環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案

【資料簡介】

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案

當(dāng)前VOCs 治理仍然存在一些突出問題，必須加快解決，同時也點(diǎn)出揮發(fā)性有機(jī)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(huán)節(jié)存在的一個難點(diǎn)，提出的舉措是“聚集治污設(shè)施三率，提升綜合治理效率”。針對儲罐尾氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的疑難問題，如氮封閥的放置，儲罐設(shè)計(jì)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(jìn)行分析，并提出解決方案。

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)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(shí)際上多數(shù)安裝在儲罐底部的氮封閥，氮封效果不好，不能隔絕空氣。經(jīng)常有設(shè)計(jì)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(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案儲罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔絕空氣。當(dāng)儲罐內(nèi)儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內(nèi)氣體冷卻收縮時，氮封系統(tǒng)自動補(bǔ)入氮封氣，用氮封氣使儲罐內(nèi)維持一定正壓力，阻止空氣進(jìn)入儲罐內(nèi)，防止儲罐內(nèi)物料與空氣接觸，從而防止儲罐內(nèi)物料與空氣中的水分和氧氣接觸而被污染變質(zhì)；氮封也是一種安全措施，能有效防止儲罐內(nèi)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(fā)。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低時，可以通過補(bǔ)充氮?dú)庋a(bǔ)償液面上的靜壓力，從而在一定程度上減少了物料的揮發(fā)損耗。

2、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案封閥能否正常工作的關(guān)鍵點(diǎn)

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

氮封裝置在當(dāng)前閥門行業(yè)中起到的作用不可估量，因?yàn)榈忾y組成以及各部分不同的作用，在成熟的技術(shù)條件下，氮封裝置的貯罐內(nèi)成品油上端覆蓋氮?dú)?，具有一定的壓力值，在通過氮封之后，可使得保護(hù)裝置加以控制，在閥門出液放油的時候貯罐內(nèi)液位下降，而供氮調(diào)節(jié)閥開度增大，在向貯罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)馐箟毫υ黾拥皆O(shè)定值為止，接下去閥門在工作中進(jìn)液閥開啟進(jìn)油之后，閥門液位會上升，而氣相部分容積減小，氮?dú)鈮毫ι仙谑切沟玫恼{(diào)節(jié)閥門在壓力控制器的調(diào)節(jié)下開啟，從而更好的對閥門中的氮?dú)膺M(jìn)行排放以便于使得氮?dú)鈮毫档偷皆O(shè)定值，需要注意的是，為了使氮封閥一類產(chǎn)品在工作運(yùn)行中更加安全，也為了確保儲罐安全，我們在安裝中務(wù)必還需要在罐頂安裝一個呼吸閥，這樣可以使氮封裝置運(yùn)行更為可靠。

氮封閥在使用過程中除了需要對操作過程進(jìn)行規(guī)范之外，對于日常的檢修維護(hù)與保養(yǎng)來說都是*的環(huán)節(jié)，為了保證氮封閥在運(yùn)行過程中的靈敏可靠，安排合適的日常維護(hù)保養(yǎng)就需要結(jié)合很多技巧來進(jìn)行。

氮封閥是一種采用被調(diào)介質(zhì)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(guān)鍵的，對于維護(hù)工作必須定期進(jìn)行，無論有無發(fā)現(xiàn)問題都必須做好相應(yīng)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(hù)的要點(diǎn)之一。通常一些場合對于氮封閥這樣產(chǎn)品來說也會半年進(jìn)行一次檢修，主要目的在于確認(rèn)閥門工作狀態(tài)的良好性。

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封閥日常維護(hù)保養(yǎng)

氮封閥的設(shè)備工藝流程上其主要還是將空氣通過螺桿空壓機(jī)加壓，在壓力增加之后可以達(dá)到工藝指標(biāo)所規(guī)定的壓力值，然后通過制氮機(jī)制得99.5%的氮?dú)?，再輸送如氮?dú)夤?，在氮?dú)饨?jīng)過指揮器進(jìn)行減壓之后可以輸入甲醇儲罐，從而從技術(shù)上起氮封的作用，氮封閥的名稱也由此而來，而當(dāng)前行業(yè)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(xù)的天然氣采輸以及城市地區(qū)中的石油、化工、冶金、煤氣等相關(guān)等工業(yè)生產(chǎn)單位，一些行業(yè)中不少的氮封裝置壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)更多的從用戶角度出發(fā)能很好的從快捷、省力、方便的基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)設(shè)定。氮封裝置壓力低于設(shè)定值，通過PCV閥補(bǔ)氣，壓力高于設(shè)定值，通過正壓罐排氣。

