上海申弘閥門有限公司
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化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范
氮封閥無需外加能源，利用介質自身能量為動力源，自動控制閥門介質流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩定裝置。氮封閥控制精度高，調節壓差比大，特別適合微壓氣體控制。壓力設定值在指揮器上實現，方便、快捷、省時省力，可在運行狀態下通過調節彈簧連續設定。是本廠自主開發、研制的一套自力式微壓力控制系統，主要用于保持容器頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容器內物料與空氣直接接觸，防止物料揮發、被氧化，以及容器的安全。該產品具有節能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。廣泛應用于石油、化工等行業。
氮封閥由供氮裝置供氮閥和泄氮裝置泄氮閥兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內反饋的壓開型微壓調節閥組成。氮氣壓力一般設為100mmH2O.通過氮封裝置控制。本實用 涉及ー種閥門，尤其是一種帶指揮器的自力式壓カ調節閥。防止儲罐等容器出現過壓或負壓的方法是在容器頂部設置開口;此種情況下，再向容器內注入產品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產品排出時，空氣可流入容器內。但是進入儲罐內的空氣可能會污染產品，尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時，爆炸性氣體（或空氣）會在產品上方形成；此外，還有可能發生不良氣體與蒸氣的釋放。
ZZDQ自力式氮封閥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。氮封閥由ZZDQ快速泄放閥及ZZV自力式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℃。
化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范產品特點
（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）為確保儲罐的安全，需在罐頂設置呼吸閥。
（7）呼吸閥公起安全作用，避免了常規氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。
化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范產品特點
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；
氮封閥壓力設定方便，可在連續生產的條件下進行；
壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作靈敏，裝置工作平穩；
采用無填料設計，閥桿所受摩擦力小，反應迅速，控制精度高；
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；
為確保儲罐的安全，需在罐頂設置呼吸閥；
呼吸閥僅起安全作用，避免了常規氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。
什么時候需要設氮封措施及化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范？
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：
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。
化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范的基本原理
在儲罐上設置氮封系統，維持罐內氣相空間壓力在工藝要求范圍（以VOCs項目為例，如0.2～0.5KPa）左右，當氣相空間壓力高于設定值（例如0.4KPa）時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于設定值（例如0.4KPa）時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。
儲罐氮封系統使用的氮氣純度不宜低于99.96%，氮氣壓力宜為0.5～0.7MPa。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；
化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范選用注意事項
1）氮封閥宜選用先導型或自力式開關型氮封閥
2）根據閥前和閥后壓力確定閥門的公稱壓力
3）閥門口徑應根據閥門的流量-壓力曲線和進罐最大氮氣流量及壓力確定。
4）設定開啟/關閉壓差不應大于0.2KPa
5）一般有直通式法蘭連接和角式法蘭連接（入口水平，出口垂直向下）兩種形式，優先選用角式法蘭連接。
6）閥門應帶過濾器。
為什么要用專業化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范？
