上海申弘閥門有限公司
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之前介紹自力式壓力調(diào)節(jié)閥在化工行業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在介紹低壓儲罐的氮封系統(tǒng)設(shè)計氮封閥的工作原理 設(shè)在罐頂?shù)娜狐c(diǎn)的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機(jī)構(gòu),反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測機(jī)構(gòu)，在罐頂?shù)墓藓粑y能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略大于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)，以免供、泄氮裝置頻繁工作。在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔,氣體密封系統(tǒng)的每個閥門尺寸根據(jù)氣體流量表排列，根據(jù)提供的穩(wěn)定氣體壓力計算適應(yīng)特定需要?dú)怏w密封的流量. 氮封閥中的氮?dú)饪梢云鸬街脫Q裝置介質(zhì)、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護(hù)氣的壓力恒定，一般的氮?dú)鈮毫κ浅?，主要作用在于減少揮發(fā)，如苯罐，二是放置介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐。進(jìn)罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業(yè)。氮封系統(tǒng)的原理和應(yīng)用優(yōu)勢，之后基于石油化工常壓及低壓儲罐的氮封系統(tǒng)設(shè)計，對設(shè)計原則、適用工況以及注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行了簡要的分析，希望能夠?yàn)榘踩鹿实念A(yù)防起到一定的作用。
低壓儲罐其工藝設(shè)計與常壓儲罐的設(shè)計不同。因此設(shè)計低壓儲罐過程中,有必要進(jìn)一步研究?；诖?本文主要介紹了氮封系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)的設(shè)計以及相關(guān)安全附件的設(shè)計,進(jìn)而從工藝上確保低壓儲罐的安全性能。穩(wěn)為材料達(dá)到屈服強(qiáng)度下的失穩(wěn)。此種抗壓環(huán)結(jié)構(gòu),與薄壁圓筒或球殼不同,剛性很大,一般不會產(chǎn)生彈性失穩(wěn)(屈曲)。本文結(jié)合實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn),綜合闡述了常壓及低壓儲罐附屬安全泄放設(shè)施的設(shè)計選用要點(diǎn)與計算方法等,以期能夠?qū)氖聝藿y(tǒng)設(shè)計人員提供有價值的理論參考。為了與一般容器(常壓容器)相區(qū)別，只有同時滿足下列三個條件的容器，才稱之為壓力容器：
低壓儲罐分類
（1）工作壓力大于或者等于0.1Mpa(工作壓力是指壓力容器在正常工作情況下，其頂部可能達(dá)到的壓力（表壓力）); （不含液體靜壓力）
（2）內(nèi)直徑（非圓形截面指其大尺寸）大于等于0.15m。且容積（V）大于等于0.025立方米，工作壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa-L(容積，是指壓力容器的幾何容積）;
（3）盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體以及介質(zhì)工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體.
(2)GB 50341中式(1)用于 弱頂 結(jié)構(gòu)。 弱頂 有三個條件,控制抗壓環(huán)截面積是其中一個條件,該式的要點(diǎn)在于:,在內(nèi)壓作用下罐壁將被提離而尚未提離;第二,與此同時在內(nèi)壓作用下抗壓環(huán)材料已達(dá)到其屈服強(qiáng)度。此時,當(dāng)有一點(diǎn)外部干擾或結(jié)構(gòu)自身存在某些微小缺陷時,抗壓環(huán)包邊角鋼便會屈曲進(jìn)而從連接焊接處破裂泄壓,達(dá)到保護(hù)罐主體的目的。弱頂結(jié)構(gòu)一般指支撐式錐頂,罐頂坡度多為1 16。弱頂罐一般設(shè)置呼吸閥,但開啟壓力很低。式(9)用于一般固定頂結(jié)構(gòu),是一種臨界狀態(tài),在某種意義上也覆蓋 弱頂 。當(dāng)P f 達(dá)到預(yù)定值后,抗壓環(huán)就會失穩(wěn)破壞。
(3)式(1)和式(9)涉及在塑性狀態(tài)下的屈曲,按API 650附錄F 規(guī)定,其抗壓環(huán)材料屈服強(qiáng)度為220M Pa 。當(dāng)材料的實(shí)際屈服強(qiáng)度高于235M Pa 時,抗壓環(huán)的承壓能力會相應(yīng)提高。從安全角度考慮,式(1)和式(9)均未考慮儲液的反提離作用,危險狀態(tài)為基本無儲液而油氣壓力又較高的狀態(tài)。
(4)抗壓環(huán)的抗屈曲能力與D 2成反比,與截面面積A 成正比,與tg 成正比。相對而言,錐頂罐容易失穩(wěn),特別是罐頂斜度為1 16( 角不足3.6 )的錐頂罐容易失穩(wěn)。而拱頂罐 角一般在30 左右,不容易失穩(wěn)。大直徑罐不僅容易失穩(wěn)。
低壓儲罐的氮封系統(tǒng)設(shè)計
