化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析

自力式氮封阀(即氮封装置)主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，自力式氮封阀是一种无须外来能源，以弹簧为动力核心利用被调介质自身的压力来控制阀芯位置变化，达到自动调节和稳定压力的目的，以保护罐内物料不被氮化及储罐的安全。该阀由ZZYVP快速泄放阀及ZZV自力式微压调节阀两大部分组成。快速泄放阀由压力控制器及ZMQ-16K型单座切断阀组成。

氮封系统或其他惰性气体保护措施，是保障储罐安全的重要防线，能够有效预防火灾和爆炸事故的发生。然而，在实际应用中，一些企业，特别是精细化工领域的企业，在储罐氮封系统的设置和管理方面，还存在着不少亟待解决的问题。

011.化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析氮封系统的重要性

1.1 【 问题与隐患 】

目前储罐氮封系统存在诸多问题，包括未安装系统、设计不当、压力控制不良和未设置报警装置等，这些均构成安全隐患。首先，一些应采用氮封的储罐却未配备相应的氮封系统。其次，后期增设的氮封系统往往未经专业设计，导致系统无法正常使用。此外，氮封系统的压力控制也是一个突出问题。例如，进储罐前的氮气管线缺乏自力式调节阀和压力表，或者压力表选型过大，仅依靠手动阀门调节进气量，无法有效监控氮封压力。同时，氮封气源未采用压力分程控制，或自力式调节阀选型不当，造成氮封压力过高或过低，影响系统正常使用。另外，氮气管线或储罐上未设置压力远传和报警装置，也使得压力控制变得困难。此外，氮气管线上的安全设施不足，如缺乏止回阀，以及储罐顶部未设置紧急泄放人孔或紧急泄放阀等保护措施，都是潜在的安全隐患。最后，由于氮封压力的不稳定或出于节约成本考虑，有时会将氮气管线阀门关闭，导致氮封系统未投用，从而无法发挥其应有的安全保障作用。

1.2 【 标准与规范 】

国家标准明确了需设置氮气保护系统的储罐类型，确保储罐的安全储存。例如，《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008）就明确指出，当单罐容积小于或等于5000m3的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。此外，对于储存温度超过120℃的重油固定顶罐，同样需要设置氮气保护。《精细化工企业工程设计防火标准》（GB 51283-2020）也规定了氮气保护的应用场景，当采用固定顶罐或低压罐（单罐容积不小于100m3）储存甲B、乙A类液体时，应采用氮气或惰性气体密封措施。《石油库设计规范 》（GB 50074-2014）也详细列出了需要设置氮气密封保护系统的场景。

022化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析.氮封系统设置指南

2.1 【 合理设置要点 】

氮封系统的设计需专业计算，确保压力稳定并配备必要的监控与保护装置。采用氮封的储罐通常为常压或低压罐，因此确保储罐氮气压力稳定至关重要。在化工标准《气封的设置》（HG/T 20570.16-1995）中，明确规定了氮气供气量的计算方法。然而，规范中提供的补气量仅为经验值，实际工作中需结合具体情况进行精确计算，以确定合适的氮气管径和氮封阀型号。此外，《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007-2014）也给出了氮气保护储罐的操作压力建议，范围为0.2Kpa至0.5Kpa。

2.2 【 管理与维护 】

企业需制定详细操作规程，强化人员培训与设备检查，确保氮封系统的长期稳定运行。为确保氮封系统的持续有效运行，企业需采取一系列管理措施。首先，在操作规程中详细制定氮封系统的操作流程和安全规范，明确压力控制范围、报警阈值，以及偏离正常工况时的应对措施。同时，对相关操作人员进行专业培训，确保他们熟悉并能够正确执行这些规程。此外，日常巡检也是一环，必须将氮封系统的各项运行参数和设备状态纳入巡检范围，确保任何问题都能得到及时发现和处理。最后，企业还需定期对呼吸阀、压力表等关键设备进行检查和检验。通过这些措施，可以进一步保障氮封系统的安全稳定运行。