目前專業氮封閥多為先導式氮封閥，該閥有如下特點：
1）隔絕空氣和水分（產品的完整性）。
2）使蒸汽空間的氧含量低于可燃范圍。
3）提高蒸汽濃度，所以蒸汽濃度超出了可燃范圍。
4）稀釋有毒氣體濃度達到安全排放水平（環境保護）。
5）儲罐內部的腐蝕防護。
6）儲罐建造標準的要求。
7）快速開關，無偏差。
8）大通量。
9）緊密關斷、故障關。
10）低的壓力設定點。
公稱通徑DN(mm) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | |
額定流量 系數Kv | ZZCP/ZZVP | 8 | 11 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 |
ZZCN | 53 | 83 | |||||||
額定行程(mm) | 6 | 8 | 10 | 15 | 20 | ||||
公稱壓力PN(MPa) | 0.10 1.0 | ||||||||
差壓調節范圍(kPa) | 0.5～5.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 26～33 31～38 36～44 42～51 49～58 56～66 64～78 76～90 8～100 | ||||||||
介質溫度(℃) | ≤ 80 | ||||||||
調節精度(％) | ≤ 10 | ||||||||
允許泄漏 量(l/h) | ZZCP/ZZVP | 10 -4 X閥額定容量(Ⅳ級) | |||||||
ZZCN | 5X10 -3 X閥額定容量( II級) | ||||||||
DN | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | |
A | 308 | 394 | 308 | 394 | 308 | 394 | 394 | 394 | |
H | ZZCP/ZZVP | 376 | 465 | 365 | 445 | 445 | 490 | 490 | 510 |
ZZCN | 536 | 536 | |||||||
L | ZZCP/ZZVP | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 |
ZZCN | 222 | 222 | |||||||
重量 G(Kg) | 12 | 13 | 15 | 17 | 20 | 28 | 38 | 43 | |
導壓管螺紋接頭 | M16X1.5 | ||||||||
化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥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 | |||||||||||
目前化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范在使用中存在問題分析
經常會有一線維護人員反應氮封閥使用效果不好，是真的產品缺陷導致還是有其他原因呢？經勘察現場和交流發現絕大多數都是設計不合理、施工不規范、安裝不合理、維護不到位所致。有如下問題和經驗希望引起大家的重視：
1）導壓管不應太長，建議不超過4米。
2）導壓管應自閥體（先導閥體接導壓管位置）向儲罐傾斜，以防特殊情況下導壓管內有水或其他冷凝物，可順流至罐內。
3）工藝專業應按要求合理設定氮封閥關閉設定值，自控專業合理選擇彈簧調壓范圍。
4）嚴把施工質量，確保按圖紙和產品說明書要求進行施工，盡量減少彎頭，提高取壓精度。
5）氮封閥和罐頂壓力變送器不應共用1個取壓口，建議分開。
6）現場維護人員應熟悉所用產品，正確維護和操作。
7）安裝前對氮氣管道進行吹掃，以清除塵土、沙粒，避免堵塞管道，有條件的時候最好在氮封閥入口加裝一個主線過濾器，過濾器約5～40μm，其流通能力至少大于等于閥的流通能力。
8）取壓管線在靠近主氮氣管線一側宜設置一道截止閥或球閥。
9）合理選擇和設定氮封閥關閉壓力值的范圍，避免和呼吸閥開啟壓力產生交集，防止氮封閥不關閉一直補氣（浪費氮氣、串氣），呼吸閥不關閉一直排放（介質浪費、火災隱患）。
化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范設定點可以調整嗎？如何調整？
1）首先應確保彈簧范圍是否在要求的設定點內，如果不在設定點內的則需要更換彈簧組件！為使石油制品、化學品等儲罐氣封系統壓カ穩定在設定范圍內，通常是通過加裝自力式壓カ調節閥實現對儲罐內壓カ進行自動調節控制，以保護系統安全運行。現有的氮封閥結構復雜，零部件數量多，裝配難度大。在壓力補償時不能消除壓カ波動對設 精度的影響，調節穩定性較差。無需外加能源，利用被調介質自身能量為動力源引入執行機構控制閥芯位置，改變兩端的壓差和流量，使閥前（或閥后）壓力穩定。具有動作靈敏，密封性好，壓力設 波動力小等優點， 應用于氣體、液體及蒸汽介質減壓穩壓或泄壓穩壓的自動控制。
2）化工罐區氮封閥泄氮閥呼吸閥設計規范設定點調整步驟：
打開頂部調節螺栓保護套→往上旋轉調節螺栓→儲罐里的壓力開始泄放→在儲罐壓力開始泄放的同時觀察氮封閥是在哪個壓力點開始補氮和關閉工作的，（如設定點高于要求的設定點，繼續以上操作，直至調整到所需的設定點，如設定點低于要求的設定點則往下旋轉調節螺栓，直至調整到規定的設定點）→確認為工藝所需要的設定點后，需要鎖緊調整螺母，保持定壓→如果彈簧范圍在設定點內，經過調整設定點無法達到設定值，那么需要購買氮封閥內部組件進行更換，可能氮封閥內部組件已經開始老化。
