環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案

【資料簡介】

環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案

當前VOCs 治理仍然存在一些突出問題，必須加快解決，同時也點出揮發性有機液體儲罐收集處理效率低下等突出問題。如何提高收集效率是VOCs末端治理環節存在的一個難點，提出的舉措是“聚集治污設施三率，提升綜合治理效率”。針對儲罐尾氣收集系統設計的疑難問題，如氮封閥的放置，儲罐設計壓力，儲罐附件的定壓，收集管路的壓控等典型問題，從多個角度進行分析，并提出解決方案。

環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案

問題：有的單位的儲罐氮封閥沒有安裝在罐頂而是裝在了儲罐底部，說是方便檢查維修，但實際上多數安裝在儲罐底部的氮封閥，氮封效果不好，不能隔絕空氣。經常有設計人員問氮封閥能不能裝在儲罐底部的問題。

下面來分析一下氮封閥安裝在儲罐頂部還是儲罐底部的問題。

1、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案儲罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔絕空氣。當儲罐內儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內氣體冷卻收縮時，氮封系統自動補入氮封氣，用氮封氣使儲罐內維持一定正壓力，阻止空氣進入儲罐內，防止儲罐內物料與空氣接觸，從而防止儲罐內物料與空氣中的水分和氧氣接觸而被污染變質；氮封也是一種安全措施，能有效防止儲罐內部形成爆炸性氣體、抑制硫化亞鐵自燃；

2）其次是可以減少物料的揮發。當罐內壓力降低時，可以通過補充氮氣補償液面上的靜壓力，從而在一定程度上減少了物料的揮發損耗。

2、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案封閥能否正常工作的關鍵點

氮封閥能否正常工作的關鍵不在于氮封閥是安裝在罐頂還是罐底，關鍵點是氮封閥測取的壓力信號是否能真實反映儲罐內的工作壓力，也就是氮封閥引壓管的取壓源點的位置是否合適的問題。

氮封裝置在當前閥門行業中起到的作用不可估量，因為氮封閥組成以及各部分不同的作用，在成熟的技術條件下，氮封裝置的貯罐內成品油上端覆蓋氮氣，具有一定的壓力值，在通過氮封之后，可使得保護裝置加以控制，在閥門出液放油的時候貯罐內液位下降，而供氮調節閥開度增大，在向貯罐內補充氮氣使壓力增加到設定值為止，接下去閥門在工作中進液閥開啟進油之后，閥門液位會上升，而氣相部分容積減小，氮氣壓力上升，于是泄氮用的調節閥門在壓力控制器的調節下開啟，從而更好的對閥門中的氮氣進行排放以便于使得氮氣壓力降低到設定值，需要注意的是，為了使氮封閥一類產品在工作運行中更加安全，也為了確保儲罐安全，我們在安裝中務必還需要在罐頂安裝一個呼吸閥，這樣可以使氮封裝置運行更為可靠。

氮封閥在使用過程中除了需要對操作過程進行規范之外，對于日常的檢修維護與保養來說都是*的環節，為了保證氮封閥在運行過程中的靈敏可靠，安排合適的日常維護保養就需要結合很多技巧來進行。

氮封閥是一種采用被調介質自身動能來工作的閥門，對于閥門保持前后端壓力恒定是比較關鍵的，對于維護工作必須定期進行，無論有無發現問題都必須做好相應的記錄，尤其在檢查閥門的動作上要觀察其閥門動作是否靈敏，在控制信號變化時候有沒有及時變化都是需要觀察維護的要點之一。通常一些場合對于氮封閥這樣產品來說也會半年進行一次檢修，主要目的在于確認閥門工作狀態的良好性。

環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案氮封閥日常維護保養

氮封閥的設備工藝流程上其主要還是將空氣通過螺桿空壓機加壓，在壓力增加之后可以達到工藝指標所規定的壓力值，然后通過制氮機制得99.5%的氮氣，再輸送如氮氣罐，在氮氣經過指揮器進行減壓之后可以輸入甲醇儲罐，從而從技術上起氮封的作用，氮封閥的名稱也由此而來，而當前行業中的氮封裝置大多都是類似的工藝原理。目前氮封裝置主要用于輸送連續的天然氣采輸以及城市地區中的石油、化工、冶金、煤氣等相關等工業生產單位，一些行業中不少的氮封裝置壓力設定在指揮器上實現更多的從用戶角度出發能很好的從快捷、省力、方便的基礎上進行連續設定。氮封裝置壓力低于設定值，通過PCV閥補氣，壓力高于設定值，通過正壓罐排氣。

環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案氮封裝置閥類產品特點:

1、反應特別靈敏,極小的壓力(如50mm水柱的壓力)或極小的壓力變化都可以感染出來。

2、控制度比ZZY型自力式高1倍左右,故適合在控制度高的場合使用。

3、減壓比特別大，例如閥前0.8Mpa,閥后50mmH2O,壓差比良好

4、壓力設定在指揮器上實現，因而方便、快捷、省力、省時且可在運行狀態下連續設定。

5、對同一臺閥而言，調節范圍比ZZY型自力式廣。

3、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案氮封閥引壓管取壓源點的位置對氮封閥測壓的影響

1）如果氮封閥的引壓管取壓源點在罐頂，測取的是罐頂壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制沒有多少差別性，差別只在于測到的壓力與儲罐內壓力有個罐頂到罐底的氮氣引壓管道的靜壓差問題，這個靜壓差的影響可以通過零點壓力設定來消除的。這個引壓管的靜壓差Δp=ρgh，引壓管的氮氣密度隨溫度變化而變化，按一天之內最多溫度變化10℃考慮，一天之內引壓管的氮氣密度變化率在3.6%以內，這個變化率對氮封閥的控制不會有什么影響；對于季節溫度變化引起氮氣密度變化產生的對氮封閥的控制影響，可以根據每個季度的平均氣溫調整一下零點壓力。

