。因此，我們必須加深對(duì)氮封技術(shù)的理解，并強(qiáng)化其管理，以確保儲(chǔ)罐的安全與穩(wěn)定。
