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化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法

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化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法

某化工廠儲存醋酸和乙炔合成反應液的儲罐液位整體出現下降,導致罐內形成負壓并吸入空氣,與罐內氣相物質(90%為乙炔)混合形成爆炸性混合氣體,遇靜電火花,發生爆燃,罐內物料流出,蒸發成大量可燃爆蒸氣云隨風擴散,繼而引發空間爆炸。在煉油或石油化工廠中,存放著各種油品或石化產品。儲罐大都建造在室外,為使這些油品或產品不與空氣中的氧氣接觸,常采用罐頂充氮氣法,使之與外界隔絕。氮封閥的作用就是要當儲罐液面下降壓力降低時,向罐內補充氮氣,當儲罐液面上升壓力增加時,停止補充氮氣,同時被壓縮的氮氣從呼吸閥適量排出,從而始終保持罐內的氮氣壓力微量正壓(壓力一般在400~1000Pa之間)。只有這樣才能做到既隔絕空氣,又保證儲罐不變形。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥9.jpg


案例的直接原因是爆炸性混合氣體與空氣混合,遇到點火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預防措施之一,可有效防止儲罐發生火災爆炸事故?;て髽I,特別是精細化工企業通常有兩方面疑問:第一,哪些情況需要設氮封?第二,氮封如何設置?安在什么位置?多大的流量能夠避免爆炸環境產生?

氮封閥18.jpg


二化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法哪些情況需要設氮封

《石油化工企業設計防火標準(2018年版)》(GB50160-2008)規定,當單罐容積小于或等于5000m3的內浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時,應設置氮氣保護等安全措施;儲存溫度超過120℃的重油時,固定頂罐應設置氮氣保護。

《精細化工企業工程設計防火標準》(GB51283-2020)規定,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,應采用氮氣或惰性氣體密封措施。

個別精細化工企業,由于存在早期設計不完善、常壓儲罐未經正規設計、或者經由其他儲罐改造等情況,儲罐沒有設置氮封或設置不合規的情況依然存在。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥堵塞47.jpg

2 化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法氮封閥的工作原理
如 圖1所示,當氮封閥關閉時,主閥的活塞是在一個密封室內,當儲罐壓力等于或大于設定的壓力時,膜片就被向上頂起,氣導閥在彈簧的作用下向上移動,把氣導閥 上的密封圈緊緊壓在閥座上,關閉了控制氣的進口,同時特殊閥芯室的壓力增加并接近氮氣總管的壓力,此壓力通過內部通道,從特殊閥芯室傳到主閥閥芯室。主閥 的活塞就處于氮氣總管壓力的作用,由于主閥閥芯上、下所受氣體壓力平衡,所以主閥閥芯在自重和彈簧的作用下將閥門緊密關死。
如 圖2所示,氮封閥打開時,當儲罐壓力稍微低于設定壓力時,膜片因為感應壓力下降而向下移動,推動氣導閥打開,氮氣經過孔板、氣導閥的出口進入儲罐,使儲罐 內的壓力增加,同時氣導閥的特殊閥芯室的壓力下降,氮氣通過內部通道從特殊閥芯室進入主閥閥芯室。由于主閥閥芯的活塞面積大于主閥閥座孔面積,并有彈簧的 彈力和主閥的重量,所以當儲罐壓力稍微低于設定點時,特殊閥芯室和主閥閥芯室的壓力降低很小,主閥仍然保持關閉,氮氣只從氣導閥進入儲罐。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥018.jpg

P1S1=P2S2 + F + G

式中:P1- 主閥入口壓力;P2- 主閥閥芯室壓力;S1- 主閥閥座孔面積;S2- 主閥閥芯活塞面積;F- 彈簧彈力;G- 主閥重量。

當儲罐壓力下降較大時,由于流過氣導閥的氮氣量增加,主閥閥芯室壓力繼續下降,當P1=P2•S2/S1+ F/S1+ G/S1時,主閥打開,氦氣大量流人儲罐,壓力迅速升高。在診斷壓力口,安裝診斷壓力表,測量主閥閥芯室壓力,然后將該壓力同氮氣總管壓力比較,便可知氣導閥和主閥的運行情況。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥25.jpg

3 化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法故障分析及處理
(1) 某大芳烴裝置開車初期,發現24臺氮封閥工作都不正常。拆閥檢查,發現氮封閥的氣導閥、主閥和兩個閥芯室內壁等沾了一層厚厚的污垢,經過擦拭,涂潤滑脂后 能正常使用。在閥座處還發現了一些焊渣導致開車后管道內的鐵銹、殘存的雜物等被氮氣吹到了氮封閥內,使主閥不能回到閥座上。
(2)導壓管堵塞。如果導壓管堵塞,氮封閥沒有反饋信號,也會造成氮氣不停地向罐內補充,按照如圖3所示的步驟檢查是否屬于此類原因。
(3)彈簧彈力變小。如果氣導閥、主閥和兩個閥芯室不臟,而且導壓管也未堵塞,應檢查氣導閥下面小彈簧的彈力,若彈力減小,會使氮封閥不停地補氣。可以將彈簧拉長,增加其彈力。
(4)密封圈損壞。氣導閥在工作過程中動作較頻繁。使密封圈經常受到閥座的沖擊,導致密封圈磨損或斷裂,起不到密封作用,更換密封圈即可。

