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化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 |
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| 詳細(xì)介紹 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 石油化工企業(yè)的罐區(qū)經(jīng)常存儲大量的易揮發(fā)化工原料，當(dāng)從外界進(jìn)料打入儲罐時，隨著儲罐內(nèi)液體的增加，儲罐內(nèi)的氣體就需要向外界排出以便液體進(jìn)入儲罐中;當(dāng)從儲罐輸送物料到生產(chǎn)設(shè)備時，隨著儲罐內(nèi)液體的減少，就需要向儲罐內(nèi)吸入氣體以便液體的輸送。由于儲罐設(shè)置在室外，罐內(nèi)物料會隨著外界環(huán)境溫度的變化引起罐內(nèi)溫度的變化，從而引起儲罐VOCs廢氣的無組織排放。為貫徹落實(shí)《大氣污染防治行動計劃》，開展石化行業(yè)VOCs綜合整治，大幅減少石化行業(yè)VOCs排放，需對石化行業(yè)的儲罐設(shè)置氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)設(shè)計，從源頭減少VOCs泄漏排放。 它一套氮?dú)馕罕Ｗo(hù)控制系統(tǒng)（即氮封閥），主要用于保持儲罐頂部保護(hù)氣(一般為氮?dú)?的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及容器的安全。整套系統(tǒng)有補(bǔ)氮閥、泄氮閥及呼吸閥三個閥門共同組成，相互配合工作。
該閥壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，方便、快捷，壓力設(shè)定值在運(yùn)行中也可隨意調(diào)整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。它廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業(yè)部門中用作生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)由指揮器、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥后接管四部分組成。 工作原理：介質(zhì)以所示箭頭方向進(jìn)入閥體，一路經(jīng)過濾減壓器減壓后的壓力被引入指揮器；另一路通過閥芯、閥座，節(jié)流后的壓力流向閥后，并通過導(dǎo)壓管引入指揮器執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)閥后壓力高于設(shè)定壓力時，其壓力作用在指揮器薄膜有效面上產(chǎn)生一個推力帶動指揮器閥芯關(guān)閉，切斷引入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室中的壓力，使主閥閥芯關(guān)閉，閥后壓力隨之降低。當(dāng)閥后壓力低于設(shè)定值時，由于指揮器主彈簧的反作用力打開指揮器閥芯，閥前壓力又被引入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室產(chǎn)生推力，使主閥閥芯打開，閥后壓力隨之升高。如此往復(fù)，保持閥后壓力為設(shè)定值。
化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范引言 石油化工儲罐區(qū)的VOCS廢氣治理主要針對油品儲運(yùn)罐區(qū)無組織排放的灌頂油氣進(jìn)行集中收集并治理，通常采取的方法為對儲罐設(shè)置氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)，儲罐區(qū)的油氣VOCS通過管道進(jìn)行統(tǒng)一收集，統(tǒng)一收集后的VOCs采用催化燃燒、熱力焚燒等處理方式進(jìn)行集中處理，處理后的VOCs達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16171-2012中表6“大氣污染物特別排放限值"以及《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中的二級標(biāo)準(zhǔn)中的最嚴(yán)值，再進(jìn)行集中排放。本文就氮封系統(tǒng)在儲罐VOCS中的應(yīng)用展開了進(jìn)一步的討論。
