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化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析

本實(shí)用新型通過先導(dǎo)閥來控制主閥的開和關(guān)。當(dāng)儲罐壓力低于設(shè)定值時(shí)，先導(dǎo)閥打開，從而使主閥打開；當(dāng)儲罐壓力達(dá)到設(shè)定點(diǎn)壓力時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥隨之關(guān)閉。主閥的開和關(guān)的動(dòng)力來自于閥前壓力，因此可以使主閥緊密關(guān)閉。閥前壓力變動(dòng)不會(huì)影響到閥后壓力；配備不同的閥芯尺寸和閥體尺寸以及接口尺寸，能夠應(yīng)用在不同流量要求的工況條件，確保能以最快的速度和最大流量向儲罐補(bǔ)氮;采用引壓管(內(nèi)取壓或外取壓)將儲罐壓力導(dǎo)入膜片腔，可以實(shí)時(shí)精確地感應(yīng)儲罐的壓力，設(shè)定點(diǎn)即為關(guān)閉點(diǎn)；　化工儲罐內(nèi)部介質(zhì)排空后，應(yīng)關(guān)閉進(jìn)出口閥門或加盲板切斷與之相連的管道和設(shè)備，并設(shè)置明顯的切斷標(biāo)志。對于含有易燃、腐蝕性、毒性或窒息性介質(zhì)的化工儲罐，必須進(jìn)行更換、中和、消毒、清洗和其他處理，然后在處理后進(jìn)行分析和檢查。分析結(jié)果應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。易燃介質(zhì)嚴(yán)禁置換空氣。

氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時(shí)，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)?，保證儲罐在正常運(yùn)行過程中不吸進(jìn)空氣，防止形成爆炸性氣體。儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮?dú)饧兌炔灰说陀?9.96%，氮?dú)鈮毫σ藶?.2~0.6MPa。

當(dāng)罐內(nèi)壓力超過1.1KPA（G）時(shí),泄氮閥工作,確保罐頂壓力低于1KPA(G).化工儲罐是石油化工裝置和儲運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施的重要組成部分，化學(xué)品儲運(yùn)罐區(qū)中化學(xué)品數(shù)量大、種類多，而且大多為易燃易爆、有毒有害的介質(zhì)，一旦發(fā)生事故，將給人民生命和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重危害或者威脅。近年來，我國化學(xué)品罐區(qū)多次發(fā)生泄漏、火災(zāi)或爆炸事故，其中有些事故造成了重大的社會(huì)影響，暴露出部分企業(yè)在安全管理、日常運(yùn)行、安全設(shè)計(jì)等方面仍存在突出問題。因此，設(shè)計(jì)中做好儲罐的安全設(shè)計(jì)是非常有必要的，本文就將對化工儲罐幾個(gè)常用安全附件設(shè)置進(jìn)行簡要論述。

氮封閥主要安裝在儲罐頂部,用于維持儲罐的微正壓,隔離物料與外界的接觸,防止揮發(fā)性有機(jī)物或可燃易爆,有毒氣體的排放和浪費(fèi),保護(hù)環(huán)境和人身安全,防止儲罐形成負(fù)壓遭到損壞,保證儲罐安全.當(dāng)壓力下降時(shí),往儲罐里補(bǔ)充氮?dú)?壓力升高時(shí),停止供應(yīng)氮?dú)?與呼吸閥(帶阻火器),緊急泄放閥等組成一個(gè)氮封保護(hù)系統(tǒng).當(dāng)膜片感應(yīng)到儲罐壓力低于設(shè)定壓力值時(shí)，彈簧將先導(dǎo)閥閥芯向下頂離先導(dǎo)閥閥體，先導(dǎo)閥閥體內(nèi)腔的氣壓經(jīng)先導(dǎo)閥泄壓管導(dǎo)出至出氣部后，先導(dǎo)閥瞬間失壓，因先導(dǎo)閥閥體上進(jìn)氣端的孔徑小于出氣端的孔徑，這樣先導(dǎo)閥失壓時(shí)主閥進(jìn)氣端的氣壓大于先導(dǎo)閥閥體內(nèi)腔的氣壓，進(jìn)氣部的氣壓將主閥閥芯向上頂開，主閥被打開，向儲罐補(bǔ)充氮?dú)狻?/span>

