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化工廠液體儲罐氮封閥裝置故障處理辦法

某化工廠儲存醋酸和乙炔合成反應(yīng)液的儲罐液位整體出現(xiàn)下降，導(dǎo)致罐內(nèi)形成負(fù)壓并吸入空氣，與罐內(nèi)氣相物質(zhì)（90%為乙炔）混合形成爆炸性混合氣體，遇靜電火花，發(fā)生爆燃，罐內(nèi)物料流出，蒸發(fā)成大量可燃爆蒸氣云隨風(fēng)擴(kuò)散，繼而引發(fā)空間爆炸。案例的直接原因是爆炸性混合氣體與空氣混合，遇到點(diǎn)火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預(yù)防措施之一，可有效防止儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。
化工企業(yè)，特別是精細(xì)化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設(shè)氮封？第二，氮封如何設(shè)置？安在什么位置？多大的流量能夠避免爆炸環(huán)境產(chǎn)生？

氮封裝置（氮封閥）是由ZZDG型指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)閥（這里簡稱供氮閥）和ZZDX型自力式微壓調(diào)節(jié)閥（簡稱泄氮閥）及呼吸閥三大部份組成。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過設(shè)定值時，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開（罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開），將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲罐內(nèi)壓力降低時，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮?dú)?。供氮閥閥前壓力最好在1.0Mpa以下，現(xiàn)場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一只ZZYP型自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至1.0 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。

 氮封裝置（氮封閥）的供（泄）氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從100mm H20需調(diào)整到50mm H20，可通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達(dá)到需要新設(shè)定的工藝值。泄氮閥的調(diào)整也是同理。呼吸閥設(shè)定值調(diào)整：在上述設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定置。

二化工廠液體儲罐氮封閥裝置故障處理辦法哪些情況需要設(shè)氮封
石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施；儲存溫度超過120℃的重油時，固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)。
《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51283-2020）規(guī)定，固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封措施。

個別精細(xì)化工企業(yè)，由于存在早期設(shè)計不完善、常壓儲罐未經(jīng)正規(guī)設(shè)計、或者經(jīng)由其他儲罐改造等情況，儲罐沒有設(shè)置氮封或設(shè)置不合規(guī)的情況依然存在。貯罐的氮封有兩種形式均在正常運(yùn)行，這兩種形式的氮?dú)獾牡獨(dú)鈦碓磯毫鶠榈獨(dú)怃撈縼淼牡獨(dú)?，氮?dú)鈮毫芨?，但氮?dú)夤艿垒^細(xì)，均沒有減壓閥，而直接進(jìn)入自力式帶指揮器型供氮閥，自力式帶指揮器型供氮閥入口端壓力一般要求保證在0.3到0.6MPa之間，入口壓力低于0.3MPa會使供氮閥不起作用，貯罐的氮封壓力很低，一般選型時會按照儲罐的大小和每小時進(jìn)出物料量來確定供氮閥和泄氮閥的管徑（一般泄氮閥的管徑要2倍于供氮閥的管徑）對于貯槽的保護(hù)一種型式是通過與自力式氮封閥配套的安裝在貯槽頂?shù)牡忾y來控制的，該氮封閥也是由自力式調(diào)節(jié)閥廠家提供的，氮封閥的作用是配合自力式調(diào)節(jié)閥工作起到安全的作用，在壓力過高時，如當(dāng)貯罐的壓力在+500pa時，雖然氮封閥停止進(jìn)入氮?dú)?，但?dāng)貯罐繼續(xù)進(jìn)入物料時，貯罐的壓力上升，則貯罐內(nèi)的物料通過氮封閥排出氣體，以維持貯罐內(nèi)的氣體的壓力維持不超過+500pa，使貯槽不超壓，當(dāng)貯罐壓力將低于供氮閥設(shè)定壓力值時，供氮閥進(jìn)入氮?dú)庖允官A罐壓力不致過低。

化工廠液體儲罐氮封閥裝置故障處理辦法

    還有一種形式則是氮封閥與帶雙水封的呼吸槽配套，貯罐壓力也是控制±500pa，工作原理基本同上，當(dāng)壓力達(dá)到+500pa時，貯罐內(nèi)的氣體沖破呼吸槽的水封，保持了貯罐內(nèi)的壓力不超過+500pa，當(dāng)貯罐內(nèi)的壓力過低時，一方面自力式調(diào)節(jié)閥動作補(bǔ)充氮?dú)獾劫A罐，以維持氮?dú)鈮毫Σ恢逻^低，萬一自力式調(diào)節(jié)閥故障時，呼吸槽的另一個水封起了作用，外界氣體沖破另一水封進(jìn)入貯罐，以維持貯罐壓力不致過低到 －500pa，避免了貯罐的吸癟。上述的形式，即防止了貯罐的正壓可能帶來的超壓現(xiàn)象，也避免了貯罐負(fù)壓可能帶來的貯罐吸癟現(xiàn)象，確保了貯罐的安全。

