上海申弘閥門有限公司
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化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案 |
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| 詳細介紹 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案 由于液位和溫度變化或異常情況（如火災或系統(tǒng)故障）導致儲罐壓力變化，是通過氮封閥、蒸發(fā)氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥管理，防止儲罐超壓或真空時需要迅速釋放過大的正壓或負壓，以確保儲罐的安全。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(jié)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(jié)閥。防止儲罐等容器出現(xiàn)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(fā)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(jié)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(jié)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(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型壓力調節(jié)閥將壓力調節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。 罐區(qū)是整個石化化工、能源供應鏈中的重要設施且投資巨大，根據相關研究數(shù)據，儲罐事故占煉油廠和罐區(qū)事故的74%，其中12%被列為重大事故。而由于儲罐內經常會存儲著危險和易燃液體，一旦出現(xiàn)泄漏、溢流、爆炸等安全事件后果不堪設想。儲罐的安全性通常與儲罐壓力控制有關，的罐頂壓力控制數(shù)字化解決方案，幫助客戶及時了解儲罐的異常情況，提高設備可靠性、儲罐和人員的安全性。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(wěn)定裝置。氮封閥控制精度高，調節(jié)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(xiàn)，方便、快捷、省時省力，可在運行狀態(tài)下通過調節(jié)彈簧連續(xù)設定。是本廠自主開發(fā)、研制的一套自力式微壓力控制系統(tǒng)，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(fā)、被氧化，以及容器的安全。該產品具有節(jié)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(yè)。
一、化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案產品符合標準： 1.1產品參考標準 設計標準：IEC 60534, 閥體設計：ASME B16.34 , 結構長度：IEC 60534-3-3,ISA-S75.03, ANSI/ISA-S75.1; 流量特性：IEC 60534-2-4; 閥體壓力試驗： ISO 5208,API 598， 閥座泄漏試驗：ANSI B16.104, 出廠性能試驗：IEC 60534, 1．2法蘭距 開發(fā)設計的自力式控制閥，DIN3202-F1《德標閥門結構長度》。與國際自力式控制閥廠家采用的法蘭距標準一致 1.3法蘭密封面形式 采用ANSI/ASTM B16.5、DIN1092，GB/T9119等標準，該標準與國際自力式控制閥廠家的產品的法蘭密封面形式一致。因此，在與管道的連接方面，自力式調節(jié)閥可與國際、著名自力式控制閥廠商的產品可以互換、通用。當然也可以根據用戶在儀表規(guī)格書中明確的法蘭連接標準及法蘭密封面形式供貨。 1.4產品主要技術性能： 基本誤差：±8%，先導帶指揮器可達±4%； 調壓比： 20：1，微壓可達1000：1； 泄漏等級，最高可達VI級。 流量特性：快開，根據需要也可做成等百分比、線性。
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案儲罐的超壓防護層 一般來說，儲罐需要三層壓力防護層，由不同設置點的壓力控制產品控制儲罐的呼吸，并防止超壓和失壓事件發(fā)生。
