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289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)猓ＷC儲(chǔ)罐在正常運(yùn)行過程中不吸進(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)一種型式是通過與自力式氮封閥配套的安裝在貯槽頂?shù)牡忾y來控制的，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+800pa，使貯槽不超壓,，不設(shè)安全閥而是通過氮封閥控制,，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+800pa,，當(dāng)貯罐內(nèi)的壓力過低時(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^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低到 －800pa，避免了貯罐的吸弊,，這種形式也沒有安全閥,。上述的形式，即防止了貯罐的正壓可能帶來的超壓現(xiàn)象,，也避免了貯罐負(fù)壓可能帶來的貯罐吸弊現(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?，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,。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,。
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)?；?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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