化工廠液體儲罐氮封閥裝置故障處理辦法故障分析及處理
    （1）某大芳烴裝置開車初期，發(fā)現(xiàn)24臺氮封閥工作都不正常。拆閥檢查，發(fā)現(xiàn)氮封閥的氣導(dǎo)閥、主閥和兩個閥芯室內(nèi)壁等沾了一層厚厚的污垢，經(jīng)過擦拭，涂 潤滑脂后能正常使用。在閥座處還發(fā)現(xiàn)了一些焊渣導(dǎo)致開車后管道內(nèi)的鐵銹、殘存的雜物等被氮?dú)獯档搅说忾y內(nèi)，使主閥不能回到閥座上。
    （2）導(dǎo)壓管堵塞。如果導(dǎo)壓管堵塞，氮封閥沒有反饋信號，也會造成氮?dú)獠煌５叵蚬迌?nèi)補(bǔ)充。
    （3）彈簧彈力變小。如果氣導(dǎo)閥、主閥和兩個閥芯室不臟，而且導(dǎo)壓管也未堵塞，應(yīng)檢查氣導(dǎo)閥下面小彈簧的彈力，若彈力減小，會使氮封閥不停地補(bǔ)氣?？梢詫椈衫L，增加其彈力。
    （4）密封圈損壞。氣導(dǎo)閥在工作過程中動作較頻繁。使密封圈經(jīng)常受到閥座的沖擊，導(dǎo)致密封圈磨損或斷裂，起不到密封作用，更換密封圈即可
    （5）控制氣入口與氣導(dǎo)閥出口裝反。這屬于產(chǎn)品質(zhì)量問題。結(jié)合氮封閥的工作原理圖，即可作出判斷。

二、化工廠液體儲罐氮封閥裝置故障處理辦法工藝方案

1.內(nèi)浮頂儲罐改造

1）封堵儲罐罐壁（頂）的通氣口。

2）核算罐頂呼吸閥是否滿足設(shè)置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計

規(guī)范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應(yīng)考慮氮封閥不能關(guān)閉時的進(jìn)氣量等因素。

3）在儲罐罐頂增加氮?dú)饨尤肟诤鸵龎嚎?。為確保壓力取值的準(zhǔn)確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。

4）量油孔應(yīng)加導(dǎo)向管，確保量油作業(yè)時不影響氮封壓力。

5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。

三.化工廠液體儲罐氮封閥裝置故障處理辦法工藝流程

1）在每臺儲罐上設(shè)置先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.5KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1KPa時，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)?；?dāng)?shù)忾y需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)猓瑝毫Ω哂?KPa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。

2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過1Kpa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，造成罐內(nèi)壓力降低至-1Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限（-1Kpa）。

3）為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計壓力上限（2.0Kpa）。

4）當(dāng)需要使用限流孔板旁路補(bǔ)充氮?dú)鈺r，流量宜等于油品出罐流量.

5）若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器，以防止事故擴(kuò)大。

6）阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品，且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa。

三化工廠液體儲罐氮封閥裝置故障處理辦法氮封如何設(shè)置
關(guān)于氮封安裝，分享兩種錯誤安裝場景：一種是直接安裝在呼吸閥下部短節(jié)位置（圖1），另外一種是靠近呼吸閥位置直接焊接在法蘭接管處（圖2）。這兩種場景均會導(dǎo)致氮?dú)庵苯优懦?，無法起到氮封作用。若呼吸閥用在氮封罐上，建議氮?dú)夤夤艿慕庸芪恢靡欢ㄒh(yuǎn)離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內(nèi)，使氮?dú)膺M(jìn)罐后不直接排出，從而達(dá)到氮封目的。

氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)?，保證儲罐在正常運(yùn)行過程中不吸進(jìn)空氣，防止形成爆炸性氣體。儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮?dú)饧兌炔灰说陀?9.96%，氮?dú)鈮毫σ藶?.2~0.6MPa。

當(dāng)罐內(nèi)壓力超過1.1KPA（G）時,泄氮閥工作,確保罐頂壓力低于1KPA(G).