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精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例
ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀（氮封阀），是一种无须外来能源，利用被调介质自身的压力变化达到自动调节和稳定阀后压力为设定值的节能型压力调节阀。该阀压力设定在指挥器上实现，方便、快捷，压力设定值在运行中也可随意调整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式压力调节阀高一倍，适合于控制精度要求高的场合。它广泛应用于化工、石油、冶金、电力、轻纺等工业部门中用作生产过程的自动调节。
■精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例结构与原理
ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀是由指挥器、调节阀、执行机构和阀后接管四部分组成。（见图一）工作原理：介质以所示箭头方向进入阀体，一路经过滤减压器减压后的压力被引入指挥器；另一路通过阀芯、阀座，节流后的压力流向阀后，并通过导压管引入指挥器执行机构。当阀后压力高于设定压力时，其压力作用在指挥器薄膜有效面上产生一个推力带动指挥器阀芯关闭，切断引入主阀执行机构膜室中的压力，使主阀阀芯关闭，阀后压力随之降低。当阀后压力低于设定值时，由于指挥器主弹簧的反作用力打开指挥器阀芯，阀前压力又被引入主阀执行机构膜室产生推力，使主阀阀芯打开，阀后压力随之升高。如此往复，保持阀后压力为设定值。储罐氮封设置，是安全检查中常被关注的问题，也是不少企业在设计中容易遗漏或模糊的环节。哪些储罐必须上氮封，哪些可以不上，本文一次捋清楚。
一、精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例先搞清楚：氮封到底干什么用？
氮封（氮气密封保护系统）的核心作用有两层：
一是防爆。向罐内补充氮气，维持微正压，阻止空气进入，避免罐内气相空间形成爆炸性混合气体。曾因停用苯储罐氮封，罐内形成爆炸性气体，遇焊接火花发生闪燃起火。
二是防氧化变质。对易聚合、易氧化物料（如苯乙烯、丙烯腈等），氮封可隔绝氧气，防止物料变质。
二、精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例哪些储罐必须设氮封？
综合GB 50074《石油库设计规范》、GB 50160《石油化工企业设计防火标准》、SH/T 3007《石油化工储运系统罐区设计规范》等标准，以下情形强制或强烈要求设置氮封：
1. 高蒸气压的甲B类液体
根据GB 50074-2014第6.1.2条和SH/T 3007-2014第4.2.4条：储存沸点低于45℃，或在37.8℃时饱和蒸气压大于88kPa的甲B类液体（如部分轻质油品、化工品），若选用固定顶储罐或低温常压储罐，应设置氮封系统。
2. 有特殊储存需要的甲B、乙A类液体
GB 50074-2014第6.1.3条和SH/T 3007-2014第4.2.5条规定：储存甲B、乙A类液体，正常情况下应选用浮顶或内浮顶罐。但有特殊储存需要时，可选用固定顶罐或≤100m³卧式罐，条件之一是必须设置氮封。
3. I、II级毒性甲B、乙A类液体
GB 50074-2014第6.1.8条和SH/T 3007-2014第4.2.10条要求：储存I、II级毒性的甲B、乙A类液体储罐，应设置氮封系统。同时罐容受限制（石油库规范要求≤5000m³，石化储运规范要求≤10000m³）。
4. 采用易熔浮盘的内浮顶罐（≤5000m³）
GB 50160-2018第6.2.2条规定：单罐容积≤5000m³的内浮顶罐，若浮盘采用易熔材料制作，应设置氮气保护。
5. 储存温度超过120℃的重油固定顶罐
GB 50160-2018第6.2.4A条要求：储存温度超过120℃的重油固定顶罐，应设置氮气保护，作为灭火辅助手段。
6. 精细化工企业的特定情形
GB 51283-2020《精细化工企业工程设计防火标准》规定：
间歇操作的甲、乙类工艺系统，宜采取氮气保护（第5.1.1条）
单罐容积≥100m³的甲B、乙A类液体固定顶罐，应采用氮气密封（第6.2.2条）
三、精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例规范条文速查表
规范
条款
要求内容
GB 50074-2014 6.1.2 沸点＜45℃或37.8℃蒸气压＞88kPa的甲B类，固定顶/低温罐应氮封
GB 50074-2014 6.1.3 甲B、乙A类固定顶/卧式罐（特殊需要时）应氮封
GB 50074-2014 6.1.8 I、II级毒性甲B、乙A类储罐应氮封
GB 50160-2018 6.2.2 ≤5000m³内浮顶罐采用易熔浮盘时，应氮封
GB 50160-2018 6.2.4A 储存温度＞120℃的重油固定顶罐应氮封
SH/T 3007-2014 4.2.4 同GB 50074 6.1.2
SH/T 3007-2014 4.2.5 同GB 50074 6.1.3
SH/T 3007-2014 4.2.10 I、II级毒性甲B、乙A类储罐应氮封（罐容≤10000m³）
GB 51283-2020 5.1.1 间歇操作的甲、乙类工艺系统宜氮封
GB 51283-2020 6.2.2 ≥100m³甲B、乙A类固定顶罐应氮封
四、精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例设置了氮封，还要注意什么？
必须设事故泄压设备。SH/T 3007-2014第5.1.5条要求，氮封储罐应设事故泄压设备（如紧急放空人孔盖），开启压力应高于呼吸阀排气压力、但低于储罐设计正压力，以应对氮封系统或呼吸阀故障时的超压风险。
防火间距可适当放宽。GB 50160-2018规定，固定顶罐采用氮封后，与相邻设施的防火间距可按浮顶罐、内浮顶罐的标准执行，有一定优化空间。
精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例
| 序号 | 品 名 | 型 号 及 规 格 | 单位 | 数量 |
| 1 | 氮封调节阀 | 氮封调节阀ZZYVP PN16 DN25 法兰式连接 进口压力 0.5 MPA, 出口压力0.015 MPA 介质：氮气 | 台 | 3 |
■主要参数及主要性能指标见表一 表一
| 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | ||||||
阀座直径（mm） | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | |
额定流量系数Kv | 0.32 | 5 | 8 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 300 | 480 | |
