上海申弘閥門有限公司
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石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設定參考
氮封系統(tǒng)的壓力設定值是確保儲罐安全運行、介質(zhì)穩(wěn)定儲存的核心參數(shù)，需平衡 “防止空氣進入"、“避免介質(zhì)過量揮發(fā)"、“系統(tǒng)能耗" 三大目標。氮封裝置調(diào)節(jié)閥，供氮閥，泄氮閥，以閥后壓力為動力源，引入閥后壓力到指揮器膜片上以控制指揮器閥芯位置，改變流經(jīng)指揮器閥芯的介質(zhì)壓力和流量，使閥門后端壓力保持恒定的調(diào)節(jié)閥。進口自力式氮封閥壓力設定在指揮器上的彈簧上實現(xiàn)，擰緊壓縮彈簧閥后壓力變大，反之則變小，操作簡單因而存在方便、便捷、比一般的直接取壓自力式壓力調(diào)節(jié)閥精度要高;一般用于儲罐氮封系統(tǒng);調(diào)節(jié)和穩(wěn)定儲罐的氮氣壓力，控制精度極其靈敏，控制精度閥后能達到0.0001MPa (100pa，0.1kp)運行過程中壓力可以連續(xù)調(diào)節(jié),特別適合是控制微壓場合的工況。 氮封閥無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源，自動控制閥門介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。現(xiàn)已廣泛用于連續(xù)送氣的天然氣采輸，城市煤氣以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門。該閥控制精度高，比一般直接操作型調(diào)壓閥高一倍左右。減壓比大，反應靈敏，極小的壓力或極小的壓力變化都可以感知出來，對同一臺閥而言，調(diào)節(jié)范圍比普通自力式調(diào)節(jié)閥廣，壓力設定在指揮器上實現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時可在運行狀態(tài)下連續(xù)設定。其設定需結合儲罐類型、介質(zhì)特性、操作工況及相關規(guī)范，具體確定方法如下：
一、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設定參考壓力設定的核心原則：
氮封系統(tǒng)的壓力設定以“微正壓"為基礎（通常表壓范圍200Pa -500Pa，特殊工況可放寬至 100 Pa -1000Pa），需滿足：
· 下限要求壓力≥介質(zhì)的飽和蒸氣壓（或呼吸閥正壓設定值），防止空氣 / 濕氣進入罐內(nèi)，避免介質(zhì)氧化、污染或形成爆炸性混合物。
· 上限要求：壓力≤儲罐的設計允許正壓（通常常壓儲罐≤1.5kPa），防止儲罐超壓變形，同時減少氮氣消耗和介質(zhì)揮發(fā)損失。
氮封閥作為儲罐氮封系統(tǒng)的重要組件，包括ZZDG供氮閥、ZZDX泄氮閥及呼吸閥。這些關鍵組件在需要隔絕空氣的場合發(fā)揮著關鍵作用，如儲罐氮封、超純水氮封及導熱油氮封等氮封保護系統(tǒng)。
△ 供氮閥與泄氮閥的作用
當罐內(nèi)壓力超過設定值時，供氮閥在罐內(nèi)壓力過高時關閉，而泄氮閥則會自動打開，釋放多余壓力。反之，當罐內(nèi)壓力降低時，泄氮閥將關閉，供氮閥打開，注入所需氮氣。
△ 供氮閥前的壓力控制
為保證裝置的可靠性和使用效果，特別值得一提的是，供氮閥前的壓力應控制在1.0Mpa以下。若現(xiàn)場壓力過高，可在供氮閥前加裝ZZYP型自力式壓力調(diào)節(jié)閥進行減壓。
△ 壓力設定與調(diào)節(jié)的靈活性
此外，氮封裝置的供（泄）氮壓力設定簡便，可在生產(chǎn)過程中進行靈活調(diào)整。通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，可以輕松改變彈簧力，從而設定新的工藝壓力值。同時，呼吸閥的設定值也應適當調(diào)整，以確保其安全作用得到充分發(fā)揮。
