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資料簡介
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案
氮封裝置取壓點的介質經導壓管引入檢測機構，反饋結構的設計使得介質直接經閥蓋進入檢測機構，在罐頂的罐呼吸閥能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作。
在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔，氣體密封系統的每個閥門尺寸根據氣體流量表排列，根據提供的穩定氣體壓力計算適應特定需要氣體密封的流量。 氮氣封閉原理：在閥門關閉時，氮氣被注入閥體的密封腔中，形成一個高壓氮氣封閉區域。該封閉區域內的氮氣通過閥桿與閥體之間的密封裝置進行自循環，從而保持了恒定的氮氣壓力。當需要開啟閥門時，通過操作機構將活塞移動至開啟位置，使介質可以通過閥門流出。在介質壓力的作用下，閥芯開始向開啟方向移動，同時閥體密封腔內的氮氣也會逐漸減少。當閥芯開啟并穩定后，氮氣重新充入密封腔，保持氮氣封閉區域的壓力平衡，實現再次封閉。
壓力平衡原理：進口自力式氮封閥通過在閥體兩側設置膜片或活塞，使高壓氮氣與系統內部壓力相平衡。當系統內出現壓力變化時，膜片或活塞會自動調節氮氣的流動，以保持閥門的穩定性和密封性。
泄漏預防原理：進口自力式氮封閥通過設置泄漏檢測裝置，實時監測系統的泄漏情況。當泄漏發生時，閥門會自動關閉或觸發報警系統，及時采取相應的措施，避免泄漏對系統和環境造成危害。自力式氮封閥(即氮封裝置)主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，自力式氮封閥是一種無須外來能源，以彈簧為動力核心利用被調介質自身的壓力來控制閥芯位置變化，達到自動調節和穩定壓力的目的，以保護罐內物料不被氮化及儲罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調節閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案工作原理
儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案性能特點
1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節約能源，降低成本。
2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設定方便，可在連續經營的條件下進行。
3、壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。
4、采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小、反應迅速、控制精度高。
5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好、控制精度高。
6、氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高；
7、調節調壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。
二、危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案特點
自動控制：進口自力式氮封閥通過氮氣的壓力來實現閥門的開閉，可以實現自動控制，減少人工操作。
靈活性好：氮氣的流量可以通過調節閥門來控制，可以根據實際需要進行調整，具有較好的靈活性。
耐高壓：一般適用于高壓流體的控制，具有較高的耐壓能力。
耐腐蝕：材料一般選擇耐腐蝕性能較好的材料，如碳鋼、不銹鋼、合金鋼等，可以在腐蝕性流體中長期使用。
密封性好：密封性能較好，可以有效防止流體的泄漏。
三、危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案應用領域
自力式氮封閥廣泛應用于多個行業，包括但不限于：
石油化工行業：應用于管道閥門、油罐罐儲罐、反應釜等，以確保設備的安全和穩定運行。
電力行業：對大型電力設備、發電機組的保護和維護。
食品飲料行業：用于包裝、灌裝、貯存、輸送等環節，以確保食品生產的衛生安全和質量穩定。
氮封閥中的氮氣可以起到置換裝置介質、平衡系統的壓力等功能，用于保持容器頂部保護氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，主要作用
一是在于減少揮發，如苯罐，
二是防止介質與空氣的反應，如堿罐，防止儲罐內物料與氧接觸會氧化或發生化學反應；還有可以稀釋呼出氣體的濃度。進罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護系統，運行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業。
第7.2.2條款：儲存沸點低于45℃或真實蒸氣壓不小于76.6kPa的甲B類液體，應選用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫常壓儲罐，并應符合下列規定：
