環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案

當(dāng)前VOCs 治理仍然存在一些突出問題，必須加快解決，同時也點(diǎn)出揮發(fā)性有機(jī)液體儲罐收集處理效率低下等突出問題。如何提高收集效率是VOCs末端治理環(huán)節(jié)存在的一個難點(diǎn)，提出的舉措是“聚集治污設(shè)施三率，提升綜合治理效率"。針對儲罐尾氣收集系統(tǒng)設(shè)計的疑難問題，如氮封閥的放置，儲罐設(shè)計壓力，儲罐附件的定壓，收集管路的壓控等典型問題，從多個角度進(jìn)行分析，并提出解決方案。

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案

問題：有的單位的儲罐氮封閥沒有安裝在罐頂而是裝在了儲罐底部，說是方便檢查維修，但實(shí)際上多數(shù)安裝在儲罐底部的氮封閥，氮封效果不好，不能隔絕空氣。經(jīng)常有設(shè)計人員問氮封閥能不能裝在儲罐底部的問題。

下面來分析一下氮封閥安裝在儲罐頂部還是儲罐底部的問題。

1、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案儲罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔絕空氣。當(dāng)儲罐內(nèi)儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內(nèi)氣體冷卻收縮時，氮封系統(tǒng)自動補(bǔ)入氮封氣，用氮封氣使儲罐內(nèi)維持一定正壓力，阻止空氣進(jìn)入儲罐內(nèi)，防止儲罐內(nèi)物料與空氣接觸，從而防止儲罐內(nèi)物料與空氣中的水分和氧氣接觸而被污染變質(zhì)；氮封也是一種安全措施，能有效防止儲罐內(nèi)部形成爆炸性氣體、抑制硫化亞鐵自燃；

2）其次是可以減少物料的揮發(fā)。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低時，可以通過補(bǔ)充氮?dú)庋a(bǔ)償液面上的靜壓力，從而在一定程度上減少了物料的揮發(fā)損耗。

2、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案封閥能否正常工作的關(guān)鍵點(diǎn)

氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵不在于氮封閥是安裝在罐頂還是罐底，關(guān)鍵點(diǎn)是氮封閥測取的壓力信號是否能真實(shí)反映儲罐內(nèi)的工作壓力，也就是氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)的位置是否合適的問題。

氮封裝置在當(dāng)前閥門行業(yè)中起到的作用不可估量，因?yàn)榈忾y組成以及各部分不同的作用，在成熟的技術(shù)條件下，氮封裝置的貯罐內(nèi)成品油上端覆蓋氮?dú)?，具有一定的壓力值，在通過氮封之后，可使得保護(hù)裝置加以控制，在閥門出液放油的時候貯罐內(nèi)液位下降，而供氮調(diào)節(jié)閥開度增大，在向貯罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)馐箟毫υ黾拥皆O(shè)定值為止，接下去閥門在工作中進(jìn)液閥開啟進(jìn)油之后，閥門液位會上升，而氣相部分容積減小，氮?dú)鈮毫ι仙?，于是泄氮用的調(diào)節(jié)閥門在壓力控制器的調(diào)節(jié)下開啟，從而更好的對閥門中的氮?dú)膺M(jìn)行排放以便于使得氮?dú)鈮毫档偷皆O(shè)定值，需要注意的是，為了使氮封閥一類產(chǎn)品在工作運(yùn)行中更加安全，也為了確保儲罐安全，我們在安裝中務(wù)必還需要在罐頂安裝一個呼吸閥，這樣可以使氮封裝置運(yùn)行更為可靠。

氮封閥在使用過程中除了需要對操作過程進(jìn)行規(guī)范之外，對于日常的檢修維護(hù)與保養(yǎng)來說都是*的環(huán)節(jié)，為了保證氮封閥在運(yùn)行過程中的靈敏可靠，安排合適的日常維護(hù)保養(yǎng)就需要結(jié)合很多技巧來進(jìn)行。

