储罐氮封阀系统计算选型分析

【资料简介】

储罐氮封阀系统计算选型分析

氮封装置主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，以保护罐内物料不被氮化及储罐安全。氮封装置由ZZYP快速泄放阀及ZZV微压调节阀两大部分组成。快速泄放阀由压力控制器及ZMQ-16K型单座切断阀组成。
储罐内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。微压调节阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因微压调节阀必须使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场压力较高，必须安装ZZYP型压力调节阀将压力调节阀将压力降低至0.1Mpa以下才可使用。公称压力0.1Mpa，压力可按分段设定，从0.5Kpa 至66 Kpa以下，介质温度温度≤80℃。

我们在实际工作中发现的典型的、重复性的技术问题中，氮封系统问题占比1.74%。我们结合现场实例向大家分享一下危险化学品储罐氮封系统问题。

储罐氮封阀系统计算选型分析

 

Part 1 ：氮封系统的作用

《气封的设置》（ HG/T 20570.16-95）第1.0.1.1条款：为防止储罐内物料因与进入的外界气体(空气)接触而被污染变质或与外界进入的气体(空气)发生化学和(或)生物反应，常需设置气封系统。用气封气使储罐内维持一定压力(正压)，防止储罐内物料与外界气体接触。

Part 2 ：氮封系统的设置

《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》（ GB 50160-2008 2018版）

第6.2.2.1条款：储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。当单罐容积小于或等于5000m³的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。

第6.2.4A条款：储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护。

《精细化工企业工程设计防火标准》（ GB 51283-2020）

第6.2.2条款：单罐容积不小于100m³的甲B、乙A类液体储存应选用内浮顶罐。当采用易熔材质制作浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。采用固定顶罐或低压罐时，应采用氮气或惰性气体密封，并采取减少日晒升温的措施。

《煤化工工程设计防火标准》（ GB 51428-2021）

第7.2.2条款：储存沸点低于45℃或真实蒸气压不小于76.6kPa的甲B类液体，应选用压力储罐、低压储罐或降温常压储罐，并应符合下列规定：

1 选用压力储罐或低压储罐时，应设置氮气密封保护系统，并应密闭回收处理罐内排出的气体；

2 选用降温常压储罐时，应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下，并应设置氮气密封保护系统。

第7.2.3条款：储存沸点不低于45℃或真实蒸气压小于76.6kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶罐或内浮顶罐。当甲B、乙A类液体因特殊储存要求采用固定顶罐、低压储罐和容积大于50m³的卧式储罐时,应采取下列措施之一：

1 设置氮气密封保护系统，密闭回收处理罐内排出的气体；

2 控制储存温度低于液体闪点 5℃及以下；

3 其他安全措施。

第7.2.7条款：储存毒性为高度和极度危害的甲B、乙A类液体的内浮顶储罐，储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气密封保护系统。

第7.2.8条款：多雷和强雷地区单罐容积大于或等于50000m³的浮顶储罐的一次、二次密封之间应采取下列措施之一：

1 设置氮气密封保护系统；

2 向一次、二次密封之间的空间充填软体不燃或难燃材料。

《石油库设计规范》（ GB 50074-2014）

第6.1.2条款：储存沸点低于45℃或37.8℃的饱和蒸气压大于88kPa的甲B类液体，应采用压力储罐、低压储罐或低温常压储罐，并应符合下列规定：

1 选用压力储罐或低压储罐时，应采取防止空气进入罐内的措施，并应密闭回收处理罐内排出的气体。

2 选用低温常压储罐时，应采取下列措施之一：

1）选用内浮顶储罐，应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa；

2）选用固定顶储罐，应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

第6.1.3条款：储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油，应采用外浮顶储罐或内浮顶储罐。有特殊储存需要时，可采用容量小于或等于10000m³的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m³的卧式储罐,但应采取下列措施之一：

1 应设置氮气密封保护系统，并应密闭回收处理罐内排出的气体；

2 应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

第6.1.8条款：储存I、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐的单罐容量不应大于5000m³，且应设置氮封保护系统。

第4.2.4条款：储存沸点低于45℃或在37.8℃时饱和蒸气压大于 88kPa的甲B类液体，应采用压力储罐、低压储罐或降温储存的常压储罐，并应符合下列规定：

a）选用压力储罐或低压储罐时，应采取防止空气进入罐内的措施，并应密闭收集处理罐内排出的气体；

b）选用降温储存的常压储罐时，应采取下列措施之一：

——选用内浮顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于 88kPa；

——选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下；

——选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于 88kPa，密闭收集处理罐内排出的气体。

第4.2.5条款：储存沸点大于或等于 45℃或在 37.8℃时饱和蒸气压不大于 88kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶储罐或内浮顶储罐。其他甲B、乙A类液体化工品有特殊储存需要时，可以选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于100m³的卧式储罐，但应采取下列措施之一：

——设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，密闭收集处理罐内排出的气体；

——设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

综合以上标准规范，我们可以得出以下危险化学品储罐应设置氮封系统：

1、新建单罐容积大于等于 1000m³的甲B类、乙类、操作温度大于等于120℃的丙类内浮顶和固定顶储罐；

2、储存苯乙烯、丙烯腈等易聚合、易氧化的物料储罐；

3、含油污水储罐、酸性水储罐、轻污油储罐、储存温度超过120℃的重油固定顶储罐；

4、设置油气收集系统的储罐；

5、储存沸点低于45℃或真实蒸气压小于76.6kPa的甲B类液体的压力储罐、低压储罐或降温常压储罐；

6、储存毒性为高度和极度危害的甲B、乙A类液体的内浮顶储罐；

7、储存温度超过120℃的重油固定顶罐；

8、单罐容积不小于100m³，储存甲B、乙A类液体的内浮顶罐（浮盘采用易熔材料）、固定顶罐或低压储罐。

  