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案
1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應設置氮氣密封保護系統，并應密閉回收處理罐內排出的氣體；
2 選用降溫常壓儲罐時，應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下，并應設置氮氣密封保護系統。
第7.2.3條款：儲存沸點不低于45℃或真實蒸氣壓小于76.6kPa的甲B、乙A類液體，應選用浮頂罐或內浮頂罐。當甲B、乙A類液體因特殊儲存要求采用固定頂罐、低壓儲罐和容積大于50m3的臥式儲罐時,應采取下列措施之一：
1 設置氮氣密封保護系統，密閉回收處理罐內排出的氣體；
2 控制儲存溫度低于液體閃點 5℃及以下；
3 其他安全措施。
第7.2.7條款：儲存毒性為高度和極度危害的甲B、乙A類液體的內浮頂儲罐，儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應設置氮氣密封保護系統。
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案《石油庫設計規范》（GB 50074-2014）
第6.1.2條款：儲存沸點低于45℃或37.8℃的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或低溫常壓儲罐，并應符合下列規定：
1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應采取防止空氣進入罐內的措施，并應密閉回收處理罐內排出的氣體。
2 選用低溫常壓儲罐時，應采取下列措施之一：
1）選用內浮頂儲罐，應設置氮氣密封保護系統，并應控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa；
2）選用固定頂儲罐，應設置氮氣密封保護系統，并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。
第6.1.3條款：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，應采用外浮頂儲罐或內浮頂儲罐。有特殊儲存需要時，可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,但應采取下列措施之一：
1 應設置氮氣密封保護系統，并應密閉回收處理罐內排出的氣體；
2 應設置氮氣密封保護系統，并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。
第6.1.8條款：儲存I、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐的單罐容量不應大于5000m3，且應設置氮封保護系統。
《石油化工儲運系統罐區設計規范》（SH/T 3007-2014）
第4.2.4條款：儲存沸點低于45℃或在37.8℃時飽和蒸氣壓大于 88kPa的甲B類液體，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫儲存的常壓儲罐，并應符合下列規定：
a）選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應采取防止空氣進入罐內的措施，并應密閉收集處理罐內排出的氣體；
b）選用降溫儲存的常壓儲罐時，應采取下列措施之一：
——選用內浮頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa；
——選用固定頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下；
——選用固定頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa，密閉收集處理罐內排出的氣體。
第4.2.5條款：儲存沸點大于或等于 45℃或在 37.8℃時飽和蒸氣壓不大于 88kPa的甲B、乙A類液體，應選用浮頂儲罐或內浮頂儲罐。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，但應采取下列措施之一：
——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，密閉收集處理罐內排出的氣體；
——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。
綜合以上標準規范，我們可以得出以下危險化學品儲罐應設置氮封系統：
1、新建單罐容積大于等于 1000m3的甲B類、乙類、操作溫度大于等于120℃的丙類內浮頂和固定頂儲罐；
2、儲存苯乙烯、丙烯腈等易聚合、易氧化的物料儲罐；
3、含油污水儲罐、酸性水儲罐、輕污油儲罐、儲存溫度超過120℃的重油固定頂儲罐；
4、設置油氣收集系統的儲罐；
5、儲存沸點低于45℃或真實蒸氣壓小于76.6kPa的甲B類液體的壓力儲罐、低壓儲罐或降溫常壓儲罐；
6、儲存毒性為高度和極度危害的甲B、乙A類液體的內浮頂儲罐；
7、儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐；