2）如果氮封閥的引壓管取壓源點在閥后的管道上，測取的是管道壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制就有差別性了。因為有個氮封閥后管道阻力降的問題，取壓源點的壓力與罐內壓力差了靜壓差與阻力降之和，這個靜壓差的影響可以通過零點壓力設定來消除的，但是這個管道阻力降的影響不能忽略，這個阻力降跟管道當量長度是正比關系，跟流量平方是正比關系，跟管徑的五次方是反比關系，這個阻力降的大小會影響到氮封閥的控制。

4、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案對氮封閥控制的影響

《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T3007-2014推薦的儲罐充氮量如下表：

以DN50～DN250管道為例，分別計算氮封閥后氮氣流量300 Nm3/h～2500 Nm3/h、管長1m、10～25m（差不多就是氮封閥安裝在儲罐底部時氮封閥后的管道長度）的管道阻力降。計算結果如下表：

從上表可以看出，管徑對阻力降的影響比較大，當管徑取DN50、DN80、DN100時，阻力降數值相對氮封閥的設定壓力值就比較大了。

當氮封閥引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降越小對氮封閥控制的影響就越小；當氮封閥后的管道阻力降接近或超過氮封閥的設定壓力值（表壓）時，對氮封閥控制的影響就比較大了。

下面來分析一下，當氮封閥引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響。

a) 采用開-關型氮封閥

當儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當取壓源點的壓力降低到氮封閥設定開啟壓力（一般取200Pa(G)）氮封閥就打開，此時閥后管道就有了阻力降，當取壓源點的壓力高于氮封閥設定關閉壓力（一般取500Pa(G)）氮封閥就關閉，但此時實際上儲罐內的壓力沒有達到氮封閥設定關閉壓力；氮封閥關閉后阻力降沒有了，取壓源點壓力又回到低于氮封閥設定開啟壓力，氮封閥又打開補氮……如此反復循環動作。當氮封閥的補氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續降低，有可能降低到呼吸閥設定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。

b) 采用自力式型氮封閥

當儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當取壓源點的壓力降低到氮封閥設定壓力（一般取300Pa(G)）氮封閥就打開，自力式氮封閥會自動調節閥的開度，使取壓源點的壓力自動平衡到低于氮封閥設定壓力（一般取300Pa(G)），使氮封閥一直處于補氣狀態，但此時氮封閥的補氣速度不一定趕上儲罐降壓速度。當氮封閥的補氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續降低，有可能降低到呼吸閥設定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。

從氮封閥維護的角度來說我們需要熟知如運輸和保管、定期檢修和加油、檢查支撐情況、安全運行的檢查、消除應力、清除或防止異物進入、定期檢查氣源和電源等一些步驟和技巧，而從日常維護來講又可以分成定期維護和巡回檢查，下面來講講通過維護部件角度出發的幾個技巧要點

環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案儲罐氮封閥裝在罐頂還是裝在罐底部的問題產品特點

（1）不用外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節約能源。
（2）氮封裝置供氮，泄氮壓力設定方便，可在連續生產的條件下進行。
（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）需在罐頂設置呼吸閥。
（7）呼吸閥制止了常規氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。

三、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案主要技術參數

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

四、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案 主要外形圖

五、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案 主要外形尺寸

公稱通徑(DN)	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150
L	150	160	180	200	230	290	310	350	400	480
H	52.5	57.5	75	75	85.5	92.5	100	110	142.5	158
H1	330	330	350	350	360	430	440	450	520	650
A	310								400

5、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案結論

氮封閥引壓管的取壓源點的位置是否合適是氮封閥能否正常工作的關鍵。氮封閥無論是裝在罐頂還是罐底，取壓源點要選取在罐頂，取壓源點離氮封進氣口適當距離，0.8m以上為好，不要在氮封閥后管道上取壓；如果取壓源點要選取在氮封閥后管道上，氮封閥后管道就要選取合適的管徑，使管道阻力降相對于氮封閥的設定壓力（表壓）要比較小，否則就會影響氮封閥的控制，這也是大多數儲罐氮封效果不好的原因。

氮封閥最好不要安裝在罐底部。設計規范也是要求氮封閥安裝在罐頂的。《石油化工罐區自動化系統設計規范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3條要求“氮封閥應安裝在盡量靠近罐頂入口的氣管線上，外取壓管線的取源點宜設在罐頂，以便檢測罐內的真實壓力”。當氮封閥安裝在罐底部時，要考慮罐頂到罐底的氮氣引壓管道的靜壓差問題，這個靜壓差的影響要通過零點壓力設定來消除。

6、環保治理末端VOCs氮封閥裝置優化方案安裝位置的其他影響

1）如果氮封閥裝在罐頂，就沒有閥后積液的問題；如果氮封閥裝在罐底部，就要考慮閥后凝液的排放問題，其中最主要的問題還是一些腐蝕性介質的凝液對氮封閥的閥芯和閥座有腐蝕作用，會影響氮封閥的密封性。

2）至于考慮氮封窒息滅火要求把氮封閥裝在罐底，那是某些消防人士自己拍腦袋想出來的，并無進行過科學論證。