                                                                             
储罐氮封阀系统计算选型分析自力式氮封阀产品特点：

氮封装置的供（泄）氮压力设定方便，且可在连续生产的条件下进行；
氮气压力设定范围广，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值达132倍，压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作极灵敏。
调整：
供氮压力调整：在ZZV型微压调节阀压力调节范围内选定一设定值如1Kpa（100mm.w.c）,通过调节调整螺丝2以改变弹簧3的预压缩（拉伸）量来达到；
泄氮压力调整：在ZZDQ快速泄放阀在的压力控制器部分，通过调整座3，改变弹簧4预压缩量达到。一般为避免氮封装置启闭频繁，泄氮设定值应远离供氮压力值，如2Kpa（200mm.w.c）.
呼吸阀高定值调整：在上述两设定值调整好后，为避免呼吸阀启闭频繁，呼吸阀设定值应大于泄压设定值。

储罐氮封阀系统计算选型分析自力式氮封阀零件材料：

零 件 名称	材料
阀体	ZG230-450 ZG1Cr18i9Ti
阀杆、阀芯、阀座	1Cr18i9Ti
膜片	橡胶夹增强绦纶织物
弹簧	60Si2Mn
波纹管	1Cr18i9Ti

自力式氮封阀技术参数：

公称通径DN(mm)	20	25	32	40	50	65	80	100
额定流量系数（KV）	8	11	20	32	50	80	100	160
额定行程（mm）	6	8		10		15		20
公称压力PN(Mpa)	0.10
压力调节范围（KPa）	0.5∽5.5、5∽10、9∽14、13∽19、18∽24、23∽28 27∽33、31∽38、36∽44、42∽51、49∽58、56∽66
介质温度（℃ ）	≤80℃
调节精度（％）	±10
允许泄漏量（L/h）	10ˉ4×阀额定容量

自力式氮封阀规格重量、外形尺寸：

公称通径DN	20	25	32	40	50	65	80	100
A	192			232		308
H	629	631	652	666	689	797	837	1050
L	150	160	180	200	230	290	310	350
G(Kg)	18	19	21	23	25	37	50	59

自力式氮封阀法兰规格 单位：mm

公称通径DN	20	25	32	40	50	65	80	100
D	105	115	140	150	165	185	200	220
D1	75	85	100	110	125	145	160	180
B	16		18		20		22
n-ф	4-14		4-18				8-18
f1×D2	2×56	3×65	3×76	3×84	3×99	3×118	3×132	3×156

氮封和其他惰性气体保护系统，作为预防储罐火灾爆炸事故的关键措施，近年来在各类企业的隐患排查中得到了广泛重视。特别是在精细化工企业中，这些系统的设置和管理显得尤为重要。

一、氮封系统常见的问题分析

在实际应用中，氮封系统存在若干常见问题。首先是部分应设置氮封的储罐未采取相应措施。其次，部分后期增设的氮封系统由于缺乏正规设计，导致无法正常运作。此外，氮封系统的压力管理也常成为问题，如缺乏有效的自动调节和监控机制，以及压力分程控制不当等。同时，氮气管线上的安全设施不足，如未设置止回阀，也是常见的问题之一。再者，部分储罐顶部未设置紧急泄放设施，增加了安全风险。最后，由于氮封压力不稳定或出于成本考虑，部分企业会关闭氮气管线阀门，导致氮封系统未得到有效应用。

二、氮封系统的适用范围

根据国家标准，如《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》、《精细化工企业工程设计防火标准》和《石油库设计规范》等，对于需要设置氮气保护系统的储罐类型有明确规定。例如，单罐容积较小且采用易熔材料浮盘的内浮顶储罐，储存温度较高的重油固定顶罐，以及采用固定顶罐或低压罐储存甲B、乙A类液体的储罐等，均应设置氮气保护系统。

三、氮封系统的设置要点

在设置氮封系统时，关键在于确保储罐氮气压力的稳定性和安全性。根据化工标准，应合理计算氮气供气量，并结合实际情况确定氮气管线管径和氮封阀型号。此外，规范中对于氮封系统的操作压力也有明确要求，企业应遵循相关标准，确保系统正常运行。

为防止储罐超压，应采取多项措施。首先，在罐顶安装压力表并设置压力远传功能，以便及时检测压力变化。其次，设置双呼吸阀以防呼吸阀故障。对于易结晶或粘度较大的介质，还需对补气管线和排气管线进行伴热处理。最后，应设置紧急泄放人孔，以在事故时保护储罐安全。

四、储罐氮封阀系统计算选型分析氮封系统的管理策略

为确保氮封系统的有效运行，企业需要加强管理工作。首先，在操作规程中明确氮封系统的操作步骤和安全要求，并对相关人员进行培训。其次，通过监控系统实时关注储罐压力变化，并规范设置报警值。此外，应将氮封系统的检查纳入罐区隐患排查中，并定期对呼吸阀、压力表等关键部件进行检查和检验。

综上所述，氮封和其他惰性气体保护系统在预防储罐火灾爆炸事故中发挥着重要作用。企业应加强对这些系统的设置和管理，确保其有效运行，从而提高储罐的安全性。

储罐氮封阀系统计算选型分析自力式氮封阀安装事项：
（1）安装前，检查整机零件是否缺损与松动，对管道应进行清洗，介质流向应与阀体上的箭头指向*。
（2）为便于现场维护与操作，阀四周应留有适当空间与设置旁路手动阀，阀组安装方案。
（3）阀门应正立垂直安装在水平管道上，阀体与管道的法尘连接，要注意同轴度，并应安装在环境温度不超过-25～55℃的场合使用