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化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案

 油气回收装置是我国挥发性有机液体在装载和储存过程中常见的处理设施。近几年，随着VOCs整治力度的不断加强，相关企业匆匆上马油气回收装置，工程质量堪忧，部分油气回收装置甚至只起到一个摆设作用，让大气污染防治工作大打折扣。油气回收装置的评估与监控迫在眉睫！本文摘自一位石化行业专家的简述，供大家参考。简述有机液体储罐VOCs治理设施收集系统

1.化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案 概述

生态环境部在充分调研。针对于“无组织排放和挥发性有机物（以下简称VOCs）治理设施"提出的举措是《聚集治污设施“三率"，提升综合治理效率》。所谓的“三率"指的是VOCs综合治理效率,即VOCs收集效率 、VOCs治理设施投运率和VOCs治理设施去除率。“三率"当中的VOCs收集效率越来越受到重视。VOCs收集效率低下是各行各业存在的共性问题，如何提高收集效率是VOCs末端治理环节存在的一个难点。

有机液体储罐是储存各类有机液体（包括油品和有机化学品）的设备，是各行各业原料和产品储存及周转过程中的重要基础设施，有机液体储罐VOCs损耗也是无组织排放源的重要组成部分。下面笔者以有机液体储罐VOCs收集系统为切入点的简要阐述VOCs收集系统基本情况、存在问题和相关建议，不到之处请看官指正。ZZVP、ZZCP型自力式微压、差压调节阀，是一种依靠被调介质自身的压力变化进行自动调节或维持压力差为恒定值的一种节能型调节阀。

它可应用于工业燃烧炉系统，控制两种物料，如煤气、空气的流量配比，以达到理想燃烧效果；用于氢冷发电机组密封油系统，控制密封油与氢气间压力差，确保可靠密封。其特点是设备运行中可进行设定值调整；无填料，动作灵敏；能检测出微小的压力变化。广泛应用于工业生产微、差压压力的自动控制中。

二、化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案结构与原理

    控制压力小于或等于100Kpa的调节阀称为自力式微压力调节阀(P3通大气)， 差压调节阀是微压调节阀的另一种控制方式。由执行机构、调节机构、导压管等组成。差压调节阀工作原理：见原理图1

原理图1，作用方式为压开式，即差压增大阀开启（ZZCP-16K）型。流体P1节流后成P2，经导压管与差压调节阀执行机构上模室联通，P2作用在波纹模片有效面积上产生一个向下的作用力，加上弹簧的初始压力（向下）作用力； 讯号源压力P3（恒定值）引入执行机构下模室，作用在波纹模片有效面积上产生一个向上的作用力。与上模室P2和弹簧的合力（向下）的作用力平衡。P3与P2之间有一个差压值，这个差压值就是设定值。若差压变化，增大或减小，则平衡被破坏，阀门开大或关小，保住差压值恒定。若差压达不到设定值：如，小于设定值，调整方法如下：打开防尘盖1；反时针旋转调节螺钉2，减小弹簧的预压力，使设定值达到理想要求。反之，则调节螺钉的旋转方向相反。

2. 化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案储罐罐区VOCs 密闭收集系统简述

合理控制储罐与VOCs收集管道的压力，对于保证储罐的本质安全、顺利收集VOCs具有重要作用。储罐罐罐顶VOCs收集系统一般采用单罐单控的方式收集，即每台储罐设置氮封设施和压力监控设施。通常的设置如下：每台储罐单独设1台开关型氮封阀, 压力范围一般在200-500pa，即当罐内压力低于200Pa时，氮封阀打开，向罐内补充氮气；当罐内压力达到氮封阀关闭压力500Pa时，氮封阀关闭，氮封阀设限流旁路，一旦氮封阀出现故障时可由旁路临时供氮。为确保储罐的安全和氮封工况下储罐罐压的控制，每台储罐罐顶安装压力表并设置压力变送器，将储罐压力传至中控室。此外，储存相同介质的储罐之间设一根集气管, 将每个品种的集气管分别接入集气总管, VOCs经总管收集后经增压风机（如罗茨风机）增压后输送至VOCs治理设施。此外，为检查储罐的氮封效果及对VOCs治理设施的安全保护，集气总管上设在线含氧含量分析仪及补氮调节阀支管，当含氧量体积百分数高至8%（氧含量8%是安全经验值）时自动打开补氮阀补氮，低至3%（体积百分数）时自动关闭补氮阀。

从确保储罐安全运行的角度出发，每台储罐通常设置1-2个全天候防爆阻火式呼吸阀，呼吸阀的定压取决于物料的性质。当罐内压力升高太快（如进料时），来不及通过VOCs收集管道外排,造成超过呼吸阀全开启压力时，呼吸阀打开，向罐外排气；当氮封阀失灵不能及时开启，造成罐内压力降至呼吸阀全关闭压力时，呼吸阀打开，向罐内补充空气。每座储罐罐顶设置紧急泄压人孔，紧急泄放阀定压约2kPa。当储罐遇到事故时，能迅速排放，确保安全；此外，每台储罐的集气管上应设置阻暴轰型阻火器、手动切断阀和气动切断阀，阻火器两侧设差压变送器，以便阻火器堵塞后及时处理。气动切断阀前设压力变送器，当罐组内任一座储罐压力和收集管的压力高于设定值时，其对应切断阀打开；当罐组内任一座储罐压力低和收集管的压力低于设定值时，其对应切断阀关闭。

化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案供氮装置（氮封阀） 零件材料：

化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案 技术参数：

供氮装置（氮封阀） 规格尺寸及重量：

三、化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案主要技术参数与性能指标                                    

表1 Kv值和性能指标

表2 微、差压调节范围                                                

表3化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案外形尺寸及重量                                                      单位：mm

