化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設計規范
氮封裝置主要用于儲罐頂部，維持儲罐的微正壓，隔離物料與外界接觸，減少物料的揮發和浪費，保護儲罐安全。是否設氮封設施和氮封閥參考如下規定：當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內氮氣壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，罐內氮氣壓力上升，當罐內壓力上升至供氮閥壓力設定值時，供氮閥自動關閉。
當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，罐內氮氣壓力下降，降至泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關閉。 
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設計規范的選用說明
氮封閥一般供氮壓力在300－800KPa左右，氮封設定壓力1KPa，泄氮壓力3KPa,呼吸閥呼氣壓力5KPa,吸氣-0.8kpa;（注：供氮閥入口氮氣壓力必須≥300KPa；當低于300KPa時，供氮閥不起作用；當供氮閥入口壓力為零時，供氮閥處于開啟狀態。供氮閥入口氮氣壓力必須≤1MPa，當氮氣壓力≥1MPa時，請在供氮閥前加裝ZZY型自力式減壓閥進行減壓。
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； 
一般供氮閥選用ZZDG型，泄氮閥選用ZZDX型，呼吸閥采用ZZFX防爆阻火呼吸閥。
1）SH/T3007《石油化工儲運系統罐區設計規范》
第4.2.5條“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，控制儲存溫度低于閃點5℃及以下"。
第4.2.10條“儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐不應大于10000m3，且應設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統"。
2）《石油化工儲運罐區VOCs治理項目指導意見》規定：“甲B、乙A類中間原料儲罐、芳烴類儲罐、輕污油儲罐、酸性水罐、排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需對排放氣體進行收集治理的儲罐應設置氮氣密封系統"。
3）其他為防止儲罐揮發性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全或防止儲罐內物料與氧接觸氧化或發生化學反應等場合。
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設計規范 生態環境部下發的《關于加快解決當前揮發性有機物治理突出問題的通知》（環大氣〔2021〕65號）中指出，當前VOCs 治理仍然存在一些突出問題，必須加快解決，同時也點出揮發性有機液體儲罐收集處理效率低下等突出問題。如何提高收集效率是VOCs末端治理環節存在的一個難點，《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》（環大氣〔2020〕33號）提出的舉措是“聚集治污設施三率，提升綜合治理效率"。
以其多年的工程設計實踐，針對儲罐尾氣收集系統設計的疑難問題，如氮封閥的放置，儲罐設計壓力，儲罐附件的定壓，收集管路的壓控等典型問題，從多個角度進行分析，并提出解決方案。
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℃。 
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設計規范性能特點 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。 
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設計規范主要技術參數 | 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 |
化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設計規范主要外形尺寸 | 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 |
儲罐氮封閥裝在罐頂還是裝在罐底部的問題
問題：有的單位的儲罐氮封閥沒有安裝在罐頂而是裝在了儲罐底部，說是方便檢查維修，但實際上多數安裝在儲罐底部的氮封閥，氮封效果不好，不能隔絕空氣。經常有設計人員問氮封閥能不能裝在儲罐底部的問題。下面來分析一下氮封閥安裝在儲罐頂部還是儲罐底部的問題。
1、儲罐氮封的作用
