危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案

自力式氮封阀工作原理  ZZYVP自力式氮封阀工作原理 自力式氮封调节阀工作原理 自力式减压阀当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相部分容积减小，压力升高，当罐内压力升至高于泄氮装置压力设定值时，泄氮装置打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至泄氮装置压力设定点时，泄氮装置自动关闭。当储罐出液阀开启，用户放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮装置开启，向储罐注入氮气，使罐内压力上升，当罐内压力上升至供氮装置自动关闭。是本厂自主开发、研制的一套自力式微压力控制系统，主要用于保持容器顶部保护气(一般为氮气)的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止物料挥发、被氧化，以及容器的安全。该产品具有节能、动作灵敏、运行可靠、操作与维修方便等特点。广泛应用于石油、化工等行业。

氮封阀由供氮装置供氮阀和泄氮装置泄氮阀两部分组成。供氮装置由指挥器和主阀两部分组成；泄氮装置由内反馈的压开型微压调节阀组成。氮气压力一般设为100mmH2O.通过氮封装置控制。它一套氮气微压保护控制系统（即氮封阀），主要用于保持储罐顶部保护气(一般为氮气)的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止物料挥发、被氧化，以及容器的安全。整套系统有补氮阀、泄氮阀及呼吸阀三个阀门共同组成，相互配合工作。

    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。

    ZZYVP-16P补氮阀氮封装置的结构由指挥器、调节阀、执行机构和阀后接管四部分组成。（见图1）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。
氮封系统的作用
《HG/T20570.16-95气封的设置》第1.0.1.1条款：为防止储罐内物料因与进入的外界气体(空气)接触而被污染变质或与外界进入的气体(空气)发生化学和(或)生物反应，常需设置气封系统。用气封气使储罐内维持一定压力(正压)，防止储罐内物料与外界气体接触。

 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。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案工作原理

       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℃。

氮封系统的设置
◆《GB50160-2008(2018年版)石油化工企业设计防火标准》
第6.2.2.1条款：储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。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。
第6.2.4A条款：储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护。
◆《GB51283-2020精细化工企业工程设计防火标准》
第6.2.2条款：单罐容积不小于100m³的甲B、乙A类液体储存应选用内浮顶罐。当采用易熔材质制作浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。采用固定顶罐或低压罐时，应采用氮气或惰性气体密封，并采取减少日晒升温的措施。
◆《GB51428-2021煤化工工程设计防火标准》
第7.2.2条款：储存沸点低于45℃或真实蒸气压不小于76.6kPa的甲B类液体，应选用压力储罐、低压储罐或降温常压储罐，并应符合下列规定：
1 选用压力储罐或低压储罐时，应设置氮气密封保护系统，并应密闭回收处理罐内排出的气体；
2 选用降温常压储罐时，应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下，并应设置氮气密封保护系统。
第7.2.3条款：储存沸点不低于45℃或真实蒸气压小于76.6kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶罐或内浮顶罐。当甲B、乙A类液体因特殊储存要求采用固定顶罐、低压储罐和容积大于50m³的卧式储罐时，应采取下列措施之一：
1 设置氮气密封保护系统，密闭回收处理罐内排出的气体；
2 控制储存温度低于液体闪点5℃及以下；
3 其他安全措施。
第7.2.7条款：储存毒性为高度和极度危害的甲B、乙A类液体的内浮顶储罐，储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气密封保护系统。
第7.2.8条款：多雷和强雷地区单罐容积大于或等于50000m³的浮顶储罐的一次、二次密封之间应采取下列措施之一：
1 设置氮气密封保护系
2 向一次、二次密封之间的空间充填软体不燃或难燃材料。
◆《化工企业可燃液体常压储罐区安全管理规范(征求意见稿)》
第6.1.3条款：新建储罐单罐容积大于等于1000m³的甲B类、乙类、操作温度大于等于120℃的丙类内浮顶和固定顶储罐应设氮封保护措施，并应对储罐上方气相空间氧浓度进行定期检测，至少每季度检测1次，氧气浓度应控制在储存介质极限浓度的50%以下。
第6.1.5条款：新建储存甲B和乙A类液体的储罐应选用内浮顶罐或外浮顶罐，对于有特殊要求的物料，在采取相应安全措施后可选用其他型式的储罐，如苯乙烯、丙烯腈等易聚合、易氧化的物料选用固定顶储罐或卧式储罐加氮封储存。
第6.1.6条款：含油污水储罐、酸性水储罐、轻污油储罐、储存温度超过120℃的重油固定顶储罐应设置氮封保护，并应定期对含油污水和酸性水储罐上方气相空间可燃气体浓度进行检测，可燃气体浓度不得大于爆炸下限50%。
第6.1.19条款：储罐设置油气收集系统时，储罐应设置氮气密封保护系统，储罐内气相空间氧气浓度不得大于储存介质气相极限氧浓度的50%，应在收集干线总管道上设置氧分析仪和控制阀，含量过高时关闭控制阀。