1化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范工作原理及優(yōu)點(diǎn) 1.1氮封系統(tǒng)應(yīng)用于儲罐VOCs治理中的工作原理 在進(jìn)行儲罐頂油氣收集治理時，應(yīng)保證儲罐的本質(zhì)安全。 氮封系統(tǒng)包括氮?dú)狻⒌獨(dú)夤芫€、氮封裝置、管內(nèi)壓力檢測、呼吸閥(含阻火器)、緊急泄放裝置(泄壓閥、泄壓人孔)等組成，儲罐氮封的目的是避免儲罐壓力過低從呼吸閥吸入空氣，以保證儲罐微正壓，常壓儲罐（以設(shè)計壓力2.0KPa為列）氮封閥正常壓力設(shè)定值宜為0.2Kpa-0.5KPa。 當(dāng)儲罐出液閥開啟輸送物料時，罐內(nèi)液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)氣相壓力降低(<100pa)，氮封閥開啟，向儲罐注入氮?dú)猓迌?nèi)氮?dú)鈮毫ι仙?dāng)罐內(nèi)壓力上升至氮封閥壓力設(shè)定值時(>500pa)，氮封閥自動關(guān)閉。當(dāng)儲罐進(jìn)液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，罐內(nèi)壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力高于VOCs尾氣壓力設(shè)定值（900Pa）時，VOCs尾氣閥自動打開，VOCS尾氣統(tǒng)一去往下游車間進(jìn)行集中處理，罐內(nèi)氮?dú)鈮毫ο陆担档轿矚忾y壓力設(shè)定值（500pa）時，尾氣閥自動關(guān)閉。 當(dāng)?shù)忾y和尾氣閥失靈時，儲槽內(nèi)壓力進(jìn)一步增大，壓力增大至1350Pa時，呼吸閥自動開啟代替氮封閥和尾氣閥起到保護(hù)作用。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或其他事故時，儲罐因受熱引起罐內(nèi)液體蒸發(fā)量劇增，當(dāng)壓力大于1765pa時，緊急泄放裝置(卸壓閥、泄放人孔)開啟，此時泄放裝置便開始向罐外呼出，以避免儲罐因超壓而損壞。
1.2化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范氮封系統(tǒng)應(yīng)用于儲罐的優(yōu)點(diǎn) 儲罐氮封系統(tǒng)裝置(氮封閥、泄氮閥、呼吸閥)是一套自力式微壓力控制系統(tǒng)，主要用于保持容器頂部保護(hù)氣的壓力恒定，維持儲罐內(nèi)的不可燃環(huán)境并抑制儲罐的氣體排放。氮封裝置具有節(jié)能，動作靈敏、運(yùn)行可靠、操作與維修方便等特點(diǎn)，氮封裝置廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)，產(chǎn)品特點(diǎn)無需外加能源，在無電無氣的場合利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源，引入壓力閥的指揮器以控制壓力閥芯位置，改變流經(jīng)閥門介質(zhì)流量，使閥門后端壓力保持恒定。氮封裝置的供(泄)氮壓力設(shè)定方便，可連續(xù)運(yùn)行。 產(chǎn)品特點(diǎn)：
化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)與工作原理：
2化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范氮封系統(tǒng)設(shè)計時的注意事項 為了防止氮?dú)猱a(chǎn)生短路現(xiàn)象，接氮?dú)夤夤艿墓茏討?yīng)該從儲罐的頂部插到儲罐里，深度大約為20cm，同時也要和VOCs管的接口保持一定的安全距離。為了避免火災(zāi)發(fā)生時呼吸閥不能為儲罐提供最有利、通道，同時也為了使原物料蒸發(fā)的損耗能夠降到，呼吸閥安置點(diǎn)是在儲罐氣源最高的地方。如果兩個呼吸閥需要同時被安裝時，呼吸閥應(yīng)該對稱布置在罐頂中心，呼吸閥應(yīng)該一直保持開啟的狀態(tài)。 一般情況下氮?dú)鈮毫Σ灰诉^高，為了提高氮封系統(tǒng)的可靠性及使用效果，在安裝氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥組之前，會在氮?dú)庵鞴苌习惭b自立式減壓閥，減壓閥將氮?dú)庵鞴軌毫p至0.1MPa以下，可避免儲罐應(yīng)超壓造成設(shè)備事故。 由于氮封閥組和VOCs尾氣閥的背壓管線比較長，調(diào)節(jié)壓力的精度也比較差，因此VOCs尾氣閥和氮封閥不適合安在儲罐的底部，應(yīng)該安在儲罐罐頂，以便于維持儲罐的微正壓，從而隔離物料與外界接觸，避免物料的揮發(fā)和浪費(fèi)，保護(hù)儲罐的安全。