二、化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析工藝方案

1.內(nèi)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(shè)置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)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(yīng)考慮氮封閥不能關(guān)閉時(shí)的進(jìn)氣量等因素。

3）在儲罐罐頂增加氮?dú)饨尤肟诤鸵龎嚎?。為確保壓力取值的準(zhǔn)確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。

4）量油孔應(yīng)加導(dǎo)向管，確保量油作業(yè)時(shí)不影響氮封壓力。

5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。

1 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析呼吸閥

1.1 呼吸閥作用及選用原則

呼吸閥的作用：呼吸閥是用于降低儲罐內(nèi)揮發(fā)性液體蒸氣損耗并用來保護(hù)儲罐不受超壓或真空破壞的安全設(shè)施，同時(shí)也有利于減少氣體向外散發(fā)。
呼吸閥選用原則：①介質(zhì)閃點(diǎn)小于60 ℃的儲罐，通常應(yīng)設(shè)置呼吸閥；②設(shè)置了氮封的儲罐，通常應(yīng)設(shè)置呼吸閥；③可燃介質(zhì)呼吸閥應(yīng)配置阻火器，但設(shè)置了防火型呼吸閥時(shí)除外；④呼吸閥的大小，應(yīng)按儲罐最大進(jìn)出液量來確定，進(jìn)出液量大時(shí)可選用兩個(gè)呼吸閥。

1.2 呼吸閥開啟壓力

通氣過程中，當(dāng)呼吸閥的閥盤呈連續(xù)“呼出"或“吸入"狀態(tài)時(shí)的壓力稱為呼吸閥的呼氣開啟壓力或呼吸閥的吸氣開啟壓力。呼吸閥開啟壓力范圍通常為-265～+1 765 Pa。

1.3 呼吸閥的安裝

呼吸閥應(yīng)安裝在儲罐頂?shù)母唿c(diǎn)，通常設(shè)置在罐頂中心。有毒介質(zhì)儲罐呼吸閥排氣口不應(yīng)直排大氣，應(yīng)集中處理或回收；易燃介質(zhì)儲罐呼吸閥排氣口設(shè)置應(yīng)符合安全要求。當(dāng)儲罐所在地區(qū)最冷月環(huán)境平均溫度低于或等于0 ℃時(shí)，呼吸閥應(yīng)有防凍功能或者應(yīng)采取防凍措施。在環(huán)境溫度下介質(zhì)有結(jié)晶可能時(shí)，呼吸閥應(yīng)采取防止結(jié)晶的措施。

2 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析阻火器

2.1 阻火器作用及安裝

阻火器是一種能夠通過氣體、具有許多細(xì)小通道或縫隙的材料組成的阻火元件。火焰進(jìn)入阻火器會(huì)被元件分成許多細(xì)小的火焰流，由于傳熱或器壁效應(yīng)，造成火焰熄滅。易燃、可燃液體儲罐呼吸閥上游應(yīng)設(shè)置阻火器。需要注意的是，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)在實(shí)際工況下的MESG 值和火焰?zhèn)鞑ニ俣葋磉x擇合適規(guī)格的阻火器，這些數(shù)據(jù)可從工藝數(shù)據(jù)表中查到，若缺少資料，則需要進(jìn)行實(shí)際測試得出相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)儲罐所在地區(qū)最冷月環(huán)境平均溫度低于或等于0 ℃時(shí)，阻火器應(yīng)有防凍功能或者應(yīng)采取防凍措施。在環(huán)境溫度下介質(zhì)有結(jié)晶可能時(shí)，阻火器應(yīng)采取防止結(jié)晶的措施。2.2 阻火器分類