◆《GB50074-2014石油库设计规范》
第6.1.2条款：储存沸点低于45℃或37.8℃的压大于88kPa的甲B类液体，应采用压力储罐、低压储罐或低温常压储罐，并应符合下列规定：
1选用压力储罐或低压储罐时，应采取防止空气进入罐内的措施，并应密闭回收处理罐内排出的气体。
2选用低温常压储罐时，应采取下列措施之一：
1)选用内浮顶储罐，应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa；
2)选用固定顶储罐，应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。
第6.1.3条款：储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油，应采用外浮顶储罐或内浮顶储罐。有特殊储存需要时，可采用容量小于或等于10000m³的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m³的卧式储罐，但应采取下列措施之一：
1 应设置氮气密封保护系统，并应密闭回收处理罐内排出的气体；
2 应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。
第6.1.8条款：储存I、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐的单罐容量不应大于5000m³，且应设置氮封保护系统。

◆《SH/T3007-2014石油化工储运系统罐区设计规范》
第4.2.4条款：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，应采用压力储罐、低压储罐或降温储存的常压储罐，并应符合下列规定：
a)选用压力储罐或低压储罐时，应采取防止空气进入罐内的措施，并应密闭收集处理罐内排出的气体；
b)选用降温储存的常压储罐时，应采取下列措施之一：
—选用内浮顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa；
—选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下；
—选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa，密闭收集处理罐内排出的气体。
第4.2.5条款：储存沸点大于或等于45℃或在37.8℃时饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶储罐或内浮顶储罐。其他甲B、乙A类液体化工品有特殊储存需要时，可以选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于100m³的卧式储罐，但应采取下列措施之一：
—设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，密闭收集处理罐内排出的气体；
—设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

◆《石油化工储运罐区治理项目油气连通工艺实施方案及安全措施指导意见》
第二部分、第8条款：除SH/T3007要求外，甲B、乙A类中间原料储罐、芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐、排放气中含有较高浓度油气和硫化物等需对排放气体进行收集治理的储罐应设置氮气密封系统。
综合以上规范，得出以下危险化学品储罐应设置氮封系统：
1、新建单罐容积大于等于1000m³的甲B类、乙类、操作温度大于等于120℃的丙类内浮顶和固定顶储罐；
2、储存苯乙烯、丙烯腈等易聚合、易氧化的物料储罐；
3、含油污水储罐、酸性水储罐、轻污油储罐、储存温度超过120℃的重油固定顶储罐；
4、设置油气收集系统的储罐；
5、储存沸点低于45℃或真实蒸气压小于76.6kPa的甲B类液体的压力储罐、低压储罐或降温常压储罐；
6、储存毒性为高度和极度危害的甲B、乙A类液体的内浮顶储罐；
7、储存温度超过120℃的重油固定顶罐；
8、单罐容积不小于100m³，储存甲B、乙A类液体的内浮顶罐(浮盘采用易熔材料)、固定顶罐或低压储罐。
危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案氮封系统的布置