氮封閥是一種采用被調(diào)介質(zhì)自身動能來工作的閥門，對于閥門保持前后端壓力恒定是比較關(guān)鍵的，對于維護(hù)工作必須定期進(jìn)行，無論有無發(fā)現(xiàn)問題都必須做好相應(yīng)的記錄，尤其在檢查閥門的動作上要觀察其閥門動作是否靈敏，在控制信號變化時候有沒有及時變化都是需要觀察維護(hù)的要點(diǎn)之一。通常一些場合對于氮封閥這樣產(chǎn)品來說也會半年進(jìn)行一次檢修，主要目的在于確認(rèn)閥門工作狀態(tài)的良好性。

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封閥日常維護(hù)保養(yǎng)

氮封閥的設(shè)備工藝流程上其主要還是將空氣通過螺桿空壓機(jī)加壓，在壓力增加之后可以達(dá)到工藝指標(biāo)所規(guī)定的壓力值，然后通過制氮機(jī)制得99.5%的氮?dú)猓佥斔腿绲獨(dú)夤?，在氮?dú)饨?jīng)過指揮器進(jìn)行減壓之后可以輸入甲醇儲罐，從而從技術(shù)上起氮封的作用，氮封閥的名稱也由此而來，而當(dāng)前行業(yè)中的氮封裝置大多都是類似的工藝原理。目前氮封裝置主要用于輸送連續(xù)的天然氣采輸以及城市地區(qū)中的石油、化工、冶金、煤氣等相關(guān)等工業(yè)生產(chǎn)單位，一些行業(yè)中不少的氮封裝置壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)更多的從用戶角度出發(fā)能很好的從快捷、省力、方便的基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)設(shè)定。氮封裝置壓力低于設(shè)定值，通過PCV閥補(bǔ)氣，壓力高于設(shè)定值，通過正壓罐排氣。

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封裝置閥類產(chǎn)品特點(diǎn):

1、反應(yīng)特別靈敏,極小的壓力(如50mm水柱的壓力)或極小的壓力變化都可以感染出來。

2、控制度比ZZY型自力式高1倍左右,故適合在控制度高的場合使用。

3、減壓比特別大，例如閥前0.8Mpa,閥后50mmH2O,壓差比良好

4、壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力、省時且可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。

5、對同一臺閥而言，調(diào)節(jié)范圍比ZZY型自力式廣。

3、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封閥引壓管取壓源點(diǎn)的位置對氮封閥測壓的影響

1）如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在罐頂，測取的是罐頂壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制沒有多少差別性，差別只在于測到的壓力與儲罐內(nèi)壓力有個罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的。這個引壓管的靜壓差Δp=ρgh，引壓管的氮?dú)饷芏入S溫度變化而變化，按一天之內(nèi)最多溫度變化10℃考慮，一天之內(nèi)引壓管的氮?dú)饷芏茸兓试?.6%以內(nèi)，這個變化率對氮封閥的控制不會有什么影響；對于季節(jié)溫度變化引起氮?dú)饷芏茸兓a(chǎn)生的對氮封閥的控制影響，可以根據(jù)每個季度的平均氣溫調(diào)整一下零點(diǎn)壓力。

2）如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上，測取的是管道壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制就有差別性了。因?yàn)橛袀€氮封閥后管道阻力降的問題，取壓源點(diǎn)的壓力與罐內(nèi)壓力差了靜壓差與阻力降之和，這個靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的，但是這個管道阻力降的影響不能忽略，這個阻力降跟管道當(dāng)量長度是正比關(guān)系，跟流量平方是正比關(guān)系，跟管徑的五次方是反比關(guān)系，這個阻力降的大小會影響到氮封閥的控制。

4、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案對氮封閥控制的影響

《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T3007-2014推薦的儲罐充氮量如下表：

以DN50～DN250管道為例，分別計算氮封閥后氮?dú)饬髁?00 Nm3/h～2500 Nm3/h、管長1m、10～25m（差不多就是氮封閥安裝在儲罐底部時氮封閥后的管道長度）的管道阻力降。計算結(jié)果如下表：

