油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)

【資料簡介】

一、油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)

氮封閥是一種高精度的KP級別的用于保持氮氣壓力在一個設(shè)定值的自力式調(diào)節(jié)閥，無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源，自動控制閥門介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置?，F(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。

油品裝置儲罐氮封系統(tǒng)調(diào)試本文闡述了化工部油品裝置中的罐區(qū)增加氮封系統(tǒng)的創(chuàng)新，同時利用EPKS分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了過程參數(shù)的集中采集、遠(yuǎn)程監(jiān)視和實時控制。重點論述了系統(tǒng)的組成和控制方案，對更新改造的問題進(jìn)行了分析和攻關(guān)。儲罐氮封系統(tǒng):由自力式調(diào)節(jié)閥、前后壓力表、附屬管路組成。主要設(shè)備是自力式調(diào)節(jié)閥，該閥是一種無需外加驅(qū)動能源，倚靠被測介質(zhì)自身的能量，按設(shè)定值進(jìn)行自動調(diào)節(jié)的裝置。它集變送器、控制器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能于一體。按被控參數(shù)可分為自力式壓力(壓差)、自力式液位和自力式溫度調(diào)節(jié)閥。氮封閥為自力式壓力(壓差)調(diào)節(jié)閥，詳見油品在儲運過程中，不可避免的存在油品損耗，同時儲罐呼出的油氣對環(huán)境和人身的傷害依然嚴(yán)重。特別是對油品容易氧化，需要保證油品品質(zhì)的儲罐，以上措施效果不佳。采用氮氣充填于固定頂油罐的油氣空間謂之氮封。因氮氣的密度小于油氣而浮于油氣之上故而形成氮封。 2本次改造為“化工部油品裝置11臺儲罐增加氮封系統(tǒng)項目，將未實現(xiàn)氮封的油品儲罐完成氮封改造。

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)

該工程包括現(xiàn)場儀表更新更換施工及南北罐區(qū)控制系統(tǒng)擴(kuò)容改造組態(tài)調(diào)試。將現(xiàn)場6臺光纖液位計以及相關(guān)光纜和控制室內(nèi)相關(guān)的二次表盤柜進(jìn)行拆除，現(xiàn)場更新為雷達(dá)液位計。新增11臺壓力變送器于儲罐頂部，安裝于防護(hù)箱內(nèi)，變送器的遠(yuǎn)傳顯示表頭安裝于罐下利于觀測的合適位置。11臺儲罐各增加氮封閥一臺，根據(jù)罐內(nèi)壓力變化控制氮封閥門的開度。所有現(xiàn)場儀表信號送入油品控制室內(nèi)現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)，由于現(xiàn)有DCS系統(tǒng)容量已滿，需要擴(kuò)容。北罐區(qū)控制室內(nèi)新增EPKS C300機(jī)柜（C300系統(tǒng)）及操作站1套，替代原北罐區(qū)二次表機(jī)柜，并且在油品控制室內(nèi)新增一對交換機(jī)，通過光纜實現(xiàn)與北罐區(qū)新增C300控制系統(tǒng)的連接。南罐區(qū)在原有C200控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新增一塊AI卡即可，站臺可利用現(xiàn)有備用點。化工行業(yè)儲存的許多物料易燃易爆。為提高儲存的安全性,經(jīng)常對儲存易燃易爆介質(zhì)的液化品儲罐進(jìn)行惰性氣體保護(hù)。因氮氣較容易獲得且相對更安全,所以往往采用氮氣保護(hù)系統(tǒng),俗稱氮封。現(xiàn)在,國家對危險化工品儲存的安全要求也越來越高。一些國內(nèi)的規(guī)范已經(jīng)明確要求在特定氮封或其他惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)可有效防止儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。從近幾年對各類企業(yè)隱患排查的情況來看，部分企業(yè)尤其是精細(xì)化工企業(yè)在儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)置和管理上存在一些問題。

一、油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)存在的常見問題

一是應(yīng)采用氮封的儲罐未設(shè)置氮封系統(tǒng)。

二是后期增加的氮封系統(tǒng)未經(jīng)正規(guī)設(shè)計，系統(tǒng)不能正常使用。

三是氮封系統(tǒng)壓力得不到有效管控。如進(jìn)儲罐前的氮氣管線未設(shè)置自力式調(diào)節(jié)閥、無壓力表或壓力表選型過大，僅靠手動閥門控制進(jìn)氣量，無法監(jiān)控氮封壓力；氮封氣源未采用壓力分程控制，或自力式調(diào)節(jié)閥選型不合理，造成氮封壓力過高、過低，氮封系統(tǒng)不能正常使用；氮氣管線或儲罐上未設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳、報警，壓力得不到有效控制。