◆《HG20559-1993管道仪表流程图设计规定储罐基本单元模式》
第6.0.3.4条款：若呼吸阀用在氮封罐上时，氮气的入罐位置应远离呼吸阀并伸入罐内约200mm。
◆《SH/T3184-2017石油化工罐区自动化系统设计规范》
第4.2.1.10条款：低压储罐及需要氮气等惰性气体密封的储罐，应在罐顶设置压力变送器测量压力，设置压力表就地测量压力。
第4.2.1.12条款：固定顶罐和内浮顶罐等需要氮气等惰性气体密封时，应设置氮封阀或压力分程控制。
第4.2.1.13条款：氮封阀氮气入口管道应设置压力表。
第4.2.3.11条款：球罐需要氮气等惰性气体密封时，应设置压力。
第5.4.5.1条款：对固定顶罐、内浮顶罐等存储易挥发类液体的常压、低压储罐，氮气密封系统应设置氮封阀。
第5.4.5.2条款：氮封阀型式应为减压式外取压阀后压力控制型。
第5.4.5.3条款：氮封阀应安装在尽量靠近罐顶入口的氮气管线上，外取压管线的取源点宜设在罐顶，以便检测罐内的真实压力。
◆《SH/T3007-2014石油化工储运系统罐区设计规范》
第5.1.3条款、5.1.9条款：采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐，在储罐通向大气的通气管上应设呼吸阀，呼吸阀上应安装阻火器。
5.1.5采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐应设事故泄压设备，并应符合下列规定：
a)事故泄压设备的开启压力应高于呼吸阀的排气压力并应小于或等于储罐的设计正压力；
b)事故泄压设备应满足氨封或其他惰性气体密封管道系统或呼吸阀出现故障时保障储罐安全的通气需要；
c)事故泄压设备可直接通向大气；
d)事故泄压设备宜选用直径不小于DN500的紧急放空人孔盖或呼吸人孔。
第5.1.7条款：呼吸阀的规格和数量可参照表5.1.7-1来确定。
综合以上规范，可以得出氮封系统设计应采取以下布置：
1、对固定顶罐、内浮顶罐等存储易挥发类液体的常压、低压储罐，氮气密封系统应设置氮封阀；
2、球罐需要氮气等惰性气体密封时，应设置压力分程控制；
3、氮封阀氮气入口管道应设置压力表；
4、氮封阀应选用减压式外取压阀后压力控制型；
5、氮封阀应安装在尽量靠近罐顶入口的氮气管线上，外取压管线的取源点宜设在罐顶；
6、氮气的入罐位置应远离呼吸阀并伸入罐内约200mm；
7、储罐罐顶应设压力变送器、就地压力表、呼吸阀、事故泄压设备。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案氮封系统的最佳实践
危险化学品储罐氮封系统典型设计方案一：
储罐氮封系统设置先导式氮封阀组和限流孔板旁路，罐顶设置1台单呼阀、1台呼吸阀、1个紧急泄压人孔。当罐内气体压力低于氮封阀开启压力时，氮封阀打开向罐内补入氮气；当罐内气体压力达到氮封阀关闭压力时，氮封阀关闭停止向罐内补入氮气。当罐内气体压力高于单呼阀定压时，单呼阀开启向罐外排出气体。呼吸阀外排压力、紧急泄放阀定压根据储罐设计压力确定。
当氮封阀需要检修或出现故障时，使用限流孔板旁路给储罐内短时间连续补充氮气，当罐内压力高于单呼阀、呼吸阀设定值时，先后启动单呼阀、呼吸阀向外排气。
危险化学品储罐氮封系统典型设计方案二：
方案二将方案一中的单呼阀更换为了压力控制阀(泄氮阀)。储罐运行时，通过氮封阀、泄氮阀起到平衡储罐压力的作用，呼吸阀、紧急泄放阀仅在事故工况(如氮封阀失效、泄氮封失效、火灾工况等)启动，避免储罐运行时呼吸阀频繁动作，造成损坏。
注：危险化学品成品储罐在装卸车过程中，进/排液量大，储罐气相空间压力波动频繁，氮封系统宜设置泄氮阀，避免呼吸阀频繁动作，减少呼吸阀故障率。危险化学品中间储罐日常运行时，储罐气相空间压力相对比较稳定，可以不设置泄氮阀。
《HG/T20570.16-95气封的设置》第1.0.2.2条款：为防止泄压阀和(或)气封装置失灵而出现储罐内超压或负压情况，可采用液封和气封装置相结合的系统。
气封装置配备液封的作用
①当泄压阀失灵时，液封可起到呼出气体的作用。即当储罐内压力超过设定值时，储罐内气体可通过液封泄压。
②当气封装置发生故障时，如储罐内压力高于设定值时，可通过液封泄压，减轻泄压阀负荷。
③当泄压阀和气封装置同时故障，而储罐内出现负压时，可通过液封吸入空气，保护储罐不致变形损坏。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案氮封系统的压力设定
◆《SH/T3184-2017石油化工罐区自动化系统设计规范》
第5.4.5.4条款：氮封阀压力设定点应为储罐正常操作压力，压力设定值可调范围的选择应使设定点处于范围的中段，并应能覆盖最大操作压力。
◆《SH/T3007-2014石油化工储运系统罐区设计规范》
第3.5条款：采用氮气密封保护的可燃液体储罐，其操作压力宜为0.2kPa~0.5kPa。
第5.1.4条款：呼吸阀的排气压力应小于储罐的设计正压力，呼吸阀的进气压力应高于储罐的设计负压力。
第5.1.5.(a)条款：事故泄压设备的开启压力应高于呼吸阀的排气压力并应小于或等于储罐的设计正压力。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案氮封阀的工作原理
设在罐顶的取压点的介质经导压管引入检测机构(7)，介质在检测元件上产生一个作用力与弹簧预紧力相平衡。当罐内压力降低至低于供氮装置压力设定点时，平衡破坏，使指挥器阀芯(6)打开，使阀前气体经减压阀(5)、节流阀(4)、进入主阀执行机构(3)上、下膜室，打开主阀阀芯(2)，向罐内充注氮气；当罐内压力升至供氮装置压力设定点，由于预设弹簧力，关闭指挥器阀芯，由于主阀执行机构中弹簧作用，关闭主阀，停止供氮。
氮封系统现场典型问题及风险
企业开展PSSR(开车前安全审查)、安全技术诊断过程中发现，企业危险化学品常压储罐氮封系统存在以下问题：
①氮封阀位置设置不正确；
②氮封阀阀前压力不足；
③氮封阀选型错误；
④氮封系统未设置氮封阀；
⑤储罐压力监测设备选型不正确。

