环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案

【资料简介】

环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案

当前VOCs 治理仍然存在一些突出问题，必须加快解决，同时也点出挥发性有机液体储罐收集处理效率低下等突出问题。如何提高收集效率是VOCs末端治理环节存在的一个难点，提出的举措是“聚集治污设施三率，提升综合治理效率”。针对储罐尾气收集系统设计的疑难问题，如氮封阀的放置，储罐设计压力，储罐附件的定压，收集管路的压控等典型问题，从多个角度进行分析，并提出解决方案。

环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案

问题：有的单位的储罐氮封阀没有安装在罐顶而是装在了储罐底部，说是方便检查维修，但实际上多数安装在储罐底部的氮封阀，氮封效果不好，不能隔绝空气。经常有设计人员问氮封阀能不能装在储罐底部的问题。

下面来分析一下氮封阀安装在储罐顶部还是储罐底部的问题。

1、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案储罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔绝空气。当储罐内储存的物料被泵抽出和（或）由于外界温度降低，使储罐内气体冷却收缩时，氮封系统自动补入氮封气，用氮封气使储罐内维持一定正压力，阻止空气进入储罐内，防止储罐内物料与空气接触，从而防止储罐内物料与空气中的水分和氧气接触而被污染变质；氮封也是一种安全措施，能有效防止储罐内部形成爆炸性气体、抑制硫化亚铁自燃；

2）其次是可以减少物料的挥发。当罐内压力降低时，可以通过补充氮气补偿液面上的静压力，从而在一定程度上减少了物料的挥发损耗。

2、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案封阀能否正常工作的关键点

氮封阀能否正常工作的关键不在于氮封阀是安装在罐顶还是罐底，关键点是氮封阀测取的压力信号是否能真实反映储罐内的工作压力，也就是氮封阀引压管的取压源点的位置是否合适的问题。

氮封装置在当前阀门行业中起到的作用不可估量，因为氮封阀组成以及各部分不同的作用，在成熟的技术条件下，氮封装置的贮罐内成品油上端覆盖氮气，具有一定的压力值，在通过氮封之后，可使得保护装置加以控制，在阀门出液放油的时候贮罐内液位下降，而供氮调节阀开度增大，在向贮罐内补充氮气使压力增加到设定值为止，接下去阀门在工作中进液阀开启进油之后，阀门液位会上升，而气相部分容积减小，氮气压力上升，于是泄氮用的调节阀门在压力控制器的调节下开启，从而更好的对阀门中的氮气进行排放以便于使得氮气压力降低到设定值，需要注意的是，为了使氮封阀一类产品在工作运行中更加安全，也为了确保储罐安全，我们在安装中务必还需要在罐顶安装一个呼吸阀，这样可以使氮封装置运行更为可靠。

氮封阀在使用过程中除了需要对操作过程进行规范之外，对于日常的检修维护与保养来说都是*的环节，为了保证氮封阀在运行过程中的灵敏可靠，安排合适的日常维护保养就需要结合很多技巧来进行。

氮封阀是一种采用被调介质自身动能来工作的阀门，对于阀门保持前后端压力恒定是比较关键的，对于维护工作必须定期进行，无论有无发现问题都必须做好相应的记录，尤其在检查阀门的动作上要观察其阀门动作是否灵敏，在控制信号变化时候有没有及时变化都是需要观察维护的要点之一。通常一些场合对于氮封阀这样产品来说也会半年进行一次检修，主要目的在于确认阀门工作状态的良好性。

环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案氮封阀日常维护保养

氮封阀的设备工艺流程上其主要还是将空气通过螺杆空压机加压，在压力增加之后可以达到工艺指标所规定的压力值，然后通过制氮机制得99.5%的氮气，再输送如氮气罐，在氮气经过指挥器进行减压之后可以输入甲醇储罐，从而从技术上起氮封的作用，氮封阀的名称也由此而来，而当前行业中的氮封装置大多都是类似的工艺原理。目前氮封装置主要用于输送连续的天然气采输以及城市地区中的石油、化工、冶金、煤气等相关等工业生产单位，一些行业中不少的氮封装置压力设定在指挥器上实现更多的从用户角度出发能很好的从快捷、省力、方便的基础上进行连续设定。氮封装置压力低于设定值，通过PCV阀补气，压力高于设定值，通过正压罐排气。