02氮封閥的安裝注意事項
△ 泄氮閥的安裝位置與規(guī)格
在安裝方面，泄氮閥通常被安裝在罐頂，且其口徑應與進液閥口徑一致。通過這些精細的設計和安裝，氮封閥能夠確保儲罐在添加物料時，壓力能夠得到及時有效的控制。
△ 氮封閥的安裝設計與效果
當儲罐的出液閥被打開，用戶開始放料時，隨著液面的下降，氣相部分的容積會相應增大。這導致罐內(nèi)的壓力開始降低。安裝過程中精細設計確保了儲罐在加料時壓力得到控制，通過自動注入氮氣維持罐內(nèi)壓力平衡，供氮裝置會自動啟動，向儲罐內(nèi)注入氮氣，從而使得罐內(nèi)的壓力逐漸回升。一旦罐內(nèi)的壓力上升到供氮裝置設定的自動關閉值，該裝置便會停止注入氮氣。
二、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設定參考關鍵影響因素與設定依據(jù)：
1. 介質(zhì)特性
· 揮發(fā)性與毒性：
高揮發(fā)性介質(zhì)（如汽油、甲醇）：需較低的正壓（200-300Pa），避免壓力過高導致介質(zhì)通過呼吸閥 / 緊急泄放閥泄漏，增加損耗和安全風險。
低揮發(fā)性或毒性介質(zhì)（如原油、苯酚）：可適當提高壓力（300-500Pa），強化密封效果，防止空氣進入引發(fā)變質(zhì)。
· 飽和蒸氣壓：
氮封壓力需 ≥介質(zhì)在操作溫度下的飽和蒸氣壓（至少高 50-100Pa），否則空氣會因罐內(nèi)壓力低于蒸氣壓而滲入（尤其低溫時）。
示例：若某介質(zhì) 20℃時飽和蒸氣壓為 150Pa，氮封設定壓力需≥200Pa（150+50）。
2. 儲罐結構與設計參數(shù)
· 儲罐設計壓力：常壓儲罐的允許正壓通常為 1.5kPa（GB 50341《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范》），氮封壓力需遠低于此值（一般不超過 50%），預留安全余量。
· 呼吸閥/緊急泄放閥設定值：氮封壓力需: 低于呼吸閥正壓設定值（通常低 100-200Pa），避免正常操作時呼吸閥開啟導致氮氣浪費或介質(zhì)泄漏。
示例：若呼吸閥正壓設定為 600Pa，氮封壓力宜設為 400 Pa -500Pa。
3. 操作工況
· 進出料頻率與速率：
頻繁出料或大流量出料時，罐內(nèi)壓力波動大，需設定稍高壓力（如 400-500Pa），減少壓力驟降導致的空氣吸入。
長期靜置的儲罐，可設較低壓力（200-300Pa），降低氮氣消耗。
· 環(huán)境溫度變化：晝夜溫差大的地區(qū)，需考慮溫度升高導致的罐內(nèi)壓力上升（氣體膨脹），設定值需預留膨脹空間，避免超壓泄放。
經(jīng)驗值：溫差每 10℃，罐內(nèi)壓力約上升 30-50Pa，設定時需扣除該部分潛在升壓。
4. 安全與環(huán)保要求
· 防爆需求：對于易燃易爆介質(zhì)（如溶劑油），氮封壓力需確保罐內(nèi)氧含量≤8%（體積分數(shù)），通過壓力抑制空氣滲入，此時壓力需根據(jù)介質(zhì)爆炸極限計算（通常需更高壓力，如 400-600Pa）。
· 環(huán)保合規(guī)：揮發(fā)性有機物（VOCs）排放控制嚴格的場景，需提高氮封壓力（如 300-500Pa），減少介質(zhì)通過密封面的無組織排放。
三、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設定參考壓力設定值的具體確定步驟：
介質(zhì)飽和蒸氣壓（操作溫度下，可查手冊或?qū)嶒灉y定）；
儲罐設計允許正壓（查設計文件）；
呼吸閥 / 緊急泄放閥的正壓設定值（通常由儲罐安全泄放計算確定）；
介質(zhì)爆炸極限、毒性等級及環(huán)保排放標準。
2. 計算理論范圍：
下限值：Pmin=介質(zhì)飽和蒸氣壓+(50～100)Pa（確保優(yōu)于介質(zhì)自身密封能力）；
上限值：Pmax=min[呼吸閥正壓設定值?(100～200Pa), 0.5×儲罐設計正壓]。
3. 結合工況修正：
若進出料頻繁，取下限值與上限值的中高值（如上限值的 80%）；
若環(huán)境溫差大，取中低值（如下限值的 1.2 倍）；
若介質(zhì)易燃易爆，優(yōu)先滿足氧含量控制，可適當接近上限值。
4. 驗證與調(diào)整：
試運行時監(jiān)測壓力波動（正常操作應穩(wěn)定在設定值 ±50Pa 內(nèi)）；
若頻繁觸發(fā)呼吸閥泄放，需降低設定值；若氧含量超標，需提高設定值。
四、典型介質(zhì)的壓力設定參考：
主要零件材料
零件名稱 | 材料 |
閥體 | ZG230-450、ZG0Cr18Ni9、ZG0Cr18Ni12Mo2 |
閥芯 | 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2(堆焊Stellite) PTFE |
閥座 | 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2(堆焊Stellite) |
閥桿 | 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2 |
膜片 | 丁腈橡膠夾增強滌綸織物、氟橡膠、聚四氟乙烯 |
膜蓋 | Q235、Q235涂PTFE |
O形圈 | 耐油橡膠、聚四氟乙烯 |
技術參數(shù)
主要技術參數(shù)和性能指標
外形尺寸重量
公稱通徑（DN） | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |
法蘭端面距（L） | PN16 | 160 | 200 | 230 | 310 | 350 | 480 |
A | PN16 | 115 | 150 | 165 | 200 | 220 | 285 |
B | PN16 | 85 | 110 | 125 | 160 | 180 | 240 |
H1 | PN16 | 83 | 95 | 110 | 140 | 160 | 230 |
H2 | PN16 | 325 | |||||
H | PN16 | 650 | 680 | 750 | 790 | 840 | 990 |
G | PN16 | 16 | 18 | 20 | 20 | 22 | 24 |
S | PN16 | 308 | |||||
nф | PN16 | 4-14 | 4-18 | 4-18 | 4-18 | 4-18 | 8-22 |
重量（kg） | 18 | 27 | 40 | 80 | 108 | 262 | |
應用舉例
1、代替ZZV型自力式微壓閥
ZZV型自力式微壓閥閥前一般要求介質(zhì)壓力≤0.1MPa，而ZZYVP帶指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)閥則不受此限制。
2、用于氮封裝置
氮封裝置的貯罐內(nèi)成品油上端覆蓋氮氣，其壓力一般在100mmH2O左右，通過氮封保護裝置加以控制。出液閥開啟放油時，貯罐內(nèi)液位下降，此時，ZZYVP-16B供氮調(diào)節(jié)閥開度增大，向貯罐內(nèi)補充氮氣使壓力增加到設定值為止。進液閥開啟進油時，液位上升，氣相部分容積減小，氮氣壓力上升，此時ZZYVP-16B供氮調(diào)節(jié)閥關閉，而ZZVP-16K泄氮調(diào)節(jié)閥在壓力控制器作用下開啟，排出氮氣使壓力降至設定值。為確保儲罐安全，應在罐頂設置呼吸閥。
供氮壓力調(diào)整：在ZZYVP-16B型壓力調(diào)節(jié)閥選定一設定值如1KPa(100mm.W.C)，通過調(diào)整主彈簧1的預壓縮(拉伸)量來達到；
泄氮壓力調(diào)整：在ZZVP-16K泄放閥中的壓力控制器部分，通過調(diào)整主彈簧預壓縮量達到，一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設定值應遠離供氮壓力設定值，如2Kpa(200mm.W.C)。