二、危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案产品特点：

• 无需外加能源，能在无电无气的场合工作，既方便又节约了能源。

• 大而灵敏的检测膜片，保证了控制点的压力精度。

• 信号检测执行器与动力执行机构分开，使整台调压阀减压力比可达2000:1。

• 增设可调节流装置，调试简单方便。

• 阀内件设计压力补偿装置，*消除压力波动对设定精度的影响，调节更加稳定。

• 整机采用无填料设计，动作迅速。

• 压力设定点分段范围细且相互交错，选用方便。

• 压力设定方便，运行时可连续无干扰地进行设定，免维护使用。

• 配取压力管及接头，安装更加简捷、可靠。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案

ZZYVP自力式氮封阀 产品特点

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；

氮封阀压力设定方便，可在连续生产的条件下进行；

压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作灵敏，装置工作平稳；

采用无填料设计，阀杆所受摩擦力小，反应迅速，控制精度高；

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；

为确保储罐的安全，需在罐顶设置呼吸阀；

呼吸阀仅起安全作用，避免了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案性能特点

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。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案主要技术参数

主要外形尺寸

首先，在安装自力式氮封阀之前，要对安装环境进行全面检查。确保安装位置干燥、通风良好，避免有腐蚀性气体或液体存在。仔细查看管道系统，管道应无堵塞、无裂缝等问题，其管径要与氮封阀的进出口管径相匹配。同时，要保证安装现场有足够宽敞的空间，便于后续的操作和维护。

接着，进行氮封阀的安装操作。将氮封阀平稳地放置在预先确定好的安装位置上，使用合适的工具将其与管道进行连接。连接过程中要注意密封，防止气体泄漏。一般采用法兰连接或螺纹连接方式，确保连接牢固且紧密无缝隙。在连接完成后，对阀门的各个部件进行检查和调试，确保其能够正常开合，动作灵活。

然后，进行氮气供应系统的连接及调试。将氮气管道与氨分阀的氮气进口相连，连接时要注意管道内部的清洁，避免杂质进入阀门影响其性能；调节相关的氮气流量控制装置，根据实际生产需求设定合适的氮气流量和压力。这一步至关重要，直接关系到整个保护气系统的稳定运行。在调试过程中，可以通过观察阀门的动作情况以及相关仪表的显示数据，来判断氮气供应是否正常，阀门是否能够按照设定要求进行工作。

最后，对整个自力式氮封阀安装系统进行全面检查。检查各个连接部位是否有松动现象，密封是否良好；检查氮气供应管路是否畅通无阻；测试阀门在不同工况下的工作性能，确保其能够准确地控制气体压力，实现对设备或容器内压力的有效保护。只有经过严格细致的检查和调试，才能保障进口自力式氮封阀在工业生产中稳定可靠地运行，并发挥其应有的作用 。

危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案日常安装使用、检修维护：

（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，但膜片使用期一般为2～3年。

（7）阀门在组装要注意对中，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。

（8）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。

三、危险化学品储罐自力式氮封系统典型设计方案采购须知：

（1）阀门型号

（2）通径×阀座尺寸Kv值

（3）阀体压力及连接形式

（4）阀体和阀内组件的材料

（5）阀特性及阀芯的形式

（6）上阀盖形式

（7）介质名称

（8）正常流量

（9）入口压力、出口压力

（10）特殊要求（禁水处理，禁铜等）