儲罐氮封系統閥門設計方案

                        儲罐氮封系統閥門設計方案

                          上海申弘閥門有限公司

之前介紹黃銅帶表消聲減壓閥使用注意事項，現在介紹儲罐氮封系統閥門設計方案  
一、儲罐氮封系統閥門設計方案基本原理 
      在儲罐上設置氮封系統裝置，維持罐內氣相空間壓力在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.8KPa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空氣，防止形成爆炸性氣體。 
      儲罐氮封系統裝置使用的氮氣純度不宜低于99.96%，氮氣壓力宜為0.5~0.6MPa。

二、工藝方案 
以4臺輕質油內浮頂儲罐組成的罐組為例，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℃。ZZYVP自力式氮封閥裝置主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內物料不被氮化及儲罐安全。氮封裝置由ZZYP快速泄放閥及ZZV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。
       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℃。
【產品特點】
 氮封裝置的供（泄）氮壓力設定方便，且可在連續生產的條件下進行；氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值達132倍，壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。 
  供氮壓力調整：在ZZV型微壓調節閥壓力調節范圍內選定一設定值如1Kpa（100mm.w.c）,通過調節調整螺絲2以改變彈簧3的預壓縮（拉伸）量來達到；泄氮壓力調整：在ZZDQ快速泄放閥在的壓力控制器部分，通過調整座3，改變彈簧4預壓縮量達到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設定值應遠離供氮壓力值，如2Kpa（200mm.w.c）;呼吸閥高定值調整：在上述兩設定值調整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥設定值應大于泄壓設定值。



氮封設計方案  
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥在儲罐上設置氮封系統，維持罐內氣相空間氧氣濃度不大于5%，消除爆炸條件。 以4臺輕質油內浮頂儲罐組成的罐組為例，設計方案如下： 

a）內浮頂儲罐改造 
1）在儲罐罐頂透光孔法蘭蓋處增加開口，用于安裝氧氣濃度檢測器； 
2）封堵儲罐罐壁的通氣口，同時在罐頂增加呼吸閥接口。呼吸閥的數量及規格按照《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007-2007確定。 

3）在儲罐罐頂增加氮氣接入口；

4）在儲罐罐頂增加氣相聯通管接口。（同一種油品的多個儲罐在生產運行過程中，經常是有的儲罐在進行收油作業，有的儲罐同時在進行發油作業。為節省氮氣用量，我們建議在同種油品儲罐之間設置氣相聯通管道，通過這種方法，可以實現多個運行過程中的儲罐進氣量和排氣量的部分平衡，不僅可以減少氮氣用量，同時還可以減少儲罐在收油作業時的油氣排放。） 
b.工藝敘述 
1）在儲罐內安裝氧氣檢測器，實時監測儲罐內氣相空間氧氣的濃度，同時將高濃度報警與氮氣管道控制閥門連鎖，當氧氣濃度達到高濃度值時報警，連鎖打開氮氣閥門，向儲罐內補充氮氣，直至檢測指標達到設定要求時連鎖關閉氮氣閥門。補充氮氣的流量控制使用限流孔板，流量宜控制在Q=Q1-Q2（Q1—油品出罐流量，Q2—氣相連通罐中與油品出罐同時進行的油品進罐流量），且Q不應小于100m3/h，氮氣管道的管徑為DN50，氮氣的操作壓力為0.5MPa。 
氧氣濃度監測信號引入控制室，以便實時監測。控制室設氧氣濃度超標報警儀。 
2）同一種油品的多個儲罐在生產運行過程中，經常是有的儲罐在進行收油作業，有的儲罐同時在進行發油作業。為節省氮氣用量，我們建議在同種油品儲罐之間設置氣相聯通管道，通過這種方法，可以實現多個運行過程中的儲罐進氣量和排氣量的部分平衡，不僅可以減少氮氣用量，同時還可以減少儲罐在收油作業時的油氣排放。聯通管道的管徑為DN150，氣體的流通能力為500m3/h。 管道及儀表流程圖見附圖-1； 
氧氣檢測器、切斷閥儀表規格書見附表。 



c.儀表選型說明 
1）氧氣氣體檢測器采用電化學探頭，其具有可靠性高，穩定性好，檢測精度高及反映時間短等特點。 
2）切斷閥采用氣動切斷球閥，其具有泄露等級高，切斷動作快等特點。 