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析工作原理

       储罐内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。微压调节阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因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℃。

日标法兰，即符合日本标准的法兰。法兰是一种用于连接管道、阀门、设备等部件的机械零件，通过螺栓连接并使用垫片密封，起到使管道与管道、管道与设备相互连接的作用。日标法兰严格遵循日本相关标准规范进行设计、制造，在尺寸规格、连接方式、压力等级等方面具有特定的参数要求，以确保在使用过程中能够与遵循相同标准的其他部件实现良好匹配和可靠连接。

根据GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》和SH/T 3007-2014《石油化工储运系统罐区设计规范》的标准要求，甲、乙A类可燃液体储罐必须配备氮封装置，旨在降低储罐发生火灾和爆炸的风险。

在石油化工企业的罐区，常常存储着大量易挥发的化工原料。当原料从外部打入储罐时，随着罐内液位的上升，罐内气体需要排出以容纳更多液体；而在将物料从储罐输送到生产设备时，随着液位的下降，又需要补充气体以完成液体的输送。由于储罐通常设置在室外，罐内物料的温度会随外界环境变化而波动，进而影响罐内气体的压力。这种热胀冷缩效应会导致储罐气相空间出现体积变化，即所谓的“呼气"和“吸气"现象。为确保储罐不会进入超压或负压状态，工业生产中通常会采取两种保护措施来应对这一现象。

氮封系统旨在隔绝氧气与易燃易爆可燃液体的接触，从而从根本上预防火灾或爆炸事故。具体而言，供氮系统提供的氮气经过自力式调节阀减压至设定的压力后，被充入储罐，这一过程称为充氮。当储罐压力达到设定的安全值时，充氮即停止。

在进料时，随着物料的加入，储罐气相空间压力逐渐升高。当压力超过呼吸阀的排放开启压力时，呼吸阀开始排气，以维持储罐内外的压力平衡。而出料时，则相反，随着物料的排出，储罐气相空间压力降低，此时系统会自动启动充氮，以补充损失的氮气，保持储罐内的压力稳定。

通过供氮系统和呼吸阀的协同作用，氮封系统精确控制储罐内气相空间的氧气浓度，确保其处于安全范围。

◉ 压力设定和设计原则

钢制立式圆筒形固定顶储罐的设计压力范围通常为-0.5至2KPa。在这个狭窄的压力范围内，如何确保各安全附件的压力区间不产生交集，是氮封系统能够稳定运行的关键。

氮封系统失效的主要原因是安全附件的定压不准确或压力区间重叠。一般而言，泄氮阀的压力设定点会略高于氮封阀，以避免供、泄氮装置频繁操作，节约氮气并延长设备寿命。

呼吸阀的呼出设定值需大于泄氮阀的压力设定值，而吸入设定值则应低于氮封阀，以确保罐顶呼吸阀仅作为安全保护措施，在正常情况下保持关闭。当氮封阀或泄氮阀出现故障，导致罐内压力异常时，呼吸阀才会启动。

其呼出起跳压力应低于储罐的设计压力，但高于操作压力，以确保储罐的正常操作；而吸入起跳压力则应高于设计压力，从而保护储罐免受损坏。

◉ 供气量计算

根据API2000标准，储罐氮封装置的进气量被明确规定，它必须足够补充因出料泵泵出液体和外界气温变化导致的储罐内气体冷缩。具体来说，该进气量应至少等于泵的输出体积流量。

对于储罐氮封装置的进气量，具体流量与储罐的容积或表面积成比例。对于容积V≥3180m³的储罐，补气量与储罐外壳和罐顶的表面积成正比，即每平方米表面积每小时需补入0.6m³氮封气；而对于容积V＜3180m³的储罐，补气量则与容积成正比，即每立方米容积每小时需补入0.178m³氮封气。