环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案氮封装置阀类产品特点:

1、反应特别灵敏,极小的压力(如50mm水柱的压力)或极小的压力变化都可以感染出来。

2、控制度比ZZY型自力式高1倍左右,故适合在控制度高的场合使用。

3、减压比特别大，例如阀前0.8Mpa,阀后50mmH2O,压差比良好

4、压力设定在指挥器上实现，因而方便、快捷、省力、省时且可在运行状态下连续设定。

5、对同一台阀而言，调节范围比ZZY型自力式广。

3、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案氮封阀引压管取压源点的位置对氮封阀测压的影响

1）如果氮封阀的引压管取压源点在罐顶，测取的是罐顶压力，则氮封阀安装在罐顶与罐底对于氮封阀的控制没有多少差别性，差别只在于测到的压力与储罐内压力有个罐顶到罐底的氮气引压管道的静压差问题，这个静压差的影响可以通过零点压力设定来消除的。这个引压管的静压差Δp=ρgh，引压管的氮气密度随温度变化而变化，按一天之内最多温度变化10℃考虑，一天之内引压管的氮气密度变化率在3.6%以内，这个变化率对氮封阀的控制不会有什么影响；对于季节温度变化引起氮气密度变化产生的对氮封阀的控制影响，可以根据每个季度的平均气温调整一下零点压力。

2）如果氮封阀的引压管取压源点在阀后的管道上，测取的是管道压力，则氮封阀安装在罐顶与罐底对于氮封阀的控制就有差别性了。因为有个氮封阀后管道阻力降的问题，取压源点的压力与罐内压力差了静压差与阻力降之和，这个静压差的影响可以通过零点压力设定来消除的，但是这个管道阻力降的影响不能忽略，这个阻力降跟管道当量长度是正比关系，跟流量平方是正比关系，跟管径的五次方是反比关系，这个阻力降的大小会影响到氮封阀的控制。

4、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案对氮封阀控制的影响

《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007-2014推荐的储罐充氮量如下表：

以DN50～DN250管道为例，分别计算氮封阀后氮气流量300 Nm3/h～2500 Nm3/h、管长1m、10～25m（差不多就是氮封阀安装在储罐底部时氮封阀后的管道长度）的管道阻力降。计算结果如下表：

从上表可以看出，管径对阻力降的影响比较大，当管径取DN50、DN80、DN100时，阻力降数值相对氮封阀的设定压力值就比较大了。

当氮封阀引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降越小对氮封阀控制的影响就越小；当氮封阀后的管道阻力降接近或超过氮封阀的设定压力值（表压）时，对氮封阀控制的影响就比较大了。

下面来分析一下，当氮封阀引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降对氮封阀控制的影响。

a) 采用开-关型氮封阀

当储罐往外付出和（或）由于外界温度降低时，储罐压力就降低，当取压源点的压力降低到氮封阀设定开启压力（一般取200Pa(G)）氮封阀就打开，此时阀后管道就有了阻力降，当取压源点的压力高于氮封阀设定关闭压力（一般取500Pa(G)）氮封阀就关闭，但此时实际上储罐内的压力没有达到氮封阀设定关闭压力；氮封阀关闭后阻力降没有了，取压源点压力又回到低于氮封阀设定开启压力，氮封阀又打开补氮……如此反复循环动作。当氮封阀的补气速度赶不上储罐降压速度时，储罐压力就继续降低，有可能降低到呼吸阀设定吸气压力（-300Pa(G)），此时呼吸阀吸入空气，影响了储罐氮封效果。

