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化工拱頂儲罐自力式氮封閥應用案例
隨著儲罐設施規模大型化、運行長周期化、罐區工藝復雜化、儲罐檢修專業化等影響，儲運設施本質安全和安全管理重要性日益顯著該建議明確了常壓儲罐VOCs治理安全安全附件的要求，以進一步規范常壓儲罐VOCs治理安全改造風險防范工作，本文對該文件進行解讀分享，如下：
自力式氮封閥工作原理
工作原理（1）當氮封閥關閉時，主閥的活塞是在一個密封室內，當儲罐壓力等于或大于設定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導閥上的密封圈緊緊壓在閥座上，關閉了控制氣的進口，同時特殊閥芯室的壓力增加并接近氮氣總管的壓力，此壓力通過內部通道，從特殊閥芯室傳到主閥閥芯室。主閥的活塞就處于氮氣總管壓力的作用，由于主閥閥芯上、下所受氣體壓力平衡，所以主閥閥芯在自重和彈簧的作用下將閥門緊密關死。
（2）氮封閥打開時，當儲罐壓力稍微低于設定壓力時，膜片因為感應壓力下降而向下移動，推動氣導閥打開，氮氣經過孔板、氣導閥的出口進入儲罐，使儲罐內的壓力增加，同時氣導閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮氣通過內部通道從特殊閥芯室進入主閥閥芯室。由于主閥閥芯的活塞面積大于主閥閥座孔面積，并有彈簧的彈力和主閥的重量，所以當儲罐壓力稍微低于設定點時，特殊閥芯室和主閥閥芯室的壓力降低很小，主閥仍然保持關閉，氮氣只從氣導閥進入儲罐。
化工拱頂儲罐自力式氮封閥應用案例
（一）儲罐附件的本質安全水平低
目前，我國在立式鋼結構儲罐主體（罐底、罐壁和罐頂）的設計、建造及驗收等環節有著嚴格的技術標準和管理流程，但在儲罐安全附件要求方面存在空缺，認證、檢驗程序不規范，儲罐安全附件多作為單一產品進行管理。在采購、使用和日常維護過程中，其優劣基本多憑借甲方的經驗和乙方的宣傳，對其性能沒有嚴謹的檢驗手段和管理辦法，使用單位把自身的安全需求寄托于廠家自身質量保證。具體表現為以下幾個方面：
1. 內浮盤可靠性低。
內浮盤的本質安全水平與其自身的“密封性"、“穩定性"、“耐火性"和“可維修性"密切相關，浮盤應具備一定強度的“穩定性"和“耐火性"，可避免儲罐閃爆之后，浮盤失穩或失效引發全面積火災。
2. 呼吸閥和浮盤的密閉性是企業提質增效的重要保障
呼吸閥和浮盤的密封性是減少油品損耗、提升氮封系統運行效率和滿足無組織排放達標的重要保障。一方面，當前氮封系統壓力控制范圍狹窄，壓力控制閥（呼吸閥、單呼閥、氮封閥）的控制壓力相互之間易產生交集，易導致氮封系統失效。另一方面，《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822-2019）標準的實施，要求氮封儲罐的呼吸閥和無氮封儲罐的罐頂 通氣孔位置的油氣濃度不應超過5000μmol/mol(重點地區為 2000μmol/mol，中石化要求為 4000μmol/mol)。由于氮封儲罐罐內油氣濃度普遍較高，如果呼吸閥密閉性不達標，呼吸閥口將無法滿足排放標準。
3. 阻火器是保障儲罐及連通系統安全的基石
儲罐氣相連通支線管道和罐頂中央通氣孔上設置的阻火器性能是否達標，是確保儲罐安全運行的重要保障。
（二）儲罐安全附件的檢測和評估能力不足
由于儲罐不屬于特種設備，最能反映儲罐安全狀況的全面檢驗只對罐體腐蝕和裂紋進行檢測，儲罐安全附件檢驗技術要求不明確，其優劣基本多憑借使用經驗和廠家宣傳。當前國內相關機構尚不具備能力對儲罐的安全附件進行有效、全面的檢測和評估，如浮盤、呼吸閥、氮封閥、緊急泄壓閥和阻火器等。
（三）儲罐安全附件的技術標準要求低或規范缺失。
如我國對呼吸閥的泄漏量要求為 0.4m3/h，遠低于 API 和 ISO 要求的 0.014m3/h 和部分國家要求的 0.0017 m3/h。另外，呼吸閥、單呼閥、氮封閥等安全附件在產品和使用方面技術標準不完備或可操作性差
序號 | 品 名 | 型 號 及 規 格 | 單位 | 數量 | 單 價 | 金 額 | 閥體材質及其它 |
1 | 氮封閥 | 自力式氮封閥ZZYVP-II DN15 PN16 | 臺 | 6 | 閥體304不銹鋼， | ||
2 | 單呼閥 | 帶阻火單呼閥ZXF-7 DN50 PN10 法蘭連接 常溫氮氣 | 臺 | 1 | 閥體304不銹鋼， | ||
3 | 單呼閥 | 帶阻火單呼閥ZXF-7 DN65 PN10 法蘭連接 常溫氮氣 起跳壓力2KPA | 臺 | 1 | 閥體304不銹鋼， | ||
4 | 氮封閥 | 自力式氮封閥ZZYVP-II DN25 PN16 進口壓力 0.3-0.6 MPA,出口壓力1 KPA | 臺 | 1 | 閥體304不銹鋼， | ||
5 | 單呼閥 | 帶阻火單呼閥ZXF-7 DN100 PN10 法蘭連接 常溫氮氣 起跳壓力2KPA | 臺 | 1 | 閥體304不銹鋼， |
化工拱頂儲罐自力式氮封閥應用案例規格用技術參數：
主要參數及主要性能指標見表一 表一
公稱通徑DN（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 | 0.32 | 5 | 8 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 300 | 480 | |
壓力調節范圍KPa | 0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、 | ||||||||||||
公稱壓力PN（MPa） | 1.6 | ||||||||||||
被調介質溫度（℃） | -5～+100 | ||||||||||||
流量特性 | 快開 | ||||||||||||
