上海申弘阀门有限公司
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之前介绍自力式压力调节阀在化工行业应用，现在介绍低压储罐的氮封系统设计氮封阀的工作原理 设在罐顶的取压点的介质经导压管引入检测机构,反馈结构的设计使得介质直接经阀盖进入检测机构，在罐顶的罐呼吸阀能起安全作用，一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作。在流量控制方面每个阀门都配有控制流量百分比的固定板孔,气体密封系统的每个阀门尺寸根据气体流量表排列，根据提供的稳定气体压力计算适应特定需要气体密封的流量. 氮封阀中的氮气可以起到置换装置介质、平衡系统的压力等功能，用于保持容器顶部保护气的压力恒定，一般的氮气压力是常压，主要作用在于减少挥发，如苯罐，二是放置介质与空气的反应，如碱罐。进罐压力一般减压至1bar。适用于各类大型储罐的气封保护系统，运行可靠，并广泛适用于石油、化工等行业。氮封系统的原理和应用优势，之后基于石油化工常压及低压储罐的氮封系统设计，对设计原则、适用工况以及注意事项等内容进行了简要的分析，希望能够为安全事故的预防起到一定的作用。
低压储罐其工艺设计与常压储罐的设计不同。因此设计低压储罐过程中,有必要进一步研究。基于此,本文主要介绍了氮封系统、压力系统的设计以及相关安全附件的设计,进而从工艺上确保低压储罐的安全性能。稳为材料达到屈服强度下的失稳。此种抗压环结构,与薄壁圆筒或球壳不同,刚性很大,一般不会产生弹性失稳(屈曲)。本文结合实际工作中的经验,综合阐述了常压及低压储罐附属安全泄放设施的设计选用要点与计算方法等,以期能够对从事储罐统设计人员提供有价值的理论参考。为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：
低压储罐分类
（1）工作压力大于或者等于0.1Mpa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的压力（表压力）); （不含液体静压力）
（2）内直径（非圆形截面指其大尺寸）大于等于0.15m。且容积（V）大于等于0.025立方米，工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa-L(容积，是指压力容器的几何容积）;
（3）盛装介质为气体、液化气体以及介质工作温度高于或者等于其标准沸点的液体.
(2)GB 50341中式(1)用于 弱顶 结构。 弱顶 有三个条件,控制抗压环截面积是其中一个条件,该式的要点在于:,在内压作用下罐壁将被提离而尚未提离;第二,与此同时在内压作用下抗压环材料已达到其屈服强度。此时,当有一点外部干扰或结构自身存在某些微小缺陷时,抗压环包边角钢便会屈曲进而从连接焊接处破裂泄压,达到保护罐主体的目的。弱顶结构一般指支撑式锥顶,罐顶坡度多为1 16。弱顶罐一般设置呼吸阀,但开启压力很低。式(9)用于一般固定顶结构,是一种临界状态,在某种意义上也覆盖 弱顶 。当P f 达到预定值后,抗压环就会失稳破坏。
(3)式(1)和式(9)涉及在塑性状态下的屈曲,按API 650附录F 规定,其抗压环材料屈服强度为220M Pa 。当材料的实际屈服强度高于235M Pa 时,抗压环的承压能力会相应提高。从安全角度考虑,式(1)和式(9)均未考虑储液的反提离作用,危险状态为基本无储液而油气压力又较高的状态。
(4)抗压环的抗屈曲能力与D 2成反比,与截面面积A 成正比,与tg 成正比。相对而言,锥顶罐容易失稳,特别是罐顶斜度为1 16( 角不足3.6 )的锥顶罐容易失稳。而拱顶罐 角一般在30 左右,不容易失稳。大直径罐不仅容易失稳。
低压储罐的氮封系统设计
氮封的作用是防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全,以一定的微压氮气在罐内保持一定的压力,相比自力式阀 氮封阀可以从阀前的几公斤压力一次性减压到需要的微正压,应用自力式阀可能会需要多级降压才能达到这么小的压力和精度。该阀主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，以保护罐内物料不被氮化及储罐安全。