压力调节范围KPa | 0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、 | ||||||||||||
公称压力PN（MPa） | 1.6 | ||||||||||||
被调介质温度（℃） | -5～+100 | ||||||||||||
流量特性 | 快开 | ||||||||||||
调节精度（%） | ≤±5 | ||||||||||||
执行机构有效面积（cm2） | 100 | 200 | 280 | 400 | |||||||||
信号接口 | 内螺纹M10×1 | M16X1 | |||||||||||
■精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例压力调节范围见表二 表二
| 指挥器膜室 | 执行机构膜室 | 使用阀门口径（mm） |
0.1～0.5 | 1200 | 100 | 20～32 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 | ||
0.1～0.5 | 1200 | 200 | 40～50 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 | ||
0.1～0.5 | 1200 | 400 | 65～100 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 | ||
0.1～0.5 | 1200 | 600 | 125～150 |
0.4～5.0 | 600 | ||
4.0～12.0 | 400 |
■主要零件材料见表三 表三
| 材 料 |
气动薄膜式执行机构，指挥器 | 组合件 |
阀体，阀盖 | ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti |
推杆，阀杆 | 2Cr13，1Cr18Ni9 |
阀座 | 1Cr18Ni9Ti |
阀芯（软密封）/填料 | 聚四氟乙烯 |
波纹膜片 | 丁腈橡胶夹增强涤纶织物 |
弹簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
■精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例外形尺寸见表四、图二 表四 单位：mm
| L | B | H1 | H | ||
A=1200 cm2 | A=600 cm2 | A=400 cm2 | ||||
压力调节范围（KPa） | ||||||
0.1～0.5 | 0.4～5.0 | 0.5～7 | ||||
20 | 150 | 383 | 53 | 605 | 554 | 554 |
25 | 160 | 58 | 605 | 554 | 554 | |
32 | 180 | 512 | 70 | 615 | 564 | 564 |
40 | 200 | 75 | 640 | 589 | 589 | |
50 | 230 | 603 | 83 | 655 | 604 | 604 |
65 | 290 | 862 | 93 | 722 | 671 | 671 |
80 | 310 | 100 | 738 | 687 | 687 | |
100 | 350 | 1023 | 110 | 755 | 704 | 704 |
125 | 400 | 1380 | 125 | 918 | 867 | 867 |
150 | 480 | 143 | 1.25 | 974 | 974 | |
注：1）标准法兰连接形式PN16为凸面，连接尺寸铸铁法兰按GB4216.5-84，铸钢法兰按GB9113-2000、JB/T-94，阀体法兰及法兰端面距也可按用户指定标准制造，如：ANSI，JIS，DIN等标准。
2）接管根据用户需要配置
■精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例产品重量见表五 表五 单位：Kg
| 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
A=400cm2 | 18 | 18 | 25 | 27 | 40 | 55 | 80 | 108 | 130 | 150 |
A=600 cm2 | 20 | 20 | 27 | 30 | 45 | 60 | 86 | 115 | 140 | 160 |
A=1200 cm2 | 22 | 22 | 30 | 34 | 50 | 66 | 92 | 120 | 150 | 170 |
■精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例安装、维护与调试
1、安装：
（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，其中指挥器膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器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。
（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。
2、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：填料、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预示将来可能发生裂纹、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、调试
所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值
五、精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例常见疑问
Q：小于100m³的甲B类储罐需要氮封吗？
不同规范要求略有差异。SH/T 3007允许≤100m³卧式罐在有特殊需要时氮封，但未强制所有小罐都上氮封；GB 51283则明确≥100m³的甲B、乙A类固定顶罐应氮封。对于小于100m³的，需结合储存介质特性、项目适用的具体规范综合判断。
Q：已经有浮顶了，还要氮封吗？
通常情况下，浮顶罐本身通过浮盘密封已能满足防爆要求，不强制上氮封。但若浮盘采用易熔材料（如铝质）、或储存易氧化/易聚合的特种物料，标准有额外要求，按前述情形执行。
Q：氮封装置选用什么阀门？
氮封系统通常采用自力式调节阀，以罐内压力为动力源自动控制氮气充入和排出，无需外部能源，适合储罐区应用。
六、精细化工储罐供氮氮气密封保护系统应用案例总结
判断储罐是否需要设氮封，核心就三件事：
看介质挥发性——沸点低、蒸气压高的甲B类，上了固定顶就必须氮封
看介质危险性——有毒、易氧化、易聚合的，标准倾向于要求氮封
看罐型材质——易熔浮盘的内浮顶罐、高温重油罐，必须氮封
搞不清楚时，对照上述表格逐条查规范原文，比凭经验判断靠谱得多。氮封不是可选项，是很多场景下的必选项——该设不设，出了问题就是大问题。