◉ 应用优势

氮封系统能够保持容器顶部的保护气压力稳定，从而维持储罐内的安全环境并有效抑制气体排放。这一系统不仅节能高效，还具备动作灵敏、运行可靠以及操作维修简便等特点。

在石油化工行业中，氮封装置得到了广泛应用。其之处在于，无需额外能源，即可利用被调介质的自身能量为动力源。通过引入压力阀的指挥器，可以精准控制压力阀芯的位置，进而调节流经阀门的介质流量，确保阀门后端的压力恒定。此外，氮封装置的供（泄）氮压力设定简便，且能连续稳定运行。

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析标准体系

日本法兰标准体系较为完善，常见的有 JIS B2220 等标准。JIS B2220 标准规定了钢制管法兰的尺寸、公差、材料、压力 - 温度额定值等详细内容。不同的标准针对不同类型、不同用途的法兰进行了精准规范，从低压到高压、从常温到高温等各种工况下使用的法兰都有相应的标准要求。例如，对于不同公称通径和压力等级的法兰，其外径、内径、螺栓孔数量及直径、密封面形式等都有明确的规定，以保证法兰在实际应用中的互换性和通用性。

产品类型

1. 板式平焊法兰

o 结构特点：这是一种较为常见的日标法兰类型，其结构相对简单，法兰盘直接焊接在管道端部。它的密封面通常为平面或突面，与管道的连接方式为角焊缝。

o 适用范围：适用于压力较低、温度波动不大的场合，如一般的水、空气等介质的输送管道系统。由于其焊接工艺相对简单，制造成本较低，所以在一些对连接要求不是特别高的工业和民用管道工程中得到广泛应用。

2. 带颈平焊法兰

o 结构特点：与板式平焊法兰相比，带颈平焊法兰有一个短颈，这个短颈可以增加法兰的刚度和强度。它的密封面同样有多种形式，如平面、突面等，与管道的连接也是采用焊接方式，但由于有短颈的存在，焊接质量更容易保证。

o 适用范围：适用于压力和温度稍高的场合，能够承受一定的压力波动和振动。在一些化工、石油等行业的管道系统中，带颈平焊法兰经常被用于连接各种设备和管道，以确保连接的可靠性和密封性。

3. 带颈对焊法兰

o 结构特点：带颈对焊法兰的颈部较长，且与管道采用对焊连接方式。这种连接方式使得法兰与管道的结合更加牢固，能够有效地减少应力集中，提高法兰的承载能力和密封性能。其密封面形式多样，包括突面、凹凸面、榫槽面等，可以根据不同的工况和密封要求进行选择。

o 适用范围：主要用于高温、高压、易燃易爆等恶劣工况下的管道连接。在石油化工、电力、冶金等行业的重要管道系统中，带颈对焊法兰是的连接方式，能够确保管道系统在长期运行过程中的安全可靠。

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析制造工艺

1. 锻造

o 工艺过程：锻造是制造日标法兰的常用工艺之一。首先将钢材加热到合适的温度范围，使其具有良好的塑性。然后通过锻造设备对加热后的钢材进行锤击、挤压等操作，使其逐渐成型为法兰毛坯。在锻造过程中，钢材的内部组织得到致密化，从而提高了法兰的强度和韧性。

