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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(yīng)液的儲罐液位整體出現(xiàn)下降,導(dǎo)致罐內(nèi)形成負壓并吸入空氣,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)擴散,繼而引發(fā)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(chǎn)品。儲罐大都建造在室外,為使這些油品或產(chǎn)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(dāng)儲罐液面下降壓力降低時,向罐內(nèi)補充氮氣,當(dāng)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(nèi)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(diào)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(yù)防措施之一,可有效防止儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故?;て髽I(yè),特別是精細化工企業(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(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)置氮氣保護等安全措施;儲存溫度超過120℃的重油時,固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護。

    《精細化工企業(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)采用氮氣或惰性氣體密封措施。

    個別精細化工企業(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。

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(dāng)?shù)忾y關(guān)閉時,主閥的活塞是在一個密封室內(nèi),當(dāng)儲罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時,膜片就被向上頂起,氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動,把氣導(dǎo)閥 上的密封圈緊緊壓在閥座上,關(guān)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(nèi)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(guān)死。
    如 圖2所示,氮封閥打開時,當(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時,膜片因為感應(yīng)壓力下降而向下移動,推動氣導(dǎo)閥打開,氮氣經(jīng)過孔板、氣導(dǎo)閥的出口進入儲罐,使儲罐 內(nèi)的壓力增加,同時氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降,氮氣通過內(nèi)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(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)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(guān)閉,氮氣只從氣導(dǎo)閥進入儲罐。

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(dāng)儲罐壓力下降較大時,由于流過氣導(dǎo)閥的氮氣量增加,主閥閥芯室壓力繼續(xù)下降,當(dāng)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(dǎo)閥和主閥的運行情況。

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(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、殘存的雜物等被氮氣吹到了氮封閥內(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,也會造成氮氣不停地向罐內(nèi)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(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氣。可以將彈簧拉長,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。

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(nèi)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(diào)節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
    儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時,快速泄放閥迅速開啟,將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時,開啟閥門,向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(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℃。

    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(chǎn)品特點:

    氮封裝置的供(泄)氮壓力設(shè)定方便,且可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進行;
    氮氣壓力設(shè)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(shè)定彈簧剛度小,動作極靈敏。
    調(diào)整:
    供氮壓力調(diào)整:在ZZV型微壓調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)選定一設(shè)定值如1Kpa(100mm.w.c),通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺絲2以改變彈簧3的預(yù)壓縮(拉伸)量來達到;
    泄氮壓力調(diào)整:在ZZDQ快速泄放閥在的壓力控制器部分,通過調(diào)整座3,改變彈簧4預(yù)壓縮量達到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁,泄氮設(shè)定值應(yīng)遠離供氮壓力值,如2Kpa(200mm.w.c).
    呼吸閥高定值調(diào)整:在上述兩設(shè)定值調(diào)整好后,為避免呼吸閥啟閉頻繁,呼吸閥設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定值。

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(shù)參數(shù):

    公稱通徑DN(mm)

    20

    25

    32

    40

    50

    65

    80

    100

    額定流量系數(shù)(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(diào)節(jié)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(zhì)溫度(℃ )

    ≤80℃

    調(diào)節(jié)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(guī)格重量、外形尺寸:

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(guī)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(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)致氮氣直接排出,無法起到氮封作用。

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(yīng)進行清洗,介質(zhì)流向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。
    (2)為便于現(xiàn)場維護與操作,閥四周應(yīng)留有適當(dāng)空間與設(shè)置旁路手動閥,閥組安裝方案。
    (3)閥門應(yīng)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(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55℃的場合使用

    ZZYVP型帶指揮器調(diào)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(nèi),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(diào)壓閥71.jpg

    大部分工廠設(shè)置氮封多采用自力調(diào)節(jié)閥或者壓力控制閥,關(guān)于操作方面可參照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》(SH/T3007-2014)規(guī)定,采用氮氣保護的儲罐,其操作壓力宜為0.2Kpa~0.5Kpa;其他設(shè)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(zhì)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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