阻火器按性能分為阻爆燃型阻火器和阻爆轟型阻火器。阻爆燃型阻火器用于阻止亞聲速傳播的火焰蔓延；阻爆轟型阻火器用于阻止聲速傳播的火焰蔓延。按安裝位置不同阻火器又分為管端型和普通型阻火器。阻火器按結(jié)構(gòu)分為充填型阻火器、板型阻火器、金屬網(wǎng)型阻火器、液封型阻火器和波紋型阻火器，其中，應(yīng)用最多的是波紋型阻火器。

3化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析 液壓安全閥

3.1 液壓安全閥的作用與設(shè)置

液壓安全閥也是儲罐一個(gè)重要的安全附件，在寒冷地區(qū)不能保證呼吸閥時(shí)刻正常工作時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置液壓安全閥。液壓安全閥開啟壓力高出呼吸閥開啟壓力5%～10%。液壓安全閥是在呼吸閥出現(xiàn)故障時(shí)保證儲罐不超壓的第二重安全設(shè)施，安全閥中心管應(yīng)通過法蘭和阻火器連接，防止火花進(jìn)入儲罐。其開啟壓力范圍通常為-490～+1 960 Pa。3.2 液壓安全閥的使用與維護(hù)

在工作過程中，會(huì)出現(xiàn)液封油揮發(fā)的情況，因此，在經(jīng)過一段時(shí)間后，應(yīng)定期檢查液壓安全閥的工作情況，重點(diǎn)檢查閥體有無泄漏以及液封油高度是否符合規(guī)定，否則應(yīng)進(jìn)行閥體加油，同時(shí)應(yīng)檢查液封油是否合格、封口網(wǎng)是否完好無損等，確保液壓安全閥能正常工作。

4 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析泄壓人孔

4.1 泄壓人孔的作用

泄壓人孔也稱緊急泄壓人孔，是石油化工儲罐設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用的安全設(shè)施。泄壓人孔一般與呼吸閥配對使用，在呼吸閥正常工作情況下，泄壓人孔基本保持密封狀態(tài)，儲罐處于正常壓力。當(dāng)因意外原因造成儲罐內(nèi)部急劇超壓時(shí)，若單獨(dú)靠呼吸閥滿足不了儲罐緊急泄壓的要求，泄壓人孔的泄壓蓋自動(dòng)頂開，進(jìn)行緊急泄壓，使罐內(nèi)壓力保持正常；或者當(dāng)儲罐不論何種原因發(fā)生火災(zāi)或爆炸時(shí)，應(yīng)保證介質(zhì)先從罐頂泄放，以確保罐體不被破壞，緊急泄壓人孔可以起到儲罐在事故狀態(tài)下的緊急泄壓作用，可以避免儲罐罐底板焊縫被撕裂，以保護(hù)儲罐內(nèi)介質(zhì)不向外泄漏。

4.2 泄壓人孔設(shè)置原則

國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50160—2008）規(guī)定了采用氮?dú)饣蚱渌麣怏w氣封的甲B 和乙類液體的儲罐還應(yīng)設(shè)置事故泄壓設(shè)備，氣封儲罐在設(shè)計(jì)中通常在罐頂部設(shè)置泄壓人孔。

5 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析罐頂人孔、透光孔

5.1 罐頂人孔

罐頂人孔安裝在儲罐罐頂，主要由短節(jié)、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成。罐頂人孔一般為DN500、DN600、DN750，作為儲罐檢修的人員進(jìn)出通道。罐頂人孔多采用常壓人孔，人孔應(yīng)設(shè)置在方便進(jìn)出罐的位置，并且應(yīng)避開罐內(nèi)附件設(shè)施。

