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化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析 |
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化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析 本實用新型通過先導(dǎo)閥來控制主閥的開和關(guān)。當(dāng)儲罐壓力低于設(shè)定值時,先導(dǎo)閥打開,從而使主閥打開;當(dāng)儲罐壓力達(dá)到設(shè)定點壓力時,先導(dǎo)閥關(guān)閉,主閥隨之關(guān)閉。主閥的開和關(guān)的動力來自于閥前壓力,因此可以使主閥緊密關(guān)閉。閥前壓力變動不會影響到閥后壓力;配備不同的閥芯尺寸和閥體尺寸以及接口尺寸,能夠應(yīng)用在不同流量要求的工況條件,確保能以最快的速度和最大流量向儲罐補氮;采用引壓管(內(nèi)取壓或外取壓)將儲罐壓力導(dǎo)入膜片腔,可以實時精確地感應(yīng)儲罐的壓力,設(shè)定點即為關(guān)閉點; 化工儲罐內(nèi)部介質(zhì)排空后,應(yīng)關(guān)閉進(jìn)出口閥門或加盲板切斷與之相連的管道和設(shè)備,并設(shè)置明顯的切斷標(biāo)志。對于含有易燃、腐蝕性、毒性或窒息性介質(zhì)的化工儲罐,必須進(jìn)行更換、中和、消毒、清洗和其他處理,然后在處理后進(jìn)行分析和檢查。分析結(jié)果應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。易燃介質(zhì)嚴(yán)禁置換空氣。 氮封閥關(guān)閉,停止氮氣供應(yīng);當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時,氮封閥開啟,開始補充氮氣,保證儲罐在正常運行過程中不吸進(jìn)空氣,防止形成爆炸性氣體。儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮氣純度不宜低于99.96%,氮氣壓力宜為0.2~0.6MPa。 當(dāng)罐內(nèi)壓力超過1.1KPA(G)時,泄氮閥工作,確保罐頂壓力低于1KPA(G).化工儲罐是石油化工裝置和儲運系統(tǒng)設(shè)施的重要組成部分,化學(xué)品儲運罐區(qū)中化學(xué)品數(shù)量大、種類多,而且大多為易燃易爆、有毒有害的介質(zhì),一旦發(fā)生事故,將給人民生命和財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重危害或者威脅。近年來,我國化學(xué)品罐區(qū)多次發(fā)生泄漏、火災(zāi)或爆炸事故,其中有些事故造成了重大的社會影響,暴露出部分企業(yè)在安全管理、日常運行、安全設(shè)計等方面仍存在突出問題。因此,設(shè)計中做好儲罐的安全設(shè)計是非常有必要的,本文就將對化工儲罐幾個常用安全附件設(shè)置進(jìn)行簡要論述。 氮封閥主要安裝在儲罐頂部,用于維持儲罐的微正壓,隔離物料與外界的接觸,防止揮發(fā)性有機物或可燃易爆,有毒氣體的排放和浪費,保護環(huán)境和人身安全,防止儲罐形成負(fù)壓遭到損壞,保證儲罐安全.當(dāng)壓力下降時,往儲罐里補充氮氣,壓力升高時,停止供應(yīng)氮氣.與呼吸閥(帶阻火器),緊急泄放閥等組成一個氮封保護系統(tǒng).當(dāng)膜片感應(yīng)到儲罐壓力低于設(shè)定壓力值時,彈簧將先導(dǎo)閥閥芯向下頂離先導(dǎo)閥閥體,先導(dǎo)閥閥體內(nèi)腔的氣壓經(jīng)先導(dǎo)閥泄壓管導(dǎo)出至出氣部后,先導(dǎo)閥瞬間失壓,因先導(dǎo)閥閥體上進(jìn)氣端的孔徑小于出氣端的孔徑,這樣先導(dǎo)閥失壓時主閥進(jìn)氣端的氣壓大于先導(dǎo)閥閥體內(nèi)腔的氣壓,進(jìn)氣部的氣壓將主閥閥芯向上頂開,主閥被打開,向儲罐補充氮氣。 二、化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析工藝方案 1.內(nèi)浮頂儲罐改造 1)封堵儲罐罐壁(頂)的通氣口。 2)核算罐頂呼吸閥是否滿足設(shè)置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007-2007確定(見表一)。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外,還應(yīng)考慮氮封閥不能關(guān)閉時的進(jìn)氣量等因素。 3)在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準(zhǔn)確性,兩開口之間的距離不宜小于1m。 4)量油孔應(yīng)加導(dǎo)向管,確保量油作業(yè)時不影響氮封壓力。 5)儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。 