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123次化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案
易燃性物質(zhì)貯槽的氣層部有可能有爆炸性氣體，使氣層部處于缺氧狀態(tài)，為不發(fā)生爆炸，應(yīng)采用非活性氣體密封法。氮封裝置主要用于儲(chǔ)罐頂部，來(lái)維持儲(chǔ)罐的微正壓，隔離物料與外界的接觸，減少物料的揮發(fā)和浪費(fèi)，保護(hù)儲(chǔ)罐安全。氮封閥無(wú)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。
石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范儲(chǔ)罐加氮封的主要是減少易揮發(fā)物料蒸發(fā)，減少大小呼吸損耗，還有就是保護(hù)易氧化物料的變質(zhì)。有很強(qiáng)揮發(fā)性、毒性的和與空氣接觸易于氧化的一般都加氮封，使儲(chǔ)罐內(nèi)維持一定壓力（正壓），防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。同時(shí)減少靜電量，當(dāng)儲(chǔ)罐收發(fā)貨品時(shí)，氣相空間氣體流動(dòng)加劇，單一氣體之間摩擦產(chǎn)生的靜電量較少，可以降低靜電帶來(lái)的負(fù)面影響。例如：在儲(chǔ)罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)裝置，維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1.4KPa時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.8KPa時(shí)，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)?，保證儲(chǔ)罐在正常運(yùn)行過(guò)程中不吸進(jìn)空氣，防止形成爆炸性氣體。
自力式氮封閥有自動(dòng)調(diào)壓的功能，沒(méi)有必要再在前面設(shè)置減壓閥，貯罐的氮封壓力很低，例如我們控制在±800pa，對(duì)于貯槽的保護(hù)一種型式是通過(guò)與自力式氮封閥配套的安裝在貯槽頂?shù)牡忾y來(lái)控制的，該氮封閥也是由自力式調(diào)節(jié)閥廠家提供的，氮封閥的作用是配合自力式調(diào)節(jié)閥工作起到安全的作用，在壓力過(guò)高時(shí)，如當(dāng)貯罐的壓力在+800pa時(shí)，雖然氮封閥停止進(jìn)入氮?dú)?，但?dāng)貯罐繼續(xù)進(jìn)入物料時(shí)，貯罐的壓力上升，則貯罐內(nèi)的物料通過(guò)氮封閥排出氣體，以維持貯罐內(nèi)的氣體的壓力維持不超過(guò)+800pa，使貯槽不超壓，不設(shè)安全閥而是通過(guò)氮封閥控制，當(dāng)貯罐壓力將低于－800pa時(shí)，自力式調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氮?dú)庖允官A罐壓力不致過(guò)低。
化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案
還有一種形式則是自力式調(diào)節(jié)閥與帶雙水封的呼吸槽配套，貯罐壓力也是控制±800pa，工作原理基本同上，當(dāng)壓力達(dá) 到+800pa時(shí)，貯罐內(nèi)的氣體沖破呼吸槽的水封，保持了貯罐內(nèi)的壓力不超過(guò)+800pa，當(dāng)貯罐內(nèi)的壓力過(guò)低時(shí)，一方面自力式調(diào)節(jié)閥動(dòng)作補(bǔ)充氮?dú)獾劫A 罐，以維持氮?dú)鈮毫Σ恢逻^(guò)低，萬(wàn)一自力式調(diào)節(jié)閥故障時(shí)，呼吸槽的另一個(gè)水封起了作用，外界氣體沖破另一水封進(jìn)入貯罐，以維持貯罐壓力不致過(guò)低到 －800pa，避免了貯罐的吸弊，這種形式也沒(méi)有安全閥。上述的形式，即防止了貯罐的正壓可能帶來(lái)的超壓現(xiàn)象，也避免了貯罐負(fù)壓可能帶來(lái)的貯罐吸弊現(xiàn)象，確保了貯罐的安全。我們看一下規(guī)范是如何要求氮封系統(tǒng)的設(shè)置：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?，控制精度極其靈敏，控制精度閥后能達(dá)到0.0001MPa (100pa，0.1kp)運(yùn)行過(guò)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(wú)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(lái)，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。
化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案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)?；?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。
化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案自力式氮封閥技術(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 |
化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案自力式氮封閥執(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 |
化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案自力式氮封閥性能
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)） |
化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案額定流量系數(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 |
1.化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案《氣封的設(shè)置》HG/T 20570.16-1995
1.0.1.1 為防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料因與進(jìn)入的外界氣體（空氣） 接觸而被污染變質(zhì)或與外界進(jìn)入的氣體（空氣） 發(fā)生化學(xué)和（或） 生物反應(yīng)， 常需設(shè)置氣封系統(tǒng)。 用氣封氣使儲(chǔ)罐內(nèi)維持一定壓力（正壓）， 防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。
2.《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008）（2018年版）
6.2.2當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用易熔材料制作的浮盤時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施；
6.2.2條文解釋：對(duì)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(chǔ)罐或臥式儲(chǔ)罐加氮封儲(chǔ)存也是可行的；
6.2.4A條款：儲(chǔ)存溫度超過(guò)120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)。