5.2 透光孔

透光孔同樣由短節(jié)、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成，一般為DN500，用于儲罐安裝和檢修時(shí)的采光和通氣。透光孔應(yīng)設(shè)置在罐頂距離罐壁1 m 左右位置處，小型儲罐只設(shè)置一個(gè)通光孔時(shí)，應(yīng)把通光孔安裝在罐頂梯子及操作平臺附近，大型儲罐設(shè)置兩個(gè)或者兩個(gè)以上透光孔時(shí)，可以沿罐頂圓周均勻進(jìn)行布置。透光孔宜與人孔相對設(shè)置，但是應(yīng)保證至少有一個(gè)透光孔是安裝在罐頂梯子及操作平臺附近的。

6 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析氮封閥

6.1 氮封閥的作用與設(shè)置

化工裝置儲罐多為易揮發(fā)介質(zhì)，通常會(huì)設(shè)置氮封以減少有毒或易燃介質(zhì)的揮發(fā)；同時(shí)氮封也阻止了外部空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，從而避免空氣與罐內(nèi)介質(zhì)混合達(dá)到爆炸極限，保證了儲罐的安全運(yùn)行。氮封閥是控制罐內(nèi)氮封壓力的一種閥門。

6.2 氮封閥的應(yīng)用優(yōu)勢

氮封閥是用來調(diào)整儲罐內(nèi)壓力的一種自力式調(diào)節(jié)閥門，它采用壓力平衡先導(dǎo)式，供氣壓力不會(huì)影響閥門動(dòng)作設(shè)定值。氮封閥具有傳統(tǒng)的自力式調(diào)節(jié)閥門的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也克服了一般自力式調(diào)節(jié)閥容易受儲罐壓力波動(dòng)影響的缺點(diǎn)，在儲罐氮封系統(tǒng)中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。

7化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析 靜電接地設(shè)施

7.1 靜電接地設(shè)施的作用

石油化工儲罐多為易燃易爆介質(zhì)，在裝卸、運(yùn)輸、生產(chǎn)、檢查等過程中都有可能產(chǎn)生靜電，靜電有可能直接導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸，造成生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失。防止靜電的措施有安裝靜電接地設(shè)施、添加抗靜電劑、控制介質(zhì)流速等，的辦法就是安裝靜電接地設(shè)施。

7.2 靜電接地設(shè)施的設(shè)置

儲罐接地用的金屬接地板截面不宜小于50 mm×10 mm，長度一般大于110 mm。如果設(shè)備有保溫層，接地板應(yīng)伸出保溫層外110 mm。接地板材質(zhì)通常采用不銹鋼。儲罐直徑大于等于2.5 m或容積大于等于50 m3時(shí)，接地點(diǎn)不應(yīng)少于2 處，接地點(diǎn)應(yīng)沿著設(shè)備圓周均勻布置，同時(shí)間距不大于30 m。

8 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析壓力、溫度、液位測量儀表

8.1 壓力測量儀表

化工儲罐應(yīng)設(shè)置壓力測量就地指示儀表和壓力遠(yuǎn)傳儀表。壓力測量就地指示儀表與壓力遠(yuǎn)傳儀表分別各用一個(gè)管口，就地指示儀表的作用是可以把現(xiàn)場儲罐的壓力與DCS 遠(yuǎn)傳壓力進(jìn)行對照，防止遠(yuǎn)傳控制系統(tǒng)發(fā)生故障而造成超壓或負(fù)壓的危險(xiǎn)。壓力表安裝位置應(yīng)能保證儲罐在最高液位時(shí)，壓力表仍能準(zhǔn)確測量氣相壓力，同時(shí)應(yīng)便于觀察和維修。

8.2 溫度測量儀表

化工儲罐應(yīng)設(shè)置溫度測量儀表，如果介質(zhì)在儲存過程中需要達(dá)到一定溫度或工藝采取了蒸汽或熱水盤管加熱以防止罐內(nèi)介質(zhì)結(jié)晶等時(shí)，就需要同時(shí)對儲罐加設(shè)溫度報(bào)警設(shè)施，以防止超溫或低溫時(shí)事故的發(fā)生。儲罐溫度計(jì)宜安裝在距罐底1 m 左右位置。