1）氮封的主要作用是隔絕空氣。當儲罐內儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內氣體冷卻收縮時，氮封系統自動補入氮封氣，用氮封氣使儲罐內維持一定正壓力，阻止空氣進入儲罐內，防止儲罐內物料與空氣接觸，從而防止儲罐內物料與空氣中的水分和氧氣接觸而被污染變質；氮封也是一種安全措施，能有效防止儲罐內部形成爆炸性氣體、抑制硫化亞鐵自燃；
2）其次是可以減少物料的揮發。當罐內壓力降低時，可以通過補充氮氣補償液面上的靜壓力，從而在一定程度上減少了物料的揮發損耗。
2、氮封閥能否正常工作的關鍵點
氮封閥能否正常工作的關鍵不在于氮封閥是安裝在罐頂還是罐底，關鍵點是氮封閥測取的壓力信號是否能真實反映儲罐內的工作壓力，也就是氮封閥引壓管的取壓源點的位置是否合適的問題。
3、氮封閥引壓管取壓源點的位置對氮封閥測壓的影響
1）如果氮封閥的引壓管取壓源點在罐頂，測取的是罐頂壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制沒有多少差別性，差別只在于測到的壓力與儲罐內壓力有個罐頂到罐底的氮氣引壓管道的靜壓差問題，這個靜壓差的影響可以通過零點壓力設定來消除的。這個引壓管的靜壓差Δp=ρgh，引壓管的氮氣密度隨溫度變化而變化，按一天之內最多溫度變化10℃考慮，一天之內引壓管的氮氣密度變化率在3.6%以內，這個變化率對氮封閥的控制不會有什么影響；對于季節溫度變化引起氮氣密度變化產生的對氮封閥的控制影響，可以根據每個季度的平均氣溫調整一下零點壓力。
2）如果氮封閥的引壓管取壓源點在閥后的管道上，測取的是管道壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制就有差別性了。因為有個氮封閥后管道阻力降的問題，取壓源點的壓力與罐內壓力差了靜壓差與阻力降之和，這個靜壓差的影響可以通過零點壓力設定來消除的，但是這個管道阻力降的影響不能忽略，這個阻力降跟管道當量長度是正比關系，跟流量平方是正比關系，跟管徑的五次方是反比關系，這個阻力降的大小會影響到氮封閥的控制。
4、氮封閥的引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響
《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T3007-2014推薦的儲罐充氮量如下表：
以DN50～DN250管道為例，分別計算氮封閥后氮氣流量300 Nm3/h～2500 Nm3/h、管長1m、10～25m（差不多就是氮封閥安裝在儲罐底部時氮封閥后的管道長度）的管道阻力降。計算結果如下表：從上表可以看出，管徑對阻力降的影響比較大，當管徑取DN50、DN80、DN100時，阻力降數值相對氮封閥的設定壓力值就比較大了。
當氮封閥引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降越小對氮封閥控制的影響就越??；當氮封閥后的管道阻力降接近或超過氮封閥的設定壓力值（表壓）時，對氮封閥控制的影響就比較大了。下面來分析一下，當氮封閥引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響。
a) 采用開-關型氮封閥
當儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當取壓源點的壓力降低到氮封閥設定開啟壓力（一般取200Pa(G)）氮封閥就打開，此時閥后管道就有了阻力降，當取壓源點的壓力高于氮封閥設定關閉壓力（一般取500Pa(G)）氮封閥就關閉，但此時實際上儲罐內的壓力沒有達到氮封閥設定關閉壓力；氮封閥關閉后阻力降沒有了，取壓源點壓力又回到低于氮封閥設定開啟壓力，氮封閥又打開補氮……如此反復循環動作。當氮封閥的補氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續降低，有可能降低到呼吸閥設定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。
b) 采用自力式型氮封閥
當儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當取壓源點的壓力降低到氮封閥設定壓力（一般取300Pa(G)）氮封閥就打開，自力式氮封閥會自動調節閥的開度，使取壓源點的壓力自動平衡到低于氮封閥設定壓力（一般取300Pa(G)），使氮封閥一直處于補氣狀態，但此時氮封閥的補氣速度不一定趕上儲罐降壓速度。當氮封閥的補氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續降低，有可能降低到呼吸閥設定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。
5、化工儲罐供氮裝置+泄氮裝置設計規范結論
氮封閥引壓管的取壓源點的位置是否合適是氮封閥能否正常工作的關鍵。氮封閥無論是裝在罐頂還是罐底，取壓源點要選取在罐頂，取壓源點離氮封進氣口適當距離，0.8m以上為好，不要在氮封閥后管道上取壓；如果取壓源點要選取在氮封閥后管道上，氮封閥后管道就要選取合適的管徑，使管道阻力降相對于氮封閥的設定壓力（表壓）要比較小，否則就會影響氮封閥的控制，這也是大多數儲罐氮封效果不好的原因。
|