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封裝置閥類產(chǎn)品特點(diǎn):

1、反應(yīng)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(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力、省時且可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。

5、對同一臺閥而言，調(diào)節(jié)范圍比ZZY型自力式廣。

3、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封閥引壓管取壓源點(diǎn)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(diǎn)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(nèi)壓力有個罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的。這個引壓管的靜壓差Δp=ρgh，引壓管的氮?dú)饷芏入S溫度變化而變化，按一天之內(nèi)最多溫度變化10℃考慮，一天之內(nèi)引壓管的氮?dú)饷芏茸兓试?.6%以內(nèi)，這個變化率對氮封閥的控制不會有什么影響；對于季節(jié)溫度變化引起氮?dú)饷芏茸兓a(chǎn)生的對氮封閥的控制影響，可以根據(jù)每個季度的平均氣溫調(diào)整一下零點(diǎn)壓力。

2）如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)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?yàn)橛袀€氮封閥后管道阻力降的問題，取壓源點(diǎn)的壓力與罐內(nèi)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(diǎn)壓力設(shè)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(dāng)量長度是正比關(guān)系，跟流量平方是正比關(guān)系，跟管徑的五次方是反比關(guān)系，這個阻力降的大小會影響到氮封閥的控制。

4、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案對氮封閥控制的影響

《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)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(jì)算氮封閥后氮?dú)饬髁?00 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(jì)算結(jié)果如下表：

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

當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)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??；當(dāng)?shù)忾y后的管道阻力降接近或超過氮封閥的設(shè)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(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)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(guān)型氮封閥

當(dāng)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(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)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(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力高于氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力（一般取500Pa(G)）氮封閥就關(guān)閉，但此時實(shí)際上儲罐內(nèi)的壓力沒有達(dá)到氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力；氮封閥關(guān)閉后阻力降沒有了，取壓源點(diǎn)壓力又回到低于氮封閥設(shè)定開啟壓力，氮封閥又打開補(bǔ)氮……如此反復(fù)循環(huán)動作。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)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(dāng)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(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)）氮封閥就打開，自力式氮封閥會自動調(diào)節(jié)閥的開度，使取壓源點(diǎn)的壓力自動平衡到低于氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)），使氮封閥一直處于補(bǔ)氣狀態(tài)，但此時氮封閥的補(bǔ)氣速度不一定趕上儲罐降壓速度。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)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(hù)的角度來說我們需要熟知如運(yùn)輸和保管、定期檢修和加油、檢查支撐情況、安全運(yùn)行的檢查、消除應(yīng)力、清除或防止異物進(jìn)入、定期檢查氣源和電源等一些步驟和技巧，而從日常維護(hù)來講又可以分成定期維護(hù)和巡回檢查，下面來講講通過維護(hù)部件角度出發(fā)的幾個技巧要點(diǎn)

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案儲罐氮封閥裝在罐頂還是裝在罐底部的問題產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）不用外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節(jié)約能源。
（2）氮封裝置供氮，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。
（3）壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。
（4）采用無填料設(shè)計(jì)，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。
（5）供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達(dá)100:1，減壓效果好、控制精度高。
（6）需在罐頂設(shè)置呼吸閥。
（7）呼吸閥制止了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。

三、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案主要技術(shù)參數(shù)

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(shù)Kv	3.2	5	8	10	20	32	50	80	100	160	250	400
壓力調(diào)節(jié)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(diào)介質(zhì)溫度	80、200 ℃
流量特性	快開型
調(diào)節(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案 主要外形圖

五、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)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(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案結(jié)論

氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)的位置是否合適是氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵。氮封閥無論是裝在罐頂還是罐底，取壓源點(diǎn)要選取在罐頂，取壓源點(diǎn)離氮封進(jìn)氣口適當(dāng)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(diǎn)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(shè)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(shù)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(shè)計(jì)規(guī)范也是要求氮封閥安裝在罐頂?shù)?。《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3條要求“氮封閥應(yīng)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(diǎn)宜設(shè)在罐頂，以便檢測罐內(nèi)的真實(shí)壓力”。當(dāng)?shù)忾y安裝在罐底部時，要考慮罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個靜壓差的影響要通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除。

6、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)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(zhì)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(jìn)行過科學(xué)論證。