化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設(shè)計(jì)規(guī)范
氮封裝置主要用于儲罐頂部，維持儲罐的微正壓，隔離物料與外界接觸，減少物料的揮發(fā)和浪費(fèi)，保護(hù)儲罐安全。是否設(shè)氮封設(shè)施和氮封閥參考如下規(guī)定：當(dāng)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(nèi)氮?dú)鈮毫档?，供氮閥開啟，向儲罐注入氮?dú)?，罐?nèi)氮?dú)鈮毫ι仙?dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮閥壓力設(shè)定值時，供氮閥自動關(guān)閉。
當(dāng)儲罐進(jìn)液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)高于泄氮閥壓力設(shè)定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮?dú)?，罐?nèi)氮?dú)鈮毫ο陆?，降至泄氮閥壓力設(shè)定值時，泄氮閥自動關(guān)閉。 
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設(shè)計(jì)規(guī)范的選用說明
氮封閥一般供氮壓力在300－800KPa左右，氮封設(shè)定壓力1KPa，泄氮壓力3KPa,呼吸閥呼氣壓力5KPa,吸氣-0.8kpa;（注：供氮閥入口氮?dú)鈮毫Ρ仨殹?00KPa；當(dāng)?shù)陀?00KPa時，供氮閥不起作用；當(dāng)供氮閥入口壓力為零時，供氮閥處于開啟狀態(tài)。供氮閥入口氮?dú)鈮毫Ρ仨殹?MPa，當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Α?MPa時，請?jiān)诠┑y前加裝ZZY型自力式減壓閥進(jìn)行減壓。
罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作；泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進(jìn)液閥口徑一致； 
一般供氮閥選用ZZDG型，泄氮閥選用ZZDX型，呼吸閥采用ZZFX防爆阻火呼吸閥。
1）SH/T3007《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》
第4.2.5條“其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲存需要時，可以選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于100m3 的臥式儲罐，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)，控制儲存溫度低于閃點(diǎn)5℃及以下"。
第4.2.10條“儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐不應(yīng)大于10000m3，且應(yīng)設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)"。
2）《石油化工儲運(yùn)罐區(qū)VOCs治理項(xiàng)目指導(dǎo)意見》規(guī)定：“甲B、乙A類中間原料儲罐、芳烴類儲罐、輕污油儲罐、酸性水罐、排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需對排放氣體進(jìn)行收集治理的儲罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)"。
3）其他為防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全或防止儲罐內(nèi)物料與氧接觸氧化或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等場合。
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 生態(tài)環(huán)境部下發(fā)的《關(guān)于加快解決當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理突出問題的通知》（環(huán)大氣〔2021〕65號）中指出，當(dāng)前VOCs 治理仍然存在一些突出問題，必須加快解決，同時也點(diǎn)出揮發(fā)性有機(jī)液體儲罐收集處理效率低下等突出問題。如何提高收集效率是VOCs末端治理環(huán)節(jié)存在的一個難點(diǎn)，《2020年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》（環(huán)大氣〔2020〕33號）提出的舉措是“聚集治污設(shè)施三率，提升綜合治理效率"。
以其多年的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，針對儲罐尾氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的疑難問題，如氮封閥的放置，儲罐設(shè)計(jì)壓力，儲罐附件的定壓，收集管路的壓控等典型問題，從多個角度進(jìn)行分析，并提出解決方案。
儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)狻Ｒ蛭赫{(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)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(shè)定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。 
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設(shè)計(jì)規(guī)范性能特點(diǎn) 1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節(jié)約能源，降低成本。 2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)經(jīng)營的條件下進(jìn)行。 3、壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。 4、采用無填料設(shè)計(jì)，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。 5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達(dá)100:1，減壓效果好、控制精度高。 6、氮?dú)鈮毫υO(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達(dá)高； 7、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動作極靈敏。 
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設(shè)計(jì)規(guī)范主要技術(shù)參數(shù) | 公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | | 閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | | 額定流量系數(shù)Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 | | 壓力調(diào)節(jié)范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | | 公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | | 被調(diào)介質(zhì)溫度 | 80、200 ℃ | | 流量特性 | 快開型 | | 調(diào)節(jié)精度 | ≤5% | | 允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | | 薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | | 允許泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV級 | | 閥蓋形式 | 標(biāo)準(zhǔn)型 (整體式) | | 壓蓋型式 | 螺栓壓緊式 | | 密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料 | | 閥芯形式 | 單座型閥芯 | | 流量特性 | 直線性 |