3.化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案 罐VOCs收集系统存在的问题及整改建仪

呼吸阀和紧急泄压阀是有可能在VOCs收集过程中造成泄漏的污染源，其中呼吸阀是需要经常动作的设备组件，更有可能导致VOCs的泄漏逸散，因此，呼吸阀的质量是影响储罐VOCs收集效率的重要因素。

呼吸阀的质量或安装等原因导致控制精度降低表现出的现象主要有以3个方面：
1）在罐顶压力未达到呼吸阀全开启压力时，呼吸阀的压力阀盘打开，导致VOCs不能全部通过密闭收集系统送至后续处理设施，部分VOCs通过储罐呼吸阀呼出大气，造成大气环境污染或者是压力阀盘在上一次的动作后未回座，同样导致VOCs的逸散；
2）在储罐进料时，储罐罐顶压力升高，存在超过呼吸阀定压的可能，尽管某些收集系统将气相收集管线直接连接至呼吸阀出口。但当储罐设有两个呼吸阀时，VOCs仍有可能从阻力小的渠道排出，影响收集效率。
3）储罐罐顶联通的密闭气相管路的压降或阻力（如收集管线的管径偏小）也会影响到密闭气相管路对储罐呼吸的VOCs传输效果，导致VOCs从呼吸阀排出。

某些呼吸阀质量加工精度低，密封性能差，导致VOCs大量泄漏，近似敞口排放。对于氮封罐，由于氮封系统的增加，所安装的紧急泄放孔质量不过关，也会导致大量泄漏。质量好的呼吸阀（如德国protégé），其泄漏量在出厂检验时的测试压力为呼吸阀设定开启压力的75%时，公称直径≤DN150的阀门最大泄漏量不超过0.0017m3/h，公称直径在DN150- DN400之间的阀门最大泄漏量不超过0.0045m3/h。而国际标准《石油、石化和天然气工业常压与低压储罐的通风》（ISO28300）对应最大允许泄漏量分别为0.04m3/h和0.4m3/h。因此，选用高标准高质量的呼吸阀是提高储罐VOCs收集效率，做到“应收尽收"的重要保证。

化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案简述油品装卸过程VOCs收集效率存在的问题及建议

如何提高收集效率是VOCs治理过程中存在的一个难点。这个问题在铁路油品装卸环节较为突出，大多数铁路油品装卸方式是从顶部装车。要确保顶部装车对VOCs的收集,发油鹤管上装设的油气收集罩与油罐车的罐口必须紧密结合,达到密闭。

由于油罐车的罐体规格较多,罐口尺寸不统一,鹤管上油气收集罩的大小与罐车的罐口不对应,不少收集罩与罐口的连接处都有空隙;其次因与鹤管悬臂配套的气缸压力不足,在油罐车罐口对油气收集罩压联力度不够（即“压不紧"）,VOCs从收集罩边缘泄漏。

VOCs收集系统的效率由罐车（或海轮）的密封性；罐车的连接条件或者装备在油气收集系统的设备情况、终端油气收集系统的密封性等决定的。美国环保署（EPA）要求炼油厂提供装载交通工具的密封性的确认文件。对于符合汽油装载要求的装载栈台，油罐车上要求有年度压力和真空认证，检测方法如联邦法规40 CFR第 60部分中的EPA方法27：《压力真空测试法测定汽油运输罐的气密性检测》。对于公路装载和码头可以使用LDAR检测，另外，设备的承压情况（如，常压、加压）、罐顶的气相空间到油气收集系统的连接方式和控制装置都是影响因素。EPA还规定了VOCs收集系统的典型收集效率。

化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案安装、维护与调试

1、  安装（见图二）

（1）       检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏与精度测试。

（2）       在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

（3）       安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。

（4）       阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

（5）       介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则膜片由于受压过高导致膜片损坏，阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。对温度高的特殊工况可带冷凝器。

（6）       为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀（见图二）。

2、 化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案 维护：

（1）       清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，在选用相应的清洗办法。

（2）       阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

（3）       阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

（4）       阀杆：表面损坏，必须换新。

（5）       压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

（6）       易损零件：密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期一般最多2～3年。

（7）       阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

3、  化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案调试

所需要压力值是对执行器顶部的调节螺杆或螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手调整调节螺杆或螺母。顺时针方向旋转使设定压力增大，逆时针旋转则使设定压力减小。安装在微、差压调节阀后的压力表，可使工作人员借以观察调整后的压力设定值。

4、 化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案注意事项

1）  严禁调压阀安装后再进行焊接。

2）  调压阀投入运行前特别注意冲刷、清洗管道，防止焊渣、污物、卡在节流口，破坏密封面。造成使用前密封面先损坏，调压阀失效的现象。

3）  冲洗管道时应使调压阀处于全开位置，便于污物、硬渣通过。

4. 化工有机液体储罐VOCs氮封阀系统优化方案小结

据了解,目前由于VOCs治理在我国存在着巨大的潜在市场,而在此领域开展服务的设备制造商水平良莠不齐，令业主在选择技术和装备时面临不同程度的风险。国家尚未配套出台VOCs治理设施综合评价体系的指导文件，而VOCs收集效率只是综合评价体系的一个组成部分，除此之外，VOCs技术的适用范围、治理设施的去除率、运行率、副产物、初始投资、运维费用、环境安全等均是需要考虑的因素。因此，窃以为亟需建立VOCs治理效果评估评价体系，引导VOCs治理市场良性发展、指导企业因地制宜开展VOCs治理。