氮封的作用是防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全,以一定的微壓氮?dú)庠诠迌?nèi)保持一定的壓力,相比自力式閥 氮封閥可以從閥前的幾公斤壓力一次性減壓到需要的微正壓,應(yīng)用自力式閥可能會需要多級降壓才能達(dá)到這么小的壓力和精度。該閥主要用于儲罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂疲员Ｗo(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。
氮封裝置氮封閥由ZZDG恒壓用供氮閥及ZZDX泄壓用泄氮閥兩大部分組成。泄氮閥由壓力控制器及單座切斷閥組成。
儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，泄氮閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。供氮閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)?。因供氮閥又稱微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)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(shè)定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。
低壓儲罐的氮封系統(tǒng)設(shè)計執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分 表2
規(guī)格 型號 | 薄膜式 |
用 途 | 調(diào) 節(jié) |
膜片材質(zhì) | 丁橡膠、氟橡膠、耐油橡膠 |
接 口 | M16×1.5 |
作用方式 | 壓開、壓閉 |
使用溫度 | 氣體:-20～+120℃ |
標(biāo)配閥門附件 | 取壓管(含取壓接頭) |
可選閥門附件 | 取壓接管、截止閥、壓力表、法蘭、墊片及緊固件 |
低壓儲罐的氮封系統(tǒng)設(shè)計
ZZYVP帶指揮器操作型調(diào)壓氮封閥|自力式微壓氮封系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥利用被控介質(zhì)自身能量作為動力源，引入調(diào)壓閥的指揮器以控制主閥閥芯位置來改變截流面積，從而達(dá)到改變調(diào)壓閥介質(zhì)流量，使閥后 壓力穩(wěn)定。壓力設(shè)定在指揮器上通過調(diào)節(jié)彈簧實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時，可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定，且結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)工作量小。減壓比≤4000:1， 控制精度高；動作靈敏，密封性好；廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中氣體減壓穩(wěn)壓的自動控制，特別適用于儲罐的氮封系統(tǒng)；截止閥作為附件，閥門在工作前關(guān)閉此截止 閥，以防止超壓力和雜質(zhì)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的膜片和密封件，及超壓力而產(chǎn)生閥門整體打壞現(xiàn)象。做氮封裝置，但是始終沒有完善的理論和規(guī)范支撐。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥目前接觸的甲類儲罐都做了氮封機(jī)構(gòu)，但是之前看過的項(xiàng)目一般是按照按常規(guī)做法：氮封閥+泄氮閥+呼吸閥。關(guān)于呼吸閥應(yīng)該是起到了一個安全閥的作用，防止使用過程中氮封閥或者泄氮閥出現(xiàn)故障，保證儲罐壓力平衡，因此呼吸閥的整定的吸入和呼出壓力應(yīng)該在氮封閥和泄氮閥之外。但是之前做了一個項(xiàng)目，一直有點(diǎn)疑慮。也是甲類儲罐，但是沒有按照常規(guī)氮封結(jié)構(gòu)做。而是選用了一個帶阻火器的雙接口呼吸閥代替氮封閥和泄氮閥。氮?dú)庥蓮S區(qū)管線直接減壓到使用點(diǎn)，然后這個呼吸閥的西如何呼出接口分別和氮?dú)?、排空管線連接。整定壓力是按照儲罐的設(shè)計壓力范圍之內(nèi)。但沒有另外增設(shè)一個呼吸閥?，F(xiàn)在看來是不是應(yīng)該增設(shè)一個保險的呼吸閥，以免雙接口呼吸閥出現(xiàn)問題?；蛘哒f直接并聯(lián)兩個。個人認(rèn)為至少應(yīng)該增設(shè)一個呼吸閥或緊急釋放閥用做安全冗余之用。當(dāng)前道環(huán)節(jié)的氮?dú)鉁p壓機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題或帶接出管的呼吸閥動作機(jī)構(gòu)發(fā)生問題的時候，可以緊急釋放壓力（正壓或負(fù)壓）?，F(xiàn)在很少設(shè)計單呼吸閥也是這個道理。
另外，這種方式可能對雙接口呼吸閥的精度要求很高，對前道減壓環(huán)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)要求也很高。因?yàn)橛玫忾y的原理是與罐內(nèi)壓力反饋來自動達(dá)成壓力平衡的，而上述這種方式應(yīng)該有所不同。一旦輸入的氮?dú)鈮毫^大或過小，可能會出現(xiàn)問題。
低壓儲罐的氮封系統(tǒng)設(shè)計維護(hù)使用：
（1）開啟閥前截止閥，使介質(zhì)緩慢流入閥體
(2)擰開指揮器護(hù)罩，松開指揮器調(diào)節(jié)螺釘
（3）調(diào)節(jié)指揮器主彈簧，使閥后壓力至設(shè)定值
（4）固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘，裝好護(hù)罩，調(diào)壓閥即可開始工作
?。?）不用時，關(guān)閉閥前截止閥與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組