o 优点：锻造法兰的晶粒组织均匀，机械性能好，能够承受较高的压力和冲击力。同时，锻造工艺可以根据不同的需求制造出各种形状和尺寸的法兰，具有较高的灵活性。

o 缺点：锻造设备投资大，生产周期相对较长，成本较高。对于一些形状复杂、尺寸较大的法兰，锻造工艺的难度也会相应增加。

2. 铸造

o 工艺过程：铸造是将熔化的金属液倒入预先制作好的模具中，待其冷却凝固后得到法兰毛坯的工艺方法。在铸造过程中，可以根据需要添加各种合金元素来改善法兰的性能。

o 优点：铸造工艺可以制造出形状复杂的法兰，生产效率较高，成本相对较低。对于一些批量生产的小型法兰，铸造工艺具有明显的优势。

o 缺点：铸造法兰的内部组织可能存在气孔、砂眼等缺陷，导致其机械性能相对较差。因此，铸造法兰一般适用于压力和温度较低的场合。

3. 切割加工

o 工艺过程：切割加工是利用切割设备将钢板或管材按照设计要求切割成法兰毛坯，然后通过机械加工的方式对毛坯进行进一步的加工，如车削、钻孔、铣削等，使其达到所需的尺寸和精度。

o 优点：切割加工工艺简单，生产周期短，适用于一些小批量、定制化的法兰生产。同时，切割加工可以充分利用原材料，减少浪费。

o 缺点：由于切割加工是在原材料的基础上进行的，所以法兰的内部组织没有经过锻造或铸造等工艺的改善，其机械性能相对有限。一般适用于对法兰性能要求不高的场合。

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析应用领域

1. 化工行业

o 在化工生产过程中，涉及到各种腐蚀性介质的输送和储存。日标法兰凭借其严格的标准和良好的密封性能，能够确保化工管道系统的安全运行。例如，在石油化工企业的炼油装置中，大量使用日标法兰来连接各种反应釜、换热器、泵等设备，防止有毒、有害、易燃易爆介质的泄漏，保障生产的安全和环境的安全。

2. 电力行业

o 电力行业的管道系统需要承受高温、高压的蒸汽和水的输送。日标带颈对焊法兰由于其高强度和良好的密封性能，被广泛应用于发电厂的主蒸汽管道、给水管道等重要部位。这些法兰能够在高温高压的环境下长期稳定运行，保证电力生产的连续性和可靠性。

3. 船舶制造

o 船舶的管道系统复杂，涉及到海水、燃油、滑油等多种介质的输送。日标法兰的耐腐蚀性和可靠性使其成为船舶管道连接的理想选择。在船舶的机舱、甲板等部位，大量使用日标法兰来连接各种管道和设备，确保船舶在航行过程中的正常运行。

4. 食品和制药行业

o 在食品和制药行业，对卫生和清洁要求非常高。日标法兰通常采用不锈钢等材质制造，表面光滑，易于清洗和消毒。同时，其良好的密封性能可以防止外界杂质进入管道系统，保证食品和药品的质量安全。例如，在食品饮料生产企业的灌装生产线、制药企业的药液输送管道中，日标法兰被广泛应用。

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析质量控制

1. 原材料检验

o 原材料是保证法兰质量的基础。对于制造日标法兰的钢材，需要进行严格的检验。检验内容包括化学成分分析、力学性能测试等。通过光谱分析等方法确定钢材的化学成分是否符合标准要求，通过拉伸试验、冲击试验等测试钢材的强度、韧性等力学性能指标。只有原材料检验合格后，才能投入生产。

2. 制造过程监控

o 在法兰的制造过程中，需要对每一个环节进行严格监控。例如，在锻造过程中，要控制好加热温度、锻造比等参数，确保钢材的组织性能得到改善；在焊接过程中，要控制好焊接工艺参数，如焊接电流、电压、焊接速度等，保证焊接质量。同时，要对法兰的尺寸精度进行实时检测，确保其符合日标要求。

3. 成品检验

o 法兰制造完成后，需要进行全面的成品检验。检验项目包括外观检查、尺寸测量、无损检测、压力试验等。外观检查主要检查法兰表面是否有裂纹、砂眼、气孔等缺陷；尺寸测量要确保法兰的各项尺寸符合标准要求；无损检测如超声波检测、磁粉检测等可以检测法兰内部是否存在缺陷；压力试验则是模拟法兰在实际使用中的工况，检验其密封性能和承载能力。只有经过严格检验合格的法兰才能进入市场销售和使用。