從上表可以看出，管徑對阻力降的影響比較大，當(dāng)管徑取DN50、DN80、DN100時，阻力降數(shù)值相對氮封閥的設(shè)定壓力值就比較大了。

當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降越小對氮封閥控制的影響就越小；當(dāng)?shù)忾y后的管道阻力降接近或超過氮封閥的設(shè)定壓力值（表壓）時，對氮封閥控制的影響就比較大了。

下面來分析一下，當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響。

a) 采用開-關(guān)型氮封閥

當(dāng)儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)定開啟壓力（一般取200Pa(G)）氮封閥就打開，此時閥后管道就有了阻力降，當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力高于氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力（一般取500Pa(G)）氮封閥就關(guān)閉，但此時實(shí)際上儲罐內(nèi)的壓力沒有達(dá)到氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力；氮封閥關(guān)閉后阻力降沒有了，取壓源點(diǎn)壓力又回到低于氮封閥設(shè)定開啟壓力，氮封閥又打開補(bǔ)氮……如此反復(fù)循環(huán)動作。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。

b) 采用自力式型氮封閥

當(dāng)儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)）氮封閥就打開，自力式氮封閥會自動調(diào)節(jié)閥的開度，使取壓源點(diǎn)的壓力自動平衡到低于氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)），使氮封閥一直處于補(bǔ)氣狀態(tài)，但此時氮封閥的補(bǔ)氣速度不一定趕上儲罐降壓速度。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。

從氮封閥維護(hù)的角度來說我們需要熟知如運(yùn)輸和保管、定期檢修和加油、檢查支撐情況、安全運(yùn)行的檢查、消除應(yīng)力、清除或防止異物進(jìn)入、定期檢查氣源和電源等一些步驟和技巧，而從日常維護(hù)來講又可以分成定期維護(hù)和巡回檢查，下面來講講通過維護(hù)部件角度出發(fā)的幾個技巧要點(diǎn)

環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案儲罐氮封閥裝在罐頂還是裝在罐底部的問題產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）不用外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節(jié)約能源。
（2）氮封裝置供氮，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。
（3）壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。
（4）采用無填料設(shè)計，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。
（5）供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達(dá)100:1，減壓效果好、控制精度高。
（6）需在罐頂設(shè)置呼吸閥。
（7）呼吸閥制止了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。

三、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案主要技術(shù)參數(shù)

四、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案 主要外形圖

五、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案 主要外形尺寸

5、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案結(jié)論

氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)的位置是否合適是氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵。氮封閥無論是裝在罐頂還是罐底，取壓源點(diǎn)要選取在罐頂，取壓源點(diǎn)離氮封進(jìn)氣口適當(dāng)距離，0.8m以上為好，不要在氮封閥后管道上取壓；如果取壓源點(diǎn)要選取在氮封閥后管道上，氮封閥后管道就要選取合適的管徑，使管道阻力降相對于氮封閥的設(shè)定壓力（表壓）要比較小，否則就會影響氮封閥的控制，這也是大多數(shù)儲罐氮封效果不好的原因。

氮封閥最好不要安裝在罐底部。設(shè)計規(guī)范也是要求氮封閥安裝在罐頂?shù)??！妒突す迏^(qū)自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3條要求“氮封閥應(yīng)安裝在盡量靠近罐頂入口的氣管線上，外取壓管線的取源點(diǎn)宜設(shè)在罐頂，以便檢測罐內(nèi)的真實(shí)壓力"。當(dāng)?shù)忾y安裝在罐底部時，要考慮罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個靜壓差的影響要通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除。

6、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案安裝位置的其他影響

1）如果氮封閥裝在罐頂，就沒有閥后積液的問題；如果氮封閥裝在罐底部，就要考慮閥后凝液的排放問題，其中最主要的問題還是一些腐蝕性介質(zhì)的凝液對氮封閥的閥芯和閥座有腐蝕作用，會影響氮封閥的密封性。

2）至于考慮氮封窒息滅火要求把氮封閥裝在罐底，那是某些消防人士自己拍腦袋想出來的，并無進(jìn)行過科學(xué)論證。