1 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析呼吸閥 1.1 呼吸閥作用及選用原則 呼吸閥的作用:呼吸閥是用于降低儲罐內(nèi)揮發(fā)性液體蒸氣損耗并用來保護儲罐不受超壓或真空破壞的安全設(shè)施,同時也有利于減少氣體向外散發(fā)。 1.2 呼吸閥開啟壓力 通氣過程中,當(dāng)呼吸閥的閥盤呈連續(xù)“呼出"或“吸入"狀態(tài)時的壓力稱為呼吸閥的呼氣開啟壓力或呼吸閥的吸氣開啟壓力。呼吸閥開啟壓力范圍通常為-265~+1 765 Pa。 1.3 呼吸閥的安裝 呼吸閥應(yīng)安裝在儲罐頂?shù)母唿c,通常設(shè)置在罐頂中心。有毒介質(zhì)儲罐呼吸閥排氣口不應(yīng)直排大氣,應(yīng)集中處理或回收;易燃介質(zhì)儲罐呼吸閥排氣口設(shè)置應(yīng)符合安全要求。當(dāng)儲罐所在地區(qū)最冷月環(huán)境平均溫度低于或等于0 ℃時,呼吸閥應(yīng)有防凍功能或者應(yīng)采取防凍措施。在環(huán)境溫度下介質(zhì)有結(jié)晶可能時,呼吸閥應(yīng)采取防止結(jié)晶的措施。 2 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析阻火器 2.1 阻火器作用及安裝 阻火器是一種能夠通過氣體、具有許多細(xì)小通道或縫隙的材料組成的阻火元件?;鹧孢M(jìn)入阻火器會被元件分成許多細(xì)小的火焰流,由于傳熱或器壁效應(yīng),造成火焰熄滅。易燃、可燃液體儲罐呼吸閥上游應(yīng)設(shè)置阻火器。需要注意的是,應(yīng)根據(jù)介質(zhì)在實際工況下的MESG 值和火焰?zhèn)鞑ニ俣葋磉x擇合適規(guī)格的阻火器,這些數(shù)據(jù)可從工藝數(shù)據(jù)表中查到,若缺少資料,則需要進(jìn)行實際測試得出相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)儲罐所在地區(qū)最冷月環(huán)境平均溫度低于或等于0 ℃時,阻火器應(yīng)有防凍功能或者應(yīng)采取防凍措施。在環(huán)境溫度下介質(zhì)有結(jié)晶可能時,阻火器應(yīng)采取防止結(jié)晶的措施。2.2 阻火器分類 阻火器按性能分為阻爆燃型阻火器和阻爆轟型阻火器。阻爆燃型阻火器用于阻止亞聲速傳播的火焰蔓延;阻爆轟型阻火器用于阻止聲速傳播的火焰蔓延。按安裝位置不同阻火器又分為管端型和普通型阻火器。阻火器按結(jié)構(gòu)分為充填型阻火器、板型阻火器、金屬網(wǎng)型阻火器、液封型阻火器和波紋型阻火器,其中,應(yīng)用最多的是波紋型阻火器。 3化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析 液壓安全閥 3.1 液壓安全閥的作用與設(shè)置 液壓安全閥也是儲罐一個重要的安全附件,在寒冷地區(qū)不能保證呼吸閥時刻正常工作時,應(yīng)考慮設(shè)置液壓安全閥。液壓安全閥開啟壓力高出呼吸閥開啟壓力5%~10%。液壓安全閥是在呼吸閥出現(xiàn)故障時保證儲罐不超壓的第二重安全設(shè)施,安全閥中心管應(yīng)通過法蘭和阻火器連接,防止火花進(jìn)入儲罐。其開啟壓力范圍通常為-490~+1 960 Pa。3.2 液壓安全閥的使用與維護 在工作過程中,會出現(xiàn)液封油揮發(fā)的情況,因此,在經(jīng)過一段時間后,應(yīng)定期檢查液壓安全閥的工作情況,重點檢查閥體有無泄漏以及液封油高度是否符合規(guī)定,否則應(yīng)進(jìn)行閥體加油,同時應(yīng)檢查液封油是否合格、封口網(wǎng)是否完好無損等,確保液壓安全閥能正常工作。 4 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析泄壓人孔 4.1 泄壓人孔的作用 泄壓人孔也稱緊急泄壓人孔,是石油化工儲罐設(shè)計中經(jīng)常采用的安全設(shè)施。泄壓人孔一般與呼吸閥配對使用,在呼吸閥正常工作情況下,泄壓人孔基本保持密封狀態(tài),儲罐處于正常壓力。當(dāng)因意外原因造成儲罐內(nèi)部急劇超壓時,若單獨靠呼吸閥滿足不了儲罐緊急泄壓的要求,泄壓人孔的泄壓蓋自動頂開,進(jìn)行緊急泄壓,使罐內(nèi)壓力保持正常;或者當(dāng)儲罐不論何種原因發(fā)生火災(zāi)或爆炸時,應(yīng)保證介質(zhì)先從罐頂泄放,以確保罐體不被破壞,緊急泄壓人孔可以起到儲罐在事故狀態(tài)下的緊急泄壓作用,可以避免儲罐罐底板焊縫被撕裂,以保護儲罐內(nèi)介質(zhì)不向外泄漏。 4.2 泄壓人孔設(shè)置原則 國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50160—2008)規(guī)定了采用氮氣或其他氣體氣封的甲B 和乙類液體的儲罐還應(yīng)設(shè)置事故泄壓設(shè)備,氣封儲罐在設(shè)計中通常在罐頂部設(shè)置泄壓人孔。 