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析性能特点

1、无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便又节约能源，降低成本。

2、氮封装置供氮，泄氮压力设定方便，可在连续经营的条件下进行。

3、压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小、动作灵敏、装置工作平衡。

4、采用无填料设计，阀杆所受磨擦力小、反应迅速、控制精度高。

5、供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1，减压效果好、控制精度高。

6、氮气压力设定范围广，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值达高；

7、调节调压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作极灵敏。

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析主要技术参数

化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析主要外形尺寸

1. 安装位置：储罐在安装时应在平整的水泥基础上，保证储罐支撑框架与地基有良好的接触。同时，需要与周边设备、管道等保持一定的距离，以便进行操作和维护。

2. 环境条件：储罐应该在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中进行安装，以免对储罐造成不利的影响。

3. 安装工艺：储罐在安装时需要根据实际情况进行坡度测量和调整，避免出现不均匀或歪斜的情况，保证储罐安全地贮存物料。

4. 防静电措施：由于储罐在贮存物料时会产生静电，为了避免产生危险，需要在储罐和附属设备上进行防静电处理，如接地、涂漆等。

5. 安全措施：在安装储罐时，需要严格按照相关标准和规范进行，确保安全过程中没有任何损害和事故发生。同时，需要加强对安全措施的检查和维护。

综上所述，储罐安装工艺及要求需要从多个方面考虑，注重细节，防范潜在危险，确保储罐的安全和稳定工作。

1、化工罐区日标法兰式氮封阀选型分析基础处理

　　(1)基础表面在储罐安装前应进行修整，基础表面不得有油垢或蔬松层 ; (2)在基础表面铲出不小于 1Omm深的麻点，密度以每平方米内有3一5个点为宜; (3)放置垫铁处 (至周边5Omm)的基础表面应铲平，其水平度允许偏差为2mm/m;

　　2、储罐就位

　　(1)在基础表面适当位置放置足够的临时垫铁 ; (2)将设备吊起垫稳后清理储罐底座，符合要求后将设备按照正确的位号和方位进行吊装就位，并用垫铁将 设备支撑定位;

　　3、找正 、找平

　　(1)移动储罐，进行纵横中心线定位，中心线位置应以基础上的中心划线为基准; (2)采用垫铁调整水平度，不应用紧固或放松地脚螺栓及局部加压等方法进行调整:

　　4、采用平垫铁或斜垫铁找平时，应符合如下规定：

　　(1)储罐直接承受负荷的垫铁组应使用成对斜垫铁，两垫铁的斜面要相向使用;搭接长应不小于全长的3/4，偏斜角度应不超过30;斜垫铁下面要有平垫铁; (2)应尽量减少每组垫铁的块数 ，一般不超过3块; (3)每一组垫铁均应放置整齐平稳，接触良好，垫铁表面的油污应清除干挣;

　　5、垫铁点焊

　　(1)敲紧正式垫铁，复查设各水平度及垂直度; (2) 用小锤检查各组垫铁，满足要求后进行垫铁点焊; (3)填写储罐安装记录和垫铁隐蔽记录。

　　6、储罐就位检查

　　(1)核对管口方位:安设备平面布置图和设备平面图，对与管道链接的管口位置、人孔的位置逐个查对，发现问题及时纠正。

　　(2)检查地脚螺旋与螺栓孔的尺寸和位置，要符合设备图样规定。 (3)设备找平、找正 设备吊装就为后，安设备上的基准测点和设备基础上的安装基准线进行调整。调整时利用垫铁来找平，并借助于测量仪器对立式设备与卧式设备找正。

　　7、基础沉降观测

　　储罐进行充水做基础沉降试验，对基础进行观测。在各基础上焊有性的水平测定板。以便测定各基础的沉降量。

　　储罐的准确就位及安装工艺关系到液化气站的生命和财产安全，必须在质监部门、监理等监督下完成，验收合格后方能交接。