四是氮氣管線上的安全設(shè)施不足，如氮氣管線上未設(shè)置止回閥。

五是儲罐頂部未設(shè)置緊急泄放人孔(或緊急泄放閥)等保護(hù)措施。

六是因氮封壓力不穩(wěn)定或為了節(jié)約成本，將氮氣管線閥門關(guān)閉，氮封系統(tǒng)未投用等。

二、哪些儲罐需要設(shè)置油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)

對于氮封系統(tǒng)的設(shè)置，我們來看看國家標(biāo)準(zhǔn)到底是如何要求的？

國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）、《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）、《石油庫設(shè)計規(guī)范 》（GB 50074-2014）均對儲罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置有明確要求。

《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮氣保護(hù)等安全措施；儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護(hù)。

《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）規(guī)定，當(dāng)采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮氣或惰性氣體密封措施。如常見的甲醇、甲苯等甲B類物質(zhì)；再如可燃液體二硫化碳，自燃點、沸點及閃點均較低，具有的揮發(fā)性、易燃性和爆炸性，采用固定頂罐水封加氮封儲存比采用單純的內(nèi)浮頂罐儲存更安全可靠。

《石油庫設(shè)計規(guī)范 》（GB 50074-2014）規(guī)定，當(dāng)選用內(nèi)浮頂儲罐、固定頂儲罐儲存沸點低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐儲存沸點不低于45℃或在37.8℃時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，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護(hù)系統(tǒng)。儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應(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存需要，不適宜采用內(nèi)浮頂儲罐，可選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于50m3的臥式儲罐，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、苯乙烯儲罐，應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)，防止空氣進(jìn)入儲罐。

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)

它的特點：控制精度高，可比一般ZZY型直接操作型調(diào)壓閥高一倍左右。

　　調(diào)節(jié)壓差比大（如閥前0.8MPa,閥后0.001MPa）特別適合微壓氣體控制。

　　壓力設(shè)定在指揮器上實現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時可在運行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。

二、油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)呼吸閥

　　　　 呼吸閥是指裝于儲罐頂部，用于呼氣和吸氣，保證儲罐安全的的閥門。以得到廣泛應(yīng)用的美國威盾VTON品牌的呼吸閥為例，保持呼吸閥是維護(hù)儲罐氣壓平衡，減少介質(zhì)揮發(fā)的安全節(jié)能產(chǎn)品，呼吸閥充分利用儲罐本身的承壓能力來減少介質(zhì)排放，其原理是利用正負(fù)壓閥盤的重量來控制儲罐的排氣正壓和吸氣負(fù)壓；當(dāng)往罐外抽出介質(zhì)，使罐內(nèi)上部氣體空間的壓力下降，達(dá)到呼吸閥的操作負(fù)壓時，罐外的大氣將頂開呼吸閥的負(fù)壓閥盤頂開，使外界氣體進(jìn)入罐內(nèi)，使罐內(nèi)的壓力不再繼續(xù)下降，讓罐內(nèi)與罐外的氣壓平衡，來保護(hù)儲罐的安全裝置。

　

三、油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)二者的區(qū)別

一般大中型儲罐常壓儲罐都需要氮封，目的有二：一是保證儲罐內(nèi)的壓力始終維持在一定壓力。呼吸閥從字面就可以理解，即可以向外呼氣又可以向里吸氣。當(dāng)罐內(nèi)的壓力低于要求值時，沖氮增加壓力；當(dāng)罐內(nèi)壓力高時，呼吸閥會自動排除氮氣。第二個目的就是氮氣可以隔絕空氣和罐內(nèi)的介質(zhì)，以防止介質(zhì)被氧化等導(dǎo)致產(chǎn)品不合格或發(fā)生意外。

氮封閥主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。當(dāng)儲罐往外出料時，儲罐內(nèi)壓力降低，氮封閥打開往里補(bǔ)充氮氣，呼吸閥的作用是保證儲罐安全的，儲罐內(nèi)壓力過高，呼吸閥可以往外呼，如果氮封閥出現(xiàn)故障，儲罐內(nèi)壓力過低時，呼吸閥會工作往儲罐內(nèi)吸入空氣，保證儲罐不被吸扁。為了保證氮封裝置內(nèi)部的氣體不直接跟空氣接觸,防止物料的揮發(fā),氮封閥不僅可以保證氣體的壓力恒定,還可以防止物料的揮發(fā),來保證容器的安全.接著就是呼吸閥的數(shù)值調(diào)整,在上述數(shù)值調(diào)整中,為了避免呼吸閥的啟動,要讓呼吸閥的設(shè)定值大于泄壓閥的設(shè)定值.無動力風(fēng)機(jī)代理表示,在氮封裝置的使用過程中,也會利用壓力閥來控制壓力閥芯的位置,改變閥門內(nèi)部的流量介質(zhì).