調節精度（%） | ≤±5 | ||||||||||||
執行機構有效面積（cm2） | 100 | 200 | 280 | 400 | |||||||||
信號接口 | 內螺紋M10×1.5 | M16X1.5 | |||||||||||
2、壓力調節范圍見表二 表二
壓力調節范圍（KPa） | 指揮器膜室 | 執行機構膜室 | 使用閥門口徑（mm） |
0.1～0.5 | 1200 | 100 | 20～32 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 | ||
0.1～0.5 | 1200 | 200 | 40～50 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 | ||
0.1～0.5 | 1200 | 400 | 65～100 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 | ||
0.1～0.5 | 1200 | 600 | 125～150 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 |
3、化工拱頂儲罐自力式氮封閥應用案例主要零件材料見表三 表三
零 件 名 稱 | 材 料 |
氣動活塞式執行機構，指揮器 | 組合件 |
閥體，閥蓋 | ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti |
推桿，閥桿 | 2Cr13，1Cr18Ni9 |
閥座 | 1Cr18Ni9Ti |
閥芯（軟密封）/填料 | 聚四氟乙烯 |
膜片 | 橡膠夾增強滌綸織物/四氟膜片/氟橡膠膜片 |
彈簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
七、化工拱頂儲罐自力式氮封閥應用案例壓力調節范圍確定
設定壓力調節范圍分段詳見規格與技術參數表，應盡量將常用壓力設定值選取在范圍的中間值附近。
ZZYVP-16B帶指揮器型自力式壓力氮封閥本身是一種調節系統，主閥需一定的推動壓力，即閥前壓力不得低于200KPa（表壓）。
化工拱頂儲罐自力式氮封閥應用案例閥門的安裝與維護：
1、閥門安裝：
?。?）安裝前須檢查產品型號、位號及規格是否吻合，檢查整機零件是否缺損與松動。
（2）在安裝前，對管道應進行清洗，閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。
?。?）閥門安裝前，應先清洗管道。
?。?）安裝場地應考慮到人員設備的安全，既便于操作，又有利于拆裝與維護。
?。?）閥門應正立垂直安裝在水平管道上，不得已時可傾斜安裝，盡量避免水平安裝，閥自重量較大或有振動的場合，要用支撐架。
（6）介質流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。氣源應干燥、無油。閥門應在環境溫度-20~55℃場所使用。
2、閥門維護：
?。?）清洗閥門：對清洗一般介質，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質，首先要了解其性質，再選用相應的清洗辦法。
?。?）閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應使用專用工具。
（3）閥座：密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行，如損壞嚴重必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。
?。?）閥桿：表面損壞，只能換新。
?。?）推桿、導向與密封表面的損壞：對反作用執行機構必須換新，而對正作用執行機構，可用適當的修理后使用。
?。?）壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。
（7）易損零件：填料、密封墊片與O型圈，每次檢修時，全部換新。閥芯、膜片必須檢查是否有預示將來可能發生的裂紋、老化與腐蝕痕跡，根據檢查結果，決定是否更換，但膜片使用期一般最多2-3年。
（8） 閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應按產品出廠測試項目與方法調試，并在這期間，可準確地調整填料壓緊力、閥芯關閉位置。
化工拱頂儲罐自力式氮封閥應用案例工作原理
自力式氮封閥氮封裝置，由控制閥門、執行器、壓力彈簧、指揮器、脈沖管等部件組成。主要用于保持容器頂部保護氣體（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。特別適用于各類大型儲罐的氣封保護系統。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。
供氮裝置，將設在罐頂的取壓點的介質經導壓管引入檢測機構，介質在檢測元件上產生一個作用力與與彈簧、預緊力相平衡。當罐內壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，平衡破壞，使指揮器閥芯，打開，使閥前氣體經減壓閥，節流閥、進入主閥執行機構上、下膜室，打開主閥閥芯，向罐內充注氮氣；當罐內壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，關閉指揮器閥芯、由于主閥執行機構中的彈簧作用，關閉主閥，停止供氮。
泄氮裝置，該裝置采用內反饋結構，介質直接經閥蓋進入檢測機構，介質在檢測元件上產生一個作用力與預設彈簧預緊力相平衡。當罐內壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。