第一層保護：氮封閥和蒸發(fā)氣回收閥 當儲罐液位降低或溫度降低，罐內氣體壓力稍低于氮封閥設定點時，氮封閥補氣，精確控制儲罐內微正壓，并能起到有效隔絕空氣和濕氣，提高罐內產品質量。當罐頂氣體壓力稍高于蒸發(fā)氣回收閥設定點時，蒸發(fā)氣回收閥開啟排放氣體，通過管道進入客戶的尾氣回收系統(tǒng)進行處理并重新利用，避免過多的或者過于頻繁的向大氣中排放氮氣與可揮發(fā)性有機物(VOCs)。 第二層保護：呼吸閥 當罐內氣體壓力繼續(xù)上升時，蒸發(fā)氣回收閥已經無法通過排出部分氣體而使罐頂壓力恢復正常，呼吸閥的呼閥部分就會打開，排放過量氣體，降低罐頂壓力。呼閥并不會經常打開，因為大多數(shù)微量的氣體排放已經通過蒸發(fā)氣回收閥實現(xiàn)。 當罐內氣體降低，真空壓力高于吸閥設定值時，呼吸閥的吸閥開啟，吸入空氣，保證罐內氣體壓力正常。這就是第二層壓力保護措施。 第三層保護：緊急泄放及緊急吸入閥 緊急泄放閥的超壓泄放功能通常在火災工況被啟用。在罐區(qū)發(fā)生火災時，罐外的溫度驟然上升，罐內大量氣體揮發(fā)，蒸發(fā)氣回收閥和呼吸閥的排放能力都不能滿足罐內壓力泄放的需求，緊急泄放閥會被打開。此產品口徑較大，一般為24英寸或者更大。當罐內壓力急劇減少或超真空時，吸閥吸入量無法滿足要求時，緊急吸入閥自動開啟，緊急吸入大量氣體。盡快使罐內恢復正常壓力。
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案 2．1.閥體 閥體流道采用符合流體力學的S型等截面流道設計, 流阻性能好,介質不易產生渦流，閥座節(jié)流處的出口流道截面比閥座節(jié)流前的進口流道截面稍大，盡量減少介質在流過閥座節(jié)流處時閥后的壓降損失及閥體流道的阻力損失。因此，額定Cv流通能力大 。 2．2閥內件 2.1模塊化設計-多種類型閥內件可更換, 同一閥門可通過更換閥芯，即可實現(xiàn)不同的Cv和流量特性的變換。在某些工況也可更換低噪音、抗氣蝕閥內件 注：自力式閥流量特性一般為快開型，根據需要也可做成其它特性曲級 2.3.1取壓方式：本體取壓，或閥體外取壓，用戶無需另外接管，閥安裝即插即用。導向方式，閥芯形式，密封形式 導向方式，閥芯形式，密封形式 閥桿式軸向導向改進為套筒上導向方式，導向平穩(wěn)， 同心度高。 不平衡閥芯設計改進為平衡閥芯設計，不平衡力大，會 使閥前、后壓力波動造成可調壓力波動大，導致閥調節(jié)精度性能 極差，平衡閥芯設計，閥前后壓力波動對閥調壓影響小，大大提拱閥的綜合性能。根據工況使用不同條件，米勒公司的平衡件種類繁多，有套筒平衡式，波紋管平衡式，活塞平衡式，膜片平衡式。 無保護的軟密封形式改進為有保護的軟密封+硬密封雙層密封結構設計，無保護的軟密封因流體不斷沖蝕，密封性能不久失郊，壽命短，有保護的軟密封+堿密封雙層設計，軟密封不直接受流體的沖蝕，密封性能持久，在軟密封失郊后，本公司生產的自力式壓力控制閥采用軟硬結合的密封方式,在大多數(shù)工況下,閥可調靜、動壓,閥密封性能良好。介質溫度達到250度以上時，本公司采用硬密封結構，密封面堆焊硬質合金。 創(chuàng)新的填料函設計填料函由原來單一“V"形填料函升級為整體、復合型結構，密封性好，摩擦力小，上放有防塵圈，可以防止外界粉塵等雜質進入填料函，從而引起閥桿劃傷. PTFE填料有很好的抗腐蝕能力，優(yōu)良的自潤滑性和很小的摩擦系數(shù)，密封比較好。增強PTFE強度高、耐磨、抗蠕變、導熱性能好。PTFE填料與RTFE填料組合使用，綜合了兩者的優(yōu)點。各類帶指揮器式自力式閥先導式帶指揮器閥，先導啟動，閥流量通力大，直接作用式自力式控制閥常因閥流通能力不足，至閥后壓力提高不到要求的設定值，改用帶指揮器作用自力式控制閥往往能達到要求，此類案例時有發(fā)生，大口徑閥自力式控制閥，本公司建議均用帶指揮器作用式自力式控制閥，同時精度也高于直接壓力作用式自力式壓力控制閥。本公司有各類滿足不同工況要求指揮器。壓力執(zhí)行器種類多氣體蒸汽低噪音閥芯設計,微小流量V槽設計，液氨、氣氨類可溶式橡膠制品介質，專用PTFE復合膜片等，
3．1化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案訂對工藝不同要求,出具專業(yè)解決方案。 本公司對一工程氮封系改造案例 原工況參數(shù)及閥現(xiàn)狀，供氮DN25，氮氣7BAR,減壓至0.2BAR,泄氮DN25控制閥前,泄氮壓力0.4BAR,呼吸閥是設定-0.008BAR吸氣~0.45BAR排氣,現(xiàn)在罐子扁得嚴重. 分析原因：罐子扁嚴重,內扁則表明罐內出現(xiàn)真空狀態(tài),真空度越大內扁越嚴重,外扁則表面閥罐內壓力偏高. 內扁表明氮氣流量供入不足,外扁表明氮氣泄氮流量不足,泄氮不及時.罐內氮氣設定壓力高.,原自力式供氮閥,閥門為直接作用型自力式壓力閥,閥門流通能力小,閥門開啟度與壓力成正比,壓力滯后,瞬時流量小,閥門且縮徑結構,構成供氮流量不足,改用先導型自力式氮封閥結構,閥門流通能力強,先導微作用下,閥門全啟式結構,壓力反映迅速.無真空壓力死區(qū).泄氮閥,由于罐內氮氣壓力偏小,同等質量流量下,閥門口徑偏小,,造成泄氮不及時,罐內壓力偏大.,閥后泄氮閥,宜選用DN50閥,確保泄氮及時.工藝方案不合理,罐內氮封裝置,罐內氮氣壓力不宜設定太大,原罐內壓力設定為20KPA偏大.改進工藝方案及工藝流程 以下就基本原理,工藝方案,工藝流程來分析技術方案解決. 氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于1KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣，保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣，防止形成爆炸性氣體。儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮氣純度不宜低于99.96%，氮氣壓力宜為0.2~0.6MPa。