8.3 液位測量儀表

儲罐應(yīng)考慮設(shè)置兩套液位測量裝置，即一套遠(yuǎn)傳液位計(jì)和一套就地液位計(jì)，就地液位計(jì)不得選用玻璃管液位計(jì)，當(dāng)儲罐所在地區(qū)最冷月環(huán)境平均溫度低于或等于0 ℃時(shí)，液位計(jì)應(yīng)采取防凍措施。
設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮將儲罐的液位、溫度、壓力測量信號統(tǒng)一傳送至控制室集中顯示，便于遠(yuǎn)傳監(jiān)控管理，在儲罐工作參數(shù)異常時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。

三.化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析工藝流程

1）在每臺儲罐上設(shè)置先導(dǎo)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(nèi)氣相空間壓力在0.5KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1KPa時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時(shí)，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)?；?dāng)?shù)忾y需要檢修或故障時(shí)，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，壓力高?KPa時(shí)，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。

2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過1Kpa時(shí)，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)開啟時(shí)，造成罐內(nèi)壓力降低至-1Kpa時(shí)，通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計(jì)壓力低限（-1Kpa）。

3）為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計(jì)壓力上限（2.0Kpa）。

4）當(dāng)需要使用限流孔板旁路補(bǔ)充氮?dú)鈺r(shí)，流量宜等于油品出罐流量.

5）若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器，以防止事故擴(kuò)大。

6）阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品，且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa。

化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析安裝使用與維護(hù)

1、安裝:

(1)安裝前,檢查整機(jī)零件是否缺損或者松動(dòng),對管道應(yīng)進(jìn)行清洗,介質(zhì)流向應(yīng)與閥體箭頭指向一致。

(2)為便于現(xiàn)場維修與操作,閥四周應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g。

(3)閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上,閥體與管道的法蘭連接,要注意軸度,并應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55°C的場合使用。

2、化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析使用

(1)開啟閥前截止閥,使介質(zhì)緩慢流入閥體

(2)擰開指揮器護(hù)罩,松開指揮器調(diào)節(jié)螺釘

(3)調(diào)節(jié)指揮器主彈簧,使閥后壓力至設(shè)定值

(4)固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘,裝好護(hù)罩,調(diào)壓閥即可開始工作

(5)不用時(shí),關(guān)閉閥前截止閥

3、化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析維護(hù)

(1)拆卸閥門時(shí),要保護(hù)好精密零件的表面,拆裝閥座時(shí),要使用專用工具

(2)閥芯與閥座,不管修理或者更換,密封面都必須進(jìn)行研磨

(3)彈簧若有裂縫跡象,必須更換

(4)密封墊片與0型圈每次檢修時(shí)全部更換,膜片根據(jù)檢查結(jié)果而定。

(5)閥門平時(shí)維護(hù),只有觀察閥后導(dǎo)壓器上的壓力表是否符合設(shè)計(jì)值要求即可。另外若發(fā)現(xiàn)各連接處有滲漏可     擰緊螺母與螺釘或更換密封墊片與0型圈。

9 化工儲罐氮封裝置閥門設(shè)計(jì)選型分析結(jié)束語

作為油品和各種化學(xué)品的儲存容器，儲罐在化工生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，隨著化工技術(shù)發(fā)展及裝置大型化，儲罐設(shè)計(jì)制造也在朝著大型化方向發(fā)展，倘若發(fā)生事故，儲罐越大，對周圍環(huán)境及人員生命安全的危害程度也越大。因此，儲罐設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行中要盡可能從本質(zhì)上保證儲罐的安全，除了要保證設(shè)備強(qiáng)度及剛度滿足要求外，還應(yīng)考慮各種安全附件的正確設(shè)置，從而做到儲罐能真正的安全運(yùn)行。