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)和性能：

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

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 36～44 42～51 49～58 56～66
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

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（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)）
嚴(yán)密型	VI級（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)）

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)額定流量系數(shù)、額定行程、性能：

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)ZZDG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

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)ZZDX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

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)外形尺寸：

供氮裝置外形尺寸：

公稱通徑DN(mm)	25	32	40	50	65	80	100
L	160	180	200	230	290	310	350
A	308	308	308	308	394	394	394
H2	415	415	415	115	415	415	415
H1	60	75	80	85	95	105	120
H	720	730	730	750	790	840	890

泄氮裝置外形尺寸：

公稱通徑DN(mm)	25	32	40	50	65	80	100
L	160	180	200	230	290	310	350
A	308	308	308	308	394	394	394
H1	60	75	80	85	95	105	120
H	380	400	420	430	550	560	570

油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)地面安裝示意圖：

三、如何設(shè)置油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)

采用氮封的儲罐，一般為常壓罐或低壓罐，因此，防止儲罐氮氣超壓是一個重要問題。在化工標(biāo)準(zhǔn)《氣封的設(shè)置》（HG/T 20570.16-1995）中，給出了氮氣供氣量的計算方式，“儲罐氣封裝置的供氣量應(yīng)大于或等于由于泵抽出儲罐內(nèi)儲存的液體所需的補(bǔ)充氣量與由于外界氣溫變化而產(chǎn)生的儲罐內(nèi)氣體冷凝和收縮所需補(bǔ)充的氣量之和”。規(guī)范中計算的補(bǔ)氣量只是一個經(jīng)驗值，工作中還需結(jié)合實際，計算出更符合需求的數(shù)值，以此來確定氮氣管線管徑和氮封閥型號。建議專業(yè)技術(shù)力量不足的企業(yè)，委托設(shè)計單位計算合理的補(bǔ)氣量，既能保證氮封要求也不會造成浪費。

《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）規(guī)定，采用氮氣保護(hù)的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設(shè)置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5KPa。為防止儲罐超壓，除計算符合實際的補(bǔ)氣量外，還應(yīng)采取其他措施。

（1）罐頂安裝就地壓力表，并設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳功能至DCS或PLC控制系統(tǒng)，設(shè)定高、低壓報警功能，及時檢測壓力變化情況。

（2）設(shè)置雙呼吸閥防止呼吸閥故障。但對于粘度較大、易發(fā)生結(jié)晶的介質(zhì)，容易造成呼吸閥堵塞，建議采取其他措施，并對補(bǔ)氣管線、排氣管線進(jìn)行伴熱處理，降低物料粘結(jié)和結(jié)晶對閥門和管線的影響，提高安全系數(shù)。

（3）設(shè)置緊急泄放人孔，事故時打開保護(hù)儲罐。根據(jù)《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SHT 3007-2014）的規(guī)定：事故泄壓設(shè)備的開啟壓力應(yīng)大于呼吸閥的排氣壓力，并應(yīng)小于或等于儲罐的設(shè)計正壓力；事故泄壓設(shè)備的吸氣壓力應(yīng)小于呼吸閥的進(jìn)氣壓力，并應(yīng)大于或等于儲罐的設(shè)計負(fù)壓力；事故泄壓設(shè)備應(yīng)滿足氮氣管道系統(tǒng)和呼吸閥出現(xiàn)故障時保障儲罐安全通氣的需要；事故泄壓設(shè)備宜選用公稱直徑不小于500mm的呼吸人孔。如儲罐設(shè)置有備用呼吸閥，事故泄壓設(shè)備也可選用公稱直徑不小于500mm的緊急放空人孔蓋。

四、如何管理油品儲罐氮封閥泄壓閥呼吸閥裝置技術(shù)參數(shù)

為了保證氮封系統(tǒng)有效運行，除了正確設(shè)置，企業(yè)還需做好以下管理工作：

一是在操作規(guī)程中完善氮封系統(tǒng)的操作步驟和安全要求，明確壓力控制范圍和報警值、偏離正常工況的后果、防止和糾正偏離正常工況的方法及步驟等，并對相關(guān)崗位人員進(jìn)行培訓(xùn)。

二是監(jiān)控控制系統(tǒng)中的儲罐壓力，規(guī)范設(shè)置報警值，監(jiān)控報警信息，分析報警原因并采取改進(jìn)措施；加強(qiáng)日常巡檢，將氮封系統(tǒng)壓力表、調(diào)節(jié)閥等運行狀態(tài)列入到巡檢要求中，發(fā)現(xiàn)問題及時處置。

三是將氮封系統(tǒng)的檢查納入罐區(qū)隱患排查中，構(gòu)成重大危險源的企業(yè)，將氮封系統(tǒng)的檢查納入到操作負(fù)責(zé)人包保責(zé)任的履職檢查表中，通過隱患排查治理，確保系統(tǒng)有效投用。

四是定期對呼吸閥、壓力表等進(jìn)行檢查和檢驗。確保呼吸閥的外觀無異常銹蝕、泄漏和雜物堵塞，開啟壓力、通氣量和泄漏量滿足設(shè)計要求，保證泄壓設(shè)施的完好。