3．1．2化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案工藝方案 1.內浮頂儲罐改造 1）封堵儲罐罐壁（頂）的通氣口。 2）核算罐頂呼吸閥是否滿足設置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計 規(guī)范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應考慮氮封閥不能關閉時的進氣量等因素。 3）在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。 4）量油孔應加導向管，確保量油作業(yè)時不影響氮封壓力。 5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。
3．1．3化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案工藝流程 1）在每臺儲罐上設置先導式氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內氣相空間壓力 在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.5KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于1KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣；當?shù)忾y需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣，壓力高于4KPa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。 2）當?shù)忾y事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過4Kpa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排；當?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，造成罐內壓力降低至-0.3Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空氣，確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-0.5Kpa）。 3）為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限（5Kpa）。 4）當需要使用限流孔板旁路補充氮氣時，流量宜等于油品出罐流量. 5）若在相同油品儲罐之間設置有氣相聯(lián)通管道，每臺儲罐出口均應設置阻火器，以防止事故擴大。 6）阻火器應選用安全性能滿足要求的產品，且阻力降不應大于0.3KPa。
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案 氮封裝置由供氮閥、泄氮閥、 呼吸閥 組成，供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮閥由內反饋的壓開型微壓調節(jié)閥組成，氮氣壓力一般設為100mmH2O， 通過氮封裝置精確控制。當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內壓力升至高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氮閥壓力設定點時，自動關閉。 當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內注入氮氣，使罐內壓力上升，升至供氮閥壓力設定點，自動關閉。 氮封裝置-氮封閥（帶指揮器自力式壓力調節(jié)閥）零件材料 零件名稱材料：閥體：ZG230-Ni9Ti 、ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案主要技術參數(shù)
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案規(guī)格及重量外形尺寸
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案綜合以上所述,我方按以下方案,附方案簡易圖