8、單罐容積不小于100m3，儲存甲B、乙A類液體的內浮頂罐（浮盤采用易熔材料）、固定頂罐或低壓儲罐。
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案《管道儀表流程圖設計規定》（HG 20559-1993）
《石油化工儲運系統罐區設計規范》（SH/T 3007-2014）
5.1.5采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統的儲罐應設事故泄壓設備，并應符合下列規定:
a）事故泄壓設備的開啟壓力應高于呼吸閥的排氣壓力并應小于或等于儲罐的設計正壓力；
b）事故泄壓設備應滿足氨封或其他惰性氣體密封管道系統或呼吸閥出現故障時保障儲罐安全的通氣需要；
c）事故泄壓設備可直接通向大氣；
d）事故泄壓設備宜選用直徑不小于DN500 的緊急放空人孔蓋或呼吸人孔。
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案主要技術參數
| 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Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 |
| 壓力調節范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | |||||||||||
| 公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | |||||||||||
| 被調介質溫度 | 80、200 ℃ | |||||||||||
| 流量特性 | 快開型 | |||||||||||
| 調節精度 | ≤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 | 標準型 (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 | |||||||||||
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案主要外形尺寸
| 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 | ||||||||
第5.1.7條款：呼吸閥的規格和數量可參照表5.1.7-1來確定。
綜合以上規范，我們可以得出氮封系統設計應采取以下布置：
1、對固定頂罐、內浮頂罐等存儲易揮發類液體的常壓、低壓儲罐，氮氣密封系統應設置氮封閥；
2、球罐需要氮氣等惰性氣體密封時，應設置壓力分程控制；
3、氮封閥氮氣入口管道應設置壓力表；
4、氮封閥應選用減壓式外取壓閥后壓力控制型；
5、氮封閥應安裝在盡量靠近罐頂入口的氮氣管線上，外取壓管線的取源點宜設在罐頂；
6、氮氣的入罐位置應遠離呼吸閥并伸入罐內約200mm；
7、儲罐罐頂應設壓力變送器、就地壓力表、呼吸閥、事故泄壓設備。
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案Part4：氮封系統的最佳實踐
方案一：危險化學品儲罐氮封系統典型設計方案一。
方案二將方案一中的單呼閥更換為了壓力控制閥（泄氮閥）。儲罐運行時，通過氮封閥、泄氮閥起到平衡儲罐壓力的作用，呼吸閥、緊急泄放閥僅在事故工況（如氮封閥失效、泄氮封失效、火災工況等）啟動，避免儲罐運行時呼吸閥頻繁動作，造成損壞。
注：危險化學品成品儲罐在裝卸車過程中，進/排液量大，儲罐氣相空間壓力波動頻繁，氮封系統宜設置泄氮閥，避免呼吸閥頻繁動作，減少呼吸閥故障率。危險化學品中間儲罐日常運行時，儲罐氣相空間壓力相對比較穩定，可以不設置泄氮閥。
方案三： 危險化學品儲罐氮封系統典型設計方案三。
氣封裝置配備液封的作用是:
(1)當泄壓閥失靈時，液封可起到呼出氣體的作用。即當儲罐內壓力超過設定值時，儲罐內氣體可通過液封泄壓。
(2)當氣封裝置發生故障時，如儲罐內壓力高于設定值時，可通過液封泄壓，減輕泄壓閥負荷。
(3)當泄壓閥和氣封裝置同時故障，而儲罐內出現負壓時，可通過液封吸入空氣，保護儲罐不致變形損壞。
危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案Part5：氮封系統的壓力設定
氮封閥位置設置不正確； 氮封閥閥前壓力不足； 氮封閥選型錯誤； 氮封系統未設置氮封閥； 儲罐壓力監測設備選型不正確。
問題4：某客戶1#精甲醇儲槽罐頂設置了1臺壓力變送器（量程范圍為0-2.5kPa）、1臺現場就地壓力表（量程為0-1MPa），均未考慮負壓工況且壓力表量程范圍過大，量程選型錯誤。
四、危險化學品儲罐氮封閥系統典型設計方案安裝與使用
安裝：在安裝進口自力式氮封閥時，需要根據具體的設備設計和氮氣壓力需求來選擇相應的規格型號，并注意按照廠家提供的安裝說明進行正確的安裝。
使用：使用前，需要先進行氣路測試，檢查氣路和氮氣管路是否暢通。然后通過閥門旋鈕調整氮氣流量和壓力，最終調試好閥門的自動控制功能。
總之，進口自力式氮封閥是一種重要的工業閥門，其通過利用氮氣的特性實現了對流體介質的有效控制，確保了系統的安全穩定運行。
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