5 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析罐頂人孔、透光孔 5.1 罐頂人孔 罐頂人孔安裝在儲罐罐頂,主要由短節(jié)、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成。罐頂人孔一般為DN500、DN600、DN750,作為儲罐檢修的人員進(jìn)出通道。罐頂人孔多采用常壓人孔,人孔應(yīng)設(shè)置在方便進(jìn)出罐的位置,并且應(yīng)避開罐內(nèi)附件設(shè)施。 5.2 透光孔 透光孔同樣由短節(jié)、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成,一般為DN500,用于儲罐安裝和檢修時的采光和通氣。透光孔應(yīng)設(shè)置在罐頂距離罐壁1 m 左右位置處,小型儲罐只設(shè)置一個通光孔時,應(yīng)把通光孔安裝在罐頂梯子及操作平臺附近,大型儲罐設(shè)置兩個或者兩個以上透光孔時,可以沿罐頂圓周均勻進(jìn)行布置。透光孔宜與人孔相對設(shè)置,但是應(yīng)保證至少有一個透光孔是安裝在罐頂梯子及操作平臺附近的。 6 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析氮封閥 6.1 氮封閥的作用與設(shè)置 化工裝置儲罐多為易揮發(fā)介質(zhì),通常會設(shè)置氮封以減少有毒或易燃介質(zhì)的揮發(fā);同時氮封也阻止了外部空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部,從而避免空氣與罐內(nèi)介質(zhì)混合達(dá)到爆炸極限,保證了儲罐的安全運行。氮封閥是控制罐內(nèi)氮封壓力的一種閥門。 6.2 氮封閥的應(yīng)用優(yōu)勢 氮封閥是用來調(diào)整儲罐內(nèi)壓力的一種自力式調(diào)節(jié)閥門,它采用壓力平衡先導(dǎo)式,供氣壓力不會影響閥門動作設(shè)定值。氮封閥具有傳統(tǒng)的自力式調(diào)節(jié)閥門的優(yōu)點,同時也克服了一般自力式調(diào)節(jié)閥容易受儲罐壓力波動影響的缺點,在儲罐氮封系統(tǒng)中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。 7化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析 靜電接地設(shè)施 7.1 靜電接地設(shè)施的作用 石油化工儲罐多為易燃易爆介質(zhì),在裝卸、運輸、生產(chǎn)、檢查等過程中都有可能產(chǎn)生靜電,靜電有可能直接導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸,造成生命和財產(chǎn)的重大損失。防止靜電的措施有安裝靜電接地設(shè)施、添加抗靜電劑、控制介質(zhì)流速等,的辦法就是安裝靜電接地設(shè)施。 7.2 靜電接地設(shè)施的設(shè)置 儲罐接地用的金屬接地板截面不宜小于50 mm×10 mm,長度一般大于110 mm。如果設(shè)備有保溫層,接地板應(yīng)伸出保溫層外110 mm。接地板材質(zhì)通常采用不銹鋼。儲罐直徑大于等于2.5 m或容積大于等于50 m3時,接地點不應(yīng)少于2 處,接地點應(yīng)沿著設(shè)備圓周均勻布置,同時間距不大于30 m。 8 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析壓力、溫度、液位測量儀表 8.1 壓力測量儀表 化工儲罐應(yīng)設(shè)置壓力測量就地指示儀表和壓力遠(yuǎn)傳儀表。壓力測量就地指示儀表與壓力遠(yuǎn)傳儀表分別各用一個管口,就地指示儀表的作用是可以把現(xiàn)場儲罐的壓力與DCS 遠(yuǎn)傳壓力進(jìn)行對照,防止遠(yuǎn)傳控制系統(tǒng)發(fā)生故障而造成超壓或負(fù)壓的危險。壓力表安裝位置應(yīng)能保證儲罐在最高液位時,壓力表仍能準(zhǔn)確測量氣相壓力,同時應(yīng)便于觀察和維修。 8.2 溫度測量儀表 化工儲罐應(yīng)設(shè)置溫度測量儀表,如果介質(zhì)在儲存過程中需要達(dá)到一定溫度或工藝采取了蒸汽或熱水盤管加熱以防止罐內(nèi)介質(zhì)結(jié)晶等時,就需要同時對儲罐加設(shè)溫度報警設(shè)施,以防止超溫或低溫時事故的發(fā)生。儲罐溫度計宜安裝在距罐底1 m 左右位置。 8.3 液位測量儀表 儲罐應(yīng)考慮設(shè)置兩套液位測量裝置,即一套遠(yuǎn)傳液位計和一套就地液位計,就地液位計不得選用玻璃管液位計,當(dāng)儲罐所在地區(qū)最冷月環(huán)境平均溫度低于或等于0 ℃時,液位計應(yīng)采取防凍措施。 三.