3）氮氣補氣總管上配置渦街流量計進行氮氣流量監測，渦街流量計具有較好的性能價格比。

d.安裝布置方案 
1）氧氣濃度檢測器通過透光孔安裝在儲罐拱頂與內浮盤之間，為保證既不影響儲罐內浮盤的正常升降，氧氣檢測器的安裝高度宜為儲罐內浮盤可能上升到的高位置之上300mm。 

2）罐頂氮氣接口的開口方位宜位于罐頂中心部位，氮氣管道在罐內部分采用橡膠軟管。為保證換氣效果良好，氮氣橡膠軟管出口宜接近浮盤。可在氮氣橡膠軟管出口連接一個環形不銹鋼管，管壁水平方向上開若干個通氣孔，用于向四周噴射氮氣。環形不銹鋼管應固定安裝在浮盤上。 
3）儲罐之間設置DN150氣相聯通管道，每個儲罐的氣相聯通管道均應設置管道阻火器，阻火器應盡量靠近儲罐接口安裝，每個儲罐的氣相聯通管道均應設置截斷閥。氣相聯通管道宜在罐頂之間跨接。若罐間距較大，氣相聯通管道需要設在地面時，應在管道的地點設置排凝管及閥門。 
4）在儲罐罐頂中心位置安裝帶阻火器的呼吸閥，呼吸閥的數量及規格如下： 呼吸閥選用表 
儲罐容量（m3）        

呼吸閥個數×公稱直徑（mm） 1000        

1×200 2000       

2×150 3000        

2×200 4000        

2×200 5000        

2×250 10000        

2×300 20000        

3×300 30000        

4×300 50000        

4×300 e.

主要工程概況 
根據上述方案對罐組（4座5000m3內浮頂儲罐）進行改造，需新增如下主材： 



1）管道：～420米，～2.5噸。 
2）閥門：DN50，8個；DN100，1個；DN150，6個。 

3）管道阻火器：DN150，6個。 
4）帶阻火器的呼吸閥：DN250，8個。 

5）氧氣氣體濃度檢測器：4個。

6）氣動切斷閥：DN50，4個。

7）渦街流量計：DN80  1個。

自力式氮封閥主要零件材質
閥體：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12No2Ti
閥芯閥座：1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12No2Ti
膜片：橡膠增強滌綸織物
波紋管：1Cr18Ni9Ti



設計方案如下：

1.內浮頂儲罐改造 
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置氮封后的需求。呼吸閥的數量及規格按照《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應考慮氮封閥不能關閉時的進氣量等因素。

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確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。 
4）量油孔應加導向管，確保量油作業時不影響氮封壓力。

5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。



2.工藝流程 
1）在每臺儲罐上設置先導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氣相空間壓力在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣；當氮封閥需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣，壓力高于1.5KPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排（短時間連續補充氮氣）。

2）當氮封閥事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過1.5Kpa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當氮封閥事故失靈不能及時開啟時，造成罐內壓力降低至-0.3Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空氣，確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-0.5Kpa）。 
3）為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限（2.0Kpa）。 
4）當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，氮氣管道的管徑為DN50，氮氣的操作壓力為0.5MPa。 
5）若在相同油品儲罐之間設置有氣相聯通管道，每臺儲罐出口均應設置阻火器，以防止事故擴大。 
6）阻火器應選用安全性能滿足要求的產品，且阻力降不應大于0.3KPa。  
泄氮閥說明： 
◇ 一般供氮氣壓力在3×10^5-10×10^5Pa之間 
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作 
◇ 泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致 

◇ 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，浪費氮氣、影響設備的使用壽命 
◇ 若用戶工況與造型手冊有異，望來電與本廠技術開發部，協商解決。與本產品相關論文：斯派莎克蒸汽減壓閥在化纖管路應用