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設(shè)計(jì)規(guī)范主要外形尺寸 | 公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | | L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 | | H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 | | H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 | | A | 310 | 400 |
儲罐氮封閥裝在罐頂還是裝在罐底部的問題
問題：有的單位的儲罐氮封閥沒有安裝在罐頂而是裝在了儲罐底部，說是方便檢查維修，但實(shí)際上多數(shù)安裝在儲罐底部的氮封閥，氮封效果不好，不能隔絕空氣。經(jīng)常有設(shè)計(jì)人員問氮封閥能不能裝在儲罐底部的問題。下面來分析一下氮封閥安裝在儲罐頂部還是儲罐底部的問題。
1、儲罐氮封的作用
1）氮封的主要作用是隔絕空氣。當(dāng)儲罐內(nèi)儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內(nèi)氣體冷卻收縮時，氮封系統(tǒng)自動補(bǔ)入氮封氣，用氮封氣使儲罐內(nèi)維持一定正壓力，阻止空氣進(jìn)入儲罐內(nèi)，防止儲罐內(nèi)物料與空氣接觸，從而防止儲罐內(nèi)物料與空氣中的水分和氧氣接觸而被污染變質(zhì)；氮封也是一種安全措施，能有效防止儲罐內(nèi)部形成爆炸性氣體、抑制硫化亞鐵自燃；
2）其次是可以減少物料的揮發(fā)。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低時，可以通過補(bǔ)充氮?dú)庋a(bǔ)償液面上的靜壓力，從而在一定程度上減少了物料的揮發(fā)損耗。
2、氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵點(diǎn)
氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵不在于氮封閥是安裝在罐頂還是罐底，關(guān)鍵點(diǎn)是氮封閥測取的壓力信號是否能真實(shí)反映儲罐內(nèi)的工作壓力，也就是氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)的位置是否合適的問題。
3、氮封閥引壓管取壓源點(diǎn)的位置對氮封閥測壓的影響
1）如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在罐頂，測取的是罐頂壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制沒有多少差別性，差別只在于測到的壓力與儲罐內(nèi)壓力有個罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的。這個引壓管的靜壓差Δp=ρgh，引壓管的氮?dú)饷芏入S溫度變化而變化，按一天之內(nèi)最多溫度變化10℃考慮，一天之內(nèi)引壓管的氮?dú)饷芏茸兓试?.6%以內(nèi)，這個變化率對氮封閥的控制不會有什么影響；對于季節(jié)溫度變化引起氮?dú)饷芏茸兓a(chǎn)生的對氮封閥的控制影響，可以根據(jù)每個季度的平均氣溫調(diào)整一下零點(diǎn)壓力。
2）如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上，測取的是管道壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制就有差別性了。因?yàn)橛袀€氮封閥后管道阻力降的問題，取壓源點(diǎn)的壓力與罐內(nèi)壓力差了靜壓差與阻力降之和，這個靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的，但是這個管道阻力降的影響不能忽略，這個阻力降跟管道當(dāng)量長度是正比關(guān)系，跟流量平方是正比關(guān)系，跟管徑的五次方是反比關(guān)系，這個阻力降的大小會影響到氮封閥的控制。
4、氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響
《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3007-2014推薦的儲罐充氮量如下表：
以DN50～DN250管道為例，分別計(jì)算氮封閥后氮?dú)饬髁?00 Nm3/h～2500 Nm3/h、管長1m、10～25m（差不多就是氮封閥安裝在儲罐底部時氮封閥后的管道長度）的管道阻力降。計(jì)算結(jié)果如下表：從上表可以看出，管徑對阻力降的影響比較大，當(dāng)管徑取DN50、DN80、DN100時，阻力降數(shù)值相對氮封閥的設(shè)定壓力值就比較大了。
當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降越小對氮封閥控制的影響就越??；當(dāng)?shù)忾y后的管道阻力降接近或超過氮封閥的設(shè)定壓力值（表壓）時，對氮封閥控制的影響就比較大了。下面來分析一下，當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響。
a) 采用開-關(guān)型氮封閥
當(dāng)儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)定開啟壓力（一般取200Pa(G)）氮封閥就打開，此時閥后管道就有了阻力降，當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力高于氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力（一般取500Pa(G)）氮封閥就關(guān)閉，但此時實(shí)際上儲罐內(nèi)的壓力沒有達(dá)到氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力；氮封閥關(guān)閉后阻力降沒有了，取壓源點(diǎn)壓力又回到低于氮封閥設(shè)定開啟壓力，氮封閥又打開補(bǔ)氮……如此反復(fù)循環(huán)動作。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。
b) 采用自力式型氮封閥
當(dāng)儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)）氮封閥就打開，自力式氮封閥會自動調(diào)節(jié)閥的開度，使取壓源點(diǎn)的壓力自動平衡到低于氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)），使氮封閥一直處于補(bǔ)氣狀態(tài)，但此時氮封閥的補(bǔ)氣速度不一定趕上儲罐降壓速度。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。
5、化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設(shè)計(jì)規(guī)范結(jié)論
氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)的位置是否合適是氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵。氮封閥無論是裝在罐頂還是罐底，取壓源點(diǎn)要選取在罐頂，取壓源點(diǎn)離氮封進(jìn)氣口適當(dāng)距離，0.8m以上為好，不要在氮封閥后管道上取壓；如果取壓源點(diǎn)要選取在氮封閥后管道上，氮封閥后管道就要選取合適的管徑，使管道阻力降相對于氮封閥的設(shè)定壓力（表壓）要比較小，否則就會影響氮封閥的控制，這也是大多數(shù)儲罐氮封效果不好的原因。
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