氮封装置氮封阀由ZZDG恒压用供氮阀及ZZDX泄压用泄氮阀两大部分组成。泄氮阀由压力控制器及单座切断阀组成。
储罐内压力升高至设定压力时，泄氮阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。供氮阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因供氮阀又称微压调节阀必须使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场压力较高，必须安装ZZYP型压力调节阀将压力调节阀将压力降低至0.1Mpa以下才可使用。公称压力0.1Mpa，压力可按分段设定，从0.5Kpa 至66 Kpa以下，介质温度温度≤80℃。
低压储罐的氮封系统设计执行机构部分 表2
规格 型号 | 薄膜式 |
用 途 | 调 节 |
膜片材质 | 丁橡胶、氟橡胶、耐油橡胶 |
接 口 | M16×1.5 |
作用方式 | 压开、压闭 |
使用温度 | 气体:-20～+120℃ |
标配阀门附件 | 取压管(含取压接头) |
可选阀门附件 | 取压接管、截止阀、压力表、法兰、垫片及紧固件 |
低压储罐的氮封系统设计
ZZYVP带指挥器操作型调压氮封阀|自力式微压氮封系统调节阀利用被控介质自身能量作为动力源，引入调压阀的指挥器以控制主阀阀芯位置来改变截流面积，从而达到改变调压阀介质流量，使阀后 压力稳定。压力设定在指挥器上通过调节弹簧实现，因而方便、快捷、省力省时，可在运行状态下连续设定，且结构简单，维护工作量小。减压比≤4000:1， 控制精度高；动作灵敏，密封性好；广泛应用于各种工业设备中气体减压稳压的自动控制，特别适用于储罐的氮封系统；截止阀作为附件，阀门在工作前关闭此截止 阀，以防止超压力和杂质进入执行机构，以保护执行机构内的膜片和密封件，及超压力而产生阀门整体打坏现象。做氮封装置，但是始终没有完善的理论和规范支撑。
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀目前接触的甲类储罐都做了氮封机构，但是之前看过的项目一般是按照按常规做法：氮封阀+泄氮阀+呼吸阀。关于呼吸阀应该是起到了一个安全阀的作用，防止使用过程中氮封阀或者泄氮阀出现故障，保证储罐压力平衡，因此呼吸阀的整定的吸入和呼出压力应该在氮封阀和泄氮阀之外。但是之前做了一个项目，一直有点疑虑。也是甲类储罐，但是没有按照常规氮封结构做。而是选用了一个带阻火器的双接口呼吸阀代替氮封阀和泄氮阀。氮气由厂区管线直接减压到使用点，然后这个呼吸阀的西如何呼出接口分别和氮气、排空管线连接。整定压力是按照储罐的设计压力范围之内。但没有另外增设一个呼吸阀。现在看来是不是应该增设一个保险的呼吸阀，以免双接口呼吸阀出现问题。或者说直接并联两个。个人认为至少应该增设一个呼吸阀或紧急释放阀用做安全冗余之用。当前道环节的氮气减压机构出现问题或带接出管的呼吸阀动作机构发生问题的时候，可以紧急释放压力（正压或负压）。现在很少设计单呼吸阀也是这个道理。
另外，这种方式可能对双接口呼吸阀的精度要求很高，对前道减压环节的压力调节机构要求也很高。因为用氮封阀的原理是与罐内压力反馈来自动达成压力平衡的，而上述这种方式应该有所不同。一旦输入的氮气压力过大或过小，可能会出现问题。
低压储罐的氮封系统设计维护使用：
（1）开启阀前截止阀，使介质缓慢流入阀体
(2)拧开指挥器护罩，松开指挥器调节螺钉
（3）调节指挥器主弹簧，使阀后压力至设定值
（4）固定指挥器调节螺钉，装好护罩，调压阀即可开始工作
（5）不用时，关闭阀前截止阀与本文相关的论文：自力式煤气调压阀组
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