6.2.4條文解釋：采用固定頂罐或低壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)存甲類液體時(shí)，為了防止油氣大量揮發(fā)和改善儲(chǔ)罐的安全狀況，應(yīng)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(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）
5.1.5條文解釋：1）對(duì)于會(huì)產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢氣的反應(yīng)罐、貯罐、過(guò)濾器等設(shè)備，為避免與氧氣形成爆炸性混合物，應(yīng)采用氮封系統(tǒng)保護(hù)，并以正壓輸送方式輸送到廢氣總管。
6.2.2條文解釋，對(duì)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(chǔ)存，可選用固定頂罐加氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封。
4. 《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50074-2014）
6.1.2及其條文解釋規(guī)定，當(dāng)選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐、固定頂儲(chǔ)罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)低于45℃或在37.8℃時(shí)的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。當(dāng)采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或容量不大于100m3的臥式儲(chǔ)罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)不低于45℃或在37.8℃時(shí)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(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。儲(chǔ)存Ⅰ、Ⅱ級(jí)毒性的甲B、乙A類液體儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)。有些甲B、乙A類液體化工品有防聚合等特殊儲(chǔ)存需要，不適宜采用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，可選用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐和容量小于或等于50m3的臥式儲(chǔ)罐，但應(yīng)采取氮封等安全保護(hù)措施，典型的易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)，防止空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐。
5. 《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007-2014）
3.5 可燃液體儲(chǔ)罐的操作壓力應(yīng)按下述原則確定∶
a） 低壓儲(chǔ)罐和壓力儲(chǔ)罐的操作壓力，應(yīng)為液體在最高儲(chǔ)存溫度下的飽和蒸氣壓或工藝操作所需要的最高壓力；
b） 采用氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)的儲(chǔ)罐，其操作壓力宜為0.2kPa～0.5kPa。其他設(shè)置有呼吸閥的儲(chǔ)罐，其操作壓力宜為1kPa～1.5kPa；
c）其他儲(chǔ)罐的操作壓力宜為常壓。
4.2.4 儲(chǔ)存沸點(diǎn)低于45℃或在37.8℃時(shí)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)罐或降溫儲(chǔ)存的常壓儲(chǔ)罐，并應(yīng)符合下列規(guī)定∶
a）選用壓力儲(chǔ)罐或低壓儲(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)采取防止空氣進(jìn)入罐內(nèi)的措施，并應(yīng)密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；
b） 選用降溫儲(chǔ)存的常壓儲(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)采取下列措施之一∶
——選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa
——選用固定頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下
—選用固定頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體。
4.2.5 儲(chǔ)存沸點(diǎn)大于或等于45℃或在37.8℃時(shí)飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體，應(yīng)選用浮頂儲(chǔ)罐或內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。其他甲B、乙人類液體化工品有特殊儲(chǔ)存需要時(shí)，可以選用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐和容量小于或等于100m3的臥式儲(chǔ)罐，但應(yīng)采取下列措施之一∶——設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；
———設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下。
6 化工儲(chǔ)罐氮封閥泄壓閥呼吸閥組成系統(tǒng)方案儲(chǔ)罐防腐及其他
7.4 儲(chǔ)存易氧化、易聚合不穩(wěn)定的物料時(shí)，應(yīng)采取氮?dú)飧采w隔絕空氣的措施。
從上面幾個(gè)規(guī)范來(lái)看，對(duì)各種儲(chǔ)罐儲(chǔ)存何種物料、蒸汽壓力、溫度情況下設(shè)置氮封有了明確的要求，甚至氮封操作壓力也有具體數(shù)據(jù)。但是沒(méi)有找到對(duì)氮?dú)鉂舛纫蟮木唧w參數(shù)要求。
化工儲(chǔ)罐氮封，更多考慮的是防爆，將可燃?xì)怏w的濃度惰化到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于爆炸濃度下限。根據(jù)這個(gè)原則，我們可以參考《GB/T 37241-2018 惰化防爆指南》中附錄A的內(nèi)容，理論上可以根據(jù)各種可燃?xì)怏w介質(zhì)的極限氧濃度來(lái)選擇我們氮封的濃度值，例如二硫化碳介質(zhì)，極限爆炸氧濃度為3.0%，那么我們只需要保證氮?dú)獾募兌却笥冢?-3.0%）=0.97，也就是大于97%的濃度即可。參照1.《國(guó)際油輪與油碼頭安全指南（第5版）》2.《碼頭油氣回收設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》JTS196-12-2017 3.《碼頭油氣回收船岸安全裝置》JT/T1333-2020等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在烴類蒸汽與空氣的混合物中，氮?dú)夂看笥?2%就不會(huì)發(fā)生爆炸。
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