4．3設備在制造過程中的主要檢驗和試驗如下 4．3．1采購鑄件必須具體質保書，提供原材料成分分析、機械力學性能試驗值，鑄件符合標準，本廠進行理化檢驗、同時外觀檢驗、主要尺寸檢驗、水壓強度試驗、理化檢驗，檢驗合格入庫轉入生產。同時鑄件必須退火處理、拋丸處理，本項主要針對閥體、閥蓋。 4．3．2 熱處理檢驗、原材料椴件、棒材、零件要求熱處理的必須進行熱處理檢驗。 4．3．3生產過程中對主要零件、承壓件（包括螺栓、螺母）受控、標識代碼。 4．3．4密封面堆焊硬質合金的必須進行無損探傷檢驗，密封配合面進行著色檢驗。 4．3．5閥體、閥蓋有補焊的也必須進行無損探傷檢驗。 4．3．6裝配后對閥門進行泄漏量試驗、同時整機調試，符合產品制造標準。 1．3．7閥體、閥蓋進行除銹、油漆處理 1．3．8包裝出廠 4．3加工工藝及閥芯、閥座處理、檢測手段。 4．3．1加工工藝 a.閥體、閥蓋均采精密鑄造，無鑄造缺陷。 b.閥芯閥座采用數(shù)控車床加工，精度高、表面光亮。 4．3．2閥芯、閥座處理 閥芯導向部分長，同心度高，防止閥芯在流體沖擊下振動。硬密封閥芯、閥座密封面經過硬化處理，部分堆焊司太萊合金或噴涂技術，提高密封性能。 軟密封密封件，要仔細觀察沒有影響其密封性能缺陷。 4．3．2檢測手段 a．對于壓力執(zhí)行機構，總裝前必須經氣密性實驗檢測。 b.閥體和閥蓋經1.5倍公稱壓力的試驗，壓力進行不少于5min的耐壓強度試驗。 c.填料函及其他連接處，經1.1倍公稱壓力檢測密封性，無滲漏現(xiàn)象。 d.公司具有一套完整的壓力測試裝置，每臺自力式控制閥要模擬工況要件，對壓力參數(shù)進行設定及調試
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案阻止火焰?zhèn)鞑ソ鉀Q方案 儲罐內儲存介質為易揮發(fā)性可燃介質時，為防止外部火焰進入儲罐或阻止火焰在設備、管道間蔓延，需安裝阻火器。艾默生可根據實際需求，提供管末端阻火器、管道式阻爆燃阻火器及阻非穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器，確保外界火源不會進入到罐內，避免儲罐內部起火。 結合所有以上產品可以精確的控制儲罐壓力，在超壓、失壓和火焰發(fā)生時對儲罐進行的保護。 無線遠程監(jiān)測 在罐頂閥門上安裝無線儀表，為用戶提供遠程監(jiān)控和即時反饋，幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)閥門異常狀況，盡早做閥門維護，防止事故的發(fā)生，提高罐區(qū)安全。呼吸閥和緊急泄放閥提供遠程監(jiān)控選項，包括接近傳感器和無線變送器。接近傳感器檢測泄放閥的移動，“打開"或“關閉"信號由無線變送器接收，并可通過。 先進的數(shù)字化管理和監(jiān)測儲罐壓力 儲罐罐頂壓力控制一般容易被忽略，一旦發(fā)生事故，后果極其嚴重。此外，采用先進的儲罐壓力控制方案，大大減少罐內的產品損失，減少排放，避免了因過量排放造成的社會負面評價、減少環(huán)保違規(guī)造成的罰款，有效幫助企業(yè)達到企業(yè)績效。
化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案閥門的安裝與維護： 1、閥門安裝： （1）安裝前須檢查產品型號、位號及規(guī)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。 （3）閥門安裝前，應先清洗管道。 （4）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。 （5）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(huán)境溫度-20~55℃場所使用。
2、化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案閥門維護： （1）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。 （2）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。 （4）閥桿：表面損壞，只能換新。 （5）推桿、導向與密封表面的損壞：對反作用執(zhí)行機構必須換新，而對正作用執(zhí)行機構，可用適當?shù)男蘩砗笫褂谩?/p> （6）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(fā)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。 化工儲罐頂部氮封裝置氮氣壓力設計方案閥門訂貨須知：
訂貨時請?zhí)顚憽兑?guī)格書》或注明以下內容： 1、若訂貨前未選定型號，請向我們提供使用參數(shù)： （1）公稱通徑DN(mm）； （2）公稱壓力（Mpa或bar）； （3）流體性質（包括介質溫度、粘度或酸堿性）； （4）閥前與閥后壓力（壓差）； （5）流量特性要求； （6）閥體、閥芯材料； （7）連接形式； （8）驅動方式（提供氣源壓力、驅動電壓）； （9）配套附件（氣動閥門建議用戶安裝空氣過濾器三聯(lián)件與二位五通電磁閥 ）； （10）現(xiàn)場工況。 2、 若已經由設計單位選定我公司的產品型號，請按型號直接向我司生產部訂購； 3、 當使用的場合非常重要或管路比較復雜時，請您盡量提供設計圖紙和詳細參數(shù)，由我們的專家為您審核把關。 |
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