為了降低投資的成本，適當(dāng)減少供氣量，應(yīng)該采取一系列的有效措施如：根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r合理的設(shè)置儲罐里氮?dú)獾娜萘俊⒉扇”卮胧⒉扇「魺岬却胧?/p> 各儲罐VOCs氣相支線靠近儲罐位置、廢氣處理裝置入口等必須設(shè)置阻爆轟型阻火器，材質(zhì)應(yīng)選用不銹鋼。防爆轟阻火器須通過現(xiàn)行的ISO16852國際標(biāo)準(zhǔn)和GB/T13347規(guī)定的測試要求，并出具第三方實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證文件，且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa.阻爆轟型阻火器兩端宜設(shè)置切斷閥，并根據(jù)氣象條件和油氣性質(zhì)設(shè)置清堵、防凍措施。
化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)見表一 表一
2、化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范壓力調(diào)節(jié)范圍見表二 表二
3、主要零件材料見表三 表三
【化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范壓力調(diào)節(jié)范圍確定】 設(shè)定壓力調(diào)節(jié)范圍分段詳見規(guī)格與技術(shù)參數(shù)表，應(yīng)盡量將常用壓力設(shè)定值選取在范圍的中間值附近。 氮封閥本身是一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主閥需一定的推動壓力，即閥前壓力不得低于200KPa（表壓）。 3.1呼吸閥通氣量及VOCs廢氣量確定 根據(jù)《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》(SH/T3007－2014)第5.1.3條規(guī)定:儲存甲B、乙類液體的固定儲罐和地上臥式儲罐;采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的儲罐。均應(yīng)使用呼吸閥。 對石油化工產(chǎn)品而言，常壓及低壓儲罐發(fā)揮著儲存作用，其中非常關(guān)鍵的保護(hù)措施就是呼吸閥:通過呼吸閥通氣作用(呼氣或吸氣)，使儲罐在進(jìn)出物料或溫度變化時，保持罐內(nèi)正常的壓力狀態(tài)，防超壓或真空致使儲罐受損;常壓及低壓儲罐安裝呼吸閥，有利于減少物料的蒸發(fā)，并降低火災(zāi)風(fēng)險的發(fā)生概率。 以設(shè)計壓力2.0KPa的儲罐為例，呼吸閥開啟壓力區(qū)間為（-295Pa~+1375Pa）， 1)VOCs廢氣通氣管或呼吸閥的通氣量，不得小于下列各項的呼出量之和或吸入量之和； 2)液體出罐時的最大出液量所造成的空氣吸入量，應(yīng)按液體最大出液量考慮； 3)液體進(jìn)入固定項儲罐時所造成的罐內(nèi)液體氣體呼出量，當(dāng)液體閃點(diǎn)(閉口)高于45℃時，應(yīng)按最大進(jìn)液量的1.07倍考慮:當(dāng)液體閃點(diǎn)(閉口)低于或等于45攝氏度時，應(yīng)按最大進(jìn)液量的2.14倍考慮。液體進(jìn)入采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)浮項儲罐時所造成的罐內(nèi)氣體呼出量，應(yīng)按最大進(jìn)液量考慮； 4)因大氣最大溫降導(dǎo)致罐內(nèi)氣體收縮所造成儲罐吸入的空氣量和和因大氣最大溫升導(dǎo)致罐內(nèi)氣體膨脹而呼出的氣體。
3.2 化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范罐區(qū)VOCs油氣連通方案 儲罐區(qū)的VOCs排放至罐區(qū)收集總管的控制方案可采用切斷閥控制方案。儲存同類油品罐區(qū)的VOCs支管通過連通管道并入罐組收集總管。在罐組收集總管上設(shè)置切斷閥，切斷閥的開啟壓力由VOCs尾氣總管壓力及VOCs支管壓力同時控制，當(dāng)罐組收集總管上的壓力設(shè)定值于限壓值時打開切斷閥將VOCs尾氣送至后續(xù)工段集中處理。當(dāng)罐組上收集總管的壓力設(shè)定值低于低限值時關(guān)閉切斷閥。
3.2 化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范VOCs尾氣集中處理的一般方法 石化行業(yè)常用的尾氣處理方法有吸收法、吸附法、冷凝回收法、燃燒法等。 1) