化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法

【資料簡介】

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法

某化工廠儲存醋酸和乙炔合成反應(yīng)液的儲罐液位整體出現(xiàn)下降，導(dǎo)致罐內(nèi)形成負壓并吸入空氣，與罐內(nèi)氣相物質(zhì)（90%為乙炔）混合形成爆炸性混合氣體，遇靜電火花，發(fā)生爆燃，罐內(nèi)物料流出，蒸發(fā)成大量可燃爆蒸氣云隨風(fēng)擴散，繼而引發(fā)空間爆炸。在煉油或石油化工廠中，存放著各種油品或石化產(chǎn)品。儲罐大都建造在室外，為使這些油品或產(chǎn)品不與空氣中的氧氣接觸，常采用罐頂充氮氣法，使之與外界隔絕。氮封閥的作用就是要當(dāng)儲罐液面下降壓力降低時，向罐內(nèi)補充氮氣，當(dāng)儲罐液面上升壓力增加時，停止補充氮氣，同時被壓縮的氮氣從呼吸閥適量排出，從而始終保持罐內(nèi)的氮氣壓力微量正壓（壓力一般在400~1000Pa之間）。只有這樣才能做到既隔絕空氣，又保證儲罐不變形。

案例的直接原因是爆炸性混合氣體與空氣混合，遇到點火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預(yù)防措施之一，可有效防止儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。化工企業(yè)，特別是精細化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設(shè)氮封？第二，氮封如何設(shè)置？安在什么位置？多大的流量能夠避免爆炸環(huán)境產(chǎn)生？

二化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法哪些情況需要設(shè)氮封

《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮氣保護等安全措施；儲存溫度超過120℃的重油時，固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護。

《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標準》（GB51283-2020）規(guī)定，固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮氣或惰性氣體密封措施。

個別精細化工企業(yè)，由于存在早期設(shè)計不完善、常壓儲罐未經(jīng)正規(guī)設(shè)計、或者經(jīng)由其他儲罐改造等情況，儲罐沒有設(shè)置氮封或設(shè)置不合規(guī)的情況依然存在。

2 化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法氮封閥的工作原理
如 圖1所示，當(dāng)?shù)忾y關(guān)閉時，主閥的活塞是在一個密封室內(nèi)，當(dāng)儲罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導(dǎo)閥 上的密封圈緊緊壓在閥座上，關(guān)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(nèi)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(guān)死。
如 圖2所示，氮封閥打開時，當(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時，膜片因為感應(yīng)壓力下降而向下移動，推動氣導(dǎo)閥打開，氮氣經(jīng)過孔板、氣導(dǎo)閥的出口進入儲罐，使儲罐 內(nèi)的壓力增加，同時氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮氣通過內(nèi)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(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)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(guān)閉，氮氣只從氣導(dǎo)閥進入儲罐。

P1S1=P2S2 + F + G

式中：P1- 主閥入口壓力；P2- 主閥閥芯室壓力；S1- 主閥閥座孔面積；S2- 主閥閥芯活塞面積；F- 彈簧彈力；G- 主閥重量。

當(dāng)儲罐壓力下降較大時，由于流過氣導(dǎo)閥的氮氣量增加，主閥閥芯室壓力繼續(xù)下降，當(dāng)P1=P2•S2/S1+ F/S1+ G/S1時，主閥打開，氦氣大量流人儲罐，壓力迅速升高。在診斷壓力口，安裝診斷壓力表，測量主閥閥芯室壓力，然后將該壓力同氮氣總管壓力比較，便可知氣導(dǎo)閥和主閥的運行情況。

3 化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法故障分析及處理
（1） 某大芳烴裝置開車初期，發(fā)現(xiàn)24臺氮封閥工作都不正常。拆閥檢查，發(fā)現(xiàn)氮封閥的氣導(dǎo)閥、主閥和兩個閥芯室內(nèi)壁等沾了一層厚厚的污垢，經(jīng)過擦拭，涂潤滑脂后 能正常使用。在閥座處還發(fā)現(xiàn)了一些焊渣導(dǎo)致開車后管道內(nèi)的鐵銹、殘存的雜物等被氮氣吹到了氮封閥內(nèi)，使主閥不能回到閥座上。
（2）導(dǎo)壓管堵塞。如果導(dǎo)壓管堵塞，氮封閥沒有反饋信號，也會造成氮氣不停地向罐內(nèi)補充，按照如圖3所示的步驟檢查是否屬于此類原因。
（3）彈簧彈力變小。如果氣導(dǎo)閥、主閥和兩個閥芯室不臟，而且導(dǎo)壓管也未堵塞，應(yīng)檢查氣導(dǎo)閥下面小彈簧的彈力，若彈力減小，會使氮封閥不停地補氣。可以將彈簧拉長，增加其彈力。
（4）密封圈損壞。氣導(dǎo)閥在工作過程中動作較頻繁。使密封圈經(jīng)常受到閥座的沖擊，導(dǎo)致密封圈磨損或斷裂，起不到密封作用，更換密封圈即可。

（5）控制氣入口與氣導(dǎo)閥出口裝反。這屬于產(chǎn)品質(zhì)量問題。結(jié)合氮封閥的工作原理圖，即可作出判斷。

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法

氮封裝置主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。
氮封裝置由ZZYP快速泄放閥及ZZV微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成?？焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)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(shè)定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥產(chǎn)品特點：

氮封裝置的供（泄）氮壓力設(shè)定方便，且可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進行；
氮氣壓力設(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值達132倍，壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動作極靈敏。
調(diào)整：
供氮壓力調(diào)整：在ZZV型微壓調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)選定一設(shè)定值如1Kpa（100mm.w.c）,通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺絲2以改變彈簧3的預(yù)壓縮（拉伸）量來達到；
泄氮壓力調(diào)整：在ZZDQ快速泄放閥在的壓力控制器部分，通過調(diào)整座3，改變彈簧4預(yù)壓縮量達到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設(shè)定值應(yīng)遠離供氮壓力值，如2Kpa（200mm.w.c）.
呼吸閥高定值調(diào)整：在上述兩設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定值。

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥零件材料：

零 件 名稱	材料
閥體	ZG230-450 ZG1Cr18i9Ti
閥桿、閥芯、閥座	1Cr18i9Ti
膜片	丁腈橡膠夾增強絳綸織物
彈簧	60Si2Mn
波紋管	1Cr18i9Ti

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥技術(shù)參數(shù)：

公稱通徑DN(mm)	20	25	32	40	50	65	80	100
額定流量系數(shù)（KV）	8	11	20	32	50	80	100	160
額定行程（mm）	6	8		10		15		20
公稱壓力PN(Mpa)	0.10
壓力調(diào)節(jié)范圍（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
介質(zhì)溫度（℃ ）	≤80℃
調(diào)節(jié)精度（％）	±10
允許泄漏量（L/h）	10ˉ4×閥額定容量

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥規(guī)格重量、外形尺寸：

公稱通徑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

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥法蘭規(guī)格 單位：mm

公稱通徑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

三化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法氮封如何設(shè)置

關(guān)于氮封安裝，分享兩種錯誤安裝場景：一種是直接安裝在呼吸閥下部短節(jié)位置（圖1），另外一種是靠近呼吸閥位置直接焊接在法蘭接管處（圖2）。這兩種場景均會導(dǎo)致氮氣直接排出，無法起到氮封作用。

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法安裝事項：
（1）安裝前，檢查整機零件是否缺損與松動，對管道應(yīng)進行清洗，介質(zhì)流向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。
（2）為便于現(xiàn)場維護與操作，閥四周應(yīng)留有適當(dāng)空間與設(shè)置旁路手動閥，閥組安裝方案。
（3）閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，閥體與管道的法塵連接，要注意同軸度，并應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25～55℃的場合使用

若呼吸閥用在氮封罐上，建議氮氣供氣管的接管位置一定要遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內(nèi)，使氮氣進罐后不直接排出，從而達到氮封目的。

大部分工廠設(shè)置氮封多采用自力調(diào)節(jié)閥或者壓力控制閥，關(guān)于操作方面可參照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T3007-2014）規(guī)定，采用氮氣保護的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設(shè)置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5Kpa。

同時有些儲罐因介質(zhì)含有腐蝕性，要注意定期檢查清理氮氣管線，防止氮封失效。