b) 采用自力式型氮封阀

当储罐往外付出和（或）由于外界温度降低时，储罐压力就降低，当取压源点的压力降低到氮封阀设定压力（一般取300Pa(G)）氮封阀就打开，自力式氮封阀会自动调节阀的开度，使取压源点的压力自动平衡到低于氮封阀设定压力（一般取300Pa(G)），使氮封阀一直处于补气状态，但此时氮封阀的补气速度不一定赶上储罐降压速度。当氮封阀的补气速度赶不上储罐降压速度时，储罐压力就继续降低，有可能降低到呼吸阀设定吸气压力（-300Pa(G)），此时呼吸阀吸入空气，影响了储罐氮封效果。

从氮封阀维护的角度来说我们需要熟知如运输和保管、定期检修和加油、检查支撑情况、安全运行的检查、消除应力、清除或防止异物进入、定期检查气源和电源等一些步骤和技巧，而从日常维护来讲又可以分成定期维护和巡回检查，下面来讲讲通过维护部件角度出发的几个技巧要点

环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案储罐氮封阀装在罐顶还是装在罐底部的问题产品特点

（1）不用外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便又节约能源。
（2）氮封装置供氮，泄氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行。
（3）压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小、动作灵敏、装置工作平衡。
（4）采用无填料设计，阀杆所受磨擦力小、反应迅速、控制精度高。
（5）供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1，减压效果好、控制精度高。
（6）需在罐顶设置呼吸阀。
（7）呼吸阀制止了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。

三、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案主要技术参数

公称通径(mm)	20			25	40		50	80		100	150
阀座直径(mm)	6	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150
额定流量系数Kv	3.2	5	8	10	20	32	50	80	100	160	250	400
压力调节范围	0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa
公称压力PN	1.0、1.6 MPa
被调介质温度	80、200 ℃
流量特性	快开型
调节精度	≤5%
允许压降(MPa)	1.6				1.6		1.1	0.6		0.4
薄膜有效面积(C㎡)	200				280			400
允许泄漏量	符合ANSIB16.104—1976 IV级
阀盖形式	标准型 (整体式)
压盖型式	螺栓压紧式
密封填料	V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉纺织填料、石墨填料
阀芯形式	单座型阀芯
流量特性	直线性

四、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案 主要外形图

五、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案 主要外形尺寸

公称通径(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

5、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案结论

氮封阀引压管的取压源点的位置是否合适是氮封阀能否正常工作的关键。氮封阀无论是装在罐顶还是罐底，取压源点要选取在罐顶，取压源点离氮封进气口适当距离，0.8m以上为好，不要在氮封阀后管道上取压；如果取压源点要选取在氮封阀后管道上，氮封阀后管道就要选取合适的管径，使管道阻力降相对于氮封阀的设定压力（表压）要比较小，否则就会影响氮封阀的控制，这也是大多数储罐氮封效果不好的原因。

氮封阀最好不要安装在罐底部。设计规范也是要求氮封阀安装在罐顶的。《石油化工罐区自动化系统设计规范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3条要求“氮封阀应安装在尽量靠近罐顶入口的气管线上，外取压管线的取源点宜设在罐顶，以便检测罐內的真实压力”。当氮封阀安装在罐底部时，要考虑罐顶到罐底的氮气引压管道的静压差问题，这个静压差的影响要通过零点压力设定来消除。

6、环保治理末端VOCs氮封阀装置优化方案安装位置的其他影响

1）如果氮封阀装在罐顶，就没有阀后积液的问题；如果氮封阀装在罐底部，就要考虑阀后凝液的排放问题，其中最主要的问题还是一些腐蚀性介质的凝液对氮封阀的阀芯和阀座有腐蚀作用，会影响氮封阀的密封性。

2）至于考虑氮封窒息灭火要求把氮封阀装在罐底，那是某些消防人士自己拍脑袋想出来的，并无进行过科学论证。