呼吸閥設定值調(diào)整：在上述兩設定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥設定值應大于泄壓設定值。兩者設定期亦不能靠得太近。呼吸閥型號為：ZZFQ-10。ZZYVP-16B壓力設定值為PC，ZZVP-16K壓力設定值P1，PC與P1兩值不能靠得太近，以免閥門工作太頻繁，呼吸閥的排放壓力P2的設定值應大于P1，P2與P1兩值也不能靠得太近。三者關系PC< P1< P2。
五、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設定參考規(guī)范依據(jù):
國內(nèi)：《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）規(guī)定，氮封系統(tǒng)的設定壓力應高于介質(zhì)操作溫度下的飽和蒸氣壓，且低于呼吸閥正壓設定值，通常取 200-500Pa。
國際：API 2000《常壓和低壓儲罐的通氣》建議，氮封壓力需確保罐內(nèi)氣體空間氧含量≤5%（針對易燃介質(zhì)），并與呼吸閥設定值協(xié)調(diào)。通過以上方法，可確定既能保障儲罐安全、介質(zhì)穩(wěn)定，又能控制能耗的氮封壓力設定值，實際應用中需結合現(xiàn)場調(diào)試優(yōu)化。
氮封閥通過監(jiān)測儲罐內(nèi)壓力的變化來自動調(diào)節(jié)惰性氣體的流入，保持儲罐頂部惰氣體層的穩(wěn)定。氮封閥的核心功能是調(diào)節(jié)儲罐頂部惰氣體層的壓力。當儲罐內(nèi)的壓力降至低于預設值時，氮封閥會感應到這一變化并自動開啟，允許惰性氣體流入。而一旦壓力回升至設定值，閥門便隨之關閉，停止惰性氣體的進一步流入。
▍ 關鍵接口功能
此外，氮封閥依賴三個關鍵接口進行有效的壓力調(diào)節(jié)，分別是與儲罐的接口、惰性氣體源接口和出氣口連接儲罐的接口。其一，連接閥門與儲罐的接口，用于測量儲罐內(nèi)的壓力；其二，連接惰性氣體源與閥門的接口，作為惰性氣體的供應源；其三，連接閥門出氣口與儲罐的接口，確保為儲罐持續(xù)提供必要的惰性氣體。
02石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設定參考氮封閥的作用與注意事項
▍ 工作原理與安全
氮封閥，作為調(diào)節(jié)儲罐頂部惰氣體層壓力的關鍵設備，其工作原理相當重要。氮封閥在壓力變化時自動開啟或關閉，保證儲罐安全。當儲罐內(nèi)壓力低于預設值時，氮封閥會感應到這一變化并自動開啟，允許惰性氣體流入。而當壓力回升至設定值時，閥門則會自動關閉，停止惰性氣體的進一步流入。這一系列動作，確保了儲罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定，從而保證了儲罐的安全與穩(wěn)定運行。
1、氮封閥裝置必須保持完好無損，同時確保惰性氣體的供應充足。一旦閥門出現(xiàn)故障或供應不足，儲罐內(nèi)的氧氣濃度可能會上升，這與蒸發(fā)介質(zhì)混合后可能產(chǎn)生易燃物質(zhì)，帶來安全隱患。
2、惰性氣體應通過有效輸送方式引入罐槽中，以確保其能夠均勻分布并達到預期效果。
3、必須嚴格防范任何可能污染惰性氣體的來源。惰性系統(tǒng)應配備適當?shù)某凉裨O備，以盡可能降低濕度，確保氣體質(zhì)量。
▍ 維護性和特性
此外，氮封閥還具備以下現(xiàn)場可維護性和特性：材料多樣，包括不銹鋼金屬部件，等柔軟密封和墊圈產(chǎn)品；凈化技術，高凈化填充應用于高凈化產(chǎn)品，確保氣體純凈；專門設計，針對罐槽填充進行優(yōu)化，滿足特定需求；運行壓力范圍在10PSIG到200PSIG的供應壓力下有效工作；標準接口采用NPT入口和出口，方便連接；壓力平衡閥確保穩(wěn)定運行；法蘭連接選項有ANSI150磅或300磅，靈活選擇；補給管過濾器提供額外保護，確保氣體質(zhì)量；自力式結構自動感應并調(diào)節(jié)填充氣體流入；設定點穩(wěn)定性不受供應壓力影響，保持一致；流量調(diào)整，通過多種尺寸的阻流器，輕松適應不同大小的儲罐。