化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析工藝流程 1)在每臺儲罐上設(shè)置先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路,正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.5KPa左右,當(dāng)氣相空間壓力高于1KPa時,氮封閥關(guān)閉,停止氮氣供應(yīng);當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時,氮封閥開啟,開始補充氮氣;當(dāng)?shù)忾y需要檢修或故障時,使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣,壓力高于1KPa時,通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。 2)當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉,造成罐內(nèi)壓力超過1Kpa時,通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排;當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時,造成罐內(nèi)壓力降低至-1Kpa時,通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補充空氣,確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限(-1Kpa)。 3)為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放,應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥,緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計壓力上限(2.0Kpa)。 4)當(dāng)需要使用限流孔板旁路補充氮氣時,流量宜等于油品出罐流量. 5)若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道,每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器,以防止事故擴大。 6)阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品,且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa。 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析安裝使用與維護 1、安裝: (1)安裝前,檢查整機零件是否缺損或者松動,對管道應(yīng)進(jìn)行清洗,介質(zhì)流向應(yīng)與閥體箭頭指向一致。 (2)為便于現(xiàn)場維修與操作,閥四周應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g。 (3)閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上,閥體與管道的法蘭連接,要注意軸度,并應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55°C的場合使用。 2、化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析使用 (1)開啟閥前截止閥,使介質(zhì)緩慢流入閥體 (2)擰開指揮器護罩,松開指揮器調(diào)節(jié)螺釘 (3)調(diào)節(jié)指揮器主彈簧,使閥后壓力至設(shè)定值 (4)固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘,裝好護罩,調(diào)壓閥即可開始工作 (5)不用時,關(guān)閉閥前截止閥 3、化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析維護 (1)拆卸閥門時,要保護好精密零件的表面,拆裝閥座時,要使用專用工具 (2)閥芯與閥座,不管修理或者更換,密封面都必須進(jìn)行研磨 (3)彈簧若有裂縫跡象,必須更換 (4)密封墊片與0型圈每次檢修時全部更換,膜片根據(jù)檢查結(jié)果而定。 (5)閥門平時維護,只有觀察閥后導(dǎo)壓器上的壓力表是否符合設(shè)計值要求即可。另外若發(fā)現(xiàn)各連接處有滲漏可 擰緊螺母與螺釘或更換密封墊片與0型圈。 9 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計選型分析結(jié)束語 作為油品和各種化學(xué)品的儲存容器,儲罐在化工生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用,隨著化工技術(shù)發(fā)展及裝置大型化,儲罐設(shè)計制造也在朝著大型化方向發(fā)展,倘若發(fā)生事故,儲罐越大,對周圍環(huán)境及人員生命安全的危害程度也越大。因此,儲罐設(shè)計、制造及運行中要盡可能從本質(zhì)上保證儲罐的安全,除了要保證設(shè)備強度及剛度滿足要求外,還應(yīng)考慮各種安全附件的正確設(shè)置,從而做到儲罐能真正的安全運行。 |