(5)控制氣入口與氣導閥出口裝反。這屬于產品質量問題。結合氮封閥的工作原理圖,即可作出判斷。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥堵塞43.jpg

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法

氮封裝置主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制,以保護罐內物料不被氮化及儲罐安全。
氮封裝置由ZZYP快速泄放閥及ZZV微壓調節閥兩大部分組成??焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
儲罐內壓力升高至設定壓力時,快速泄放閥迅速開啟,將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時,開啟閥門,向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下,現場壓力較高,必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa,壓力可按分段設定,從0.5Kpa 至66 Kpa以下,介質溫度溫度≤80℃。

氮封閥28.jpg

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥產品特點:

氮封裝置的供(泄)氮壓力設定方便,且可在連續生產的條件下進行;
氮氣壓力設定范圍廣,低至0.5Kpa(50mm.w.c),高至Kpa,比值達132倍,壓力檢測膜片有效面積大,設定彈簧剛度小,動作極靈敏。
調整:
供氮壓力調整:在ZZV型微壓調節閥壓力調節范圍內選定一設定值如1Kpa(100mm.w.c),通過調節調整螺絲2以改變彈簧3的預壓縮(拉伸)量來達到;
泄氮壓力調整:在ZZDQ快速泄放閥在的壓力控制器部分,通過調整座3,改變彈簧4預壓縮量達到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁,泄氮設定值應遠離供氮壓力值,如2Kpa(200mm.w.c).
呼吸閥高定值調整:在上述兩設定值調整好后,為避免呼吸閥啟閉頻繁,呼吸閥設定值應大于泄壓設定值。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥堵塞38.jpg

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥零件材料:

零 件 名稱

材料

閥體

ZG230-450 ZG1Cr18i9Ti

閥桿、閥芯、閥座

1Cr18i9Ti

膜片

丁腈橡膠夾增強絳綸織物

彈簧

60Si2Mn

波紋管

1Cr18i9Ti

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥技術參數:

公稱通徑DN(mm)

20

25

32

40

50

65

80

100

額定流量系數(KV)

8

11

20

32

50

80

100

160

額定行程(mm)

6

8

10

15

20

公稱壓力PN(Mpa)

0.10

壓力調節范圍(KPa)

0.5∽5.5、5∽10、9∽14、13∽19、18∽24、23∽28
27∽33、31∽38、36∽44、42∽51、49∽58、56∽66

介質溫度(℃ )

≤80℃

調節精度(%)

±10

允許泄漏量(L/h)

10ˉ4×閥額定容量

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥規格重量、外形尺寸:

ZZYVP型帶指揮器調壓閥8.jpg

公稱通徑DN

20

25

32

40

50

65

80

100

A

192

232

308

H

629

631

652

666

689

797

837

1050

L

150

160

180

200

230

290

310

350

G(Kg)

18

19

21

23

25

37

50

59

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法自力式氮封閥法蘭規格 單位:mm

公稱通徑DN

20

25

32

40

50

65

80

100

D

105

115

140

150

165

185

200

220

D1

75

85

100

110

125

145

160

180

B

16

18

20

22

n-ф

4-14

4-18

8-18

f1×D2

2×56

3×65

3×76

3×84

3×99

3×118

3×132

3×156



化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法氮封如何設置

關于氮封安裝,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)。這兩種場景均會導致氮氣直接排出,無法起到氮封作用。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥堵塞46.jpg

化工儲罐自力式氮封閥故障解決方法安裝事項:
(1)安裝前,檢查整機零件是否缺損與松動,對管道應進行清洗,介質流向應與閥體上的箭頭指向一致。
(2)為便于現場維護與操作,閥四周應留有適當空間與設置旁路手動閥,閥組安裝方案。
(3)閥門應正立垂直安裝在水平管道上,閥體與管道的法塵連接,要注意同軸度,并應安裝在環境溫度不超過-25~55℃的場合使用

ZZYVP型帶指揮器調壓閥堵塞44.jpg

若呼吸閥用在氮封罐上,建議氮氣供氣管的接管位置一定要遠離呼吸閥接口,并由罐頂部插入貯罐內,使氮氣進罐后不直接排出,從而達到氮封目的。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥71.jpg

大部分工廠設置氮封多采用自力調節閥或者壓力控制閥,關于操作方面可參照《石油化工儲運系統罐區設計規范》(SH/T3007-2014)規定,采用氮氣保護的儲罐,其操作壓力宜為0.2Kpa~0.5Kpa;其他設置有呼吸閥的儲罐,其操作壓力宜為1Kpa~1.5Kpa。

同時有些儲罐因介質含有腐蝕性,要注意定期檢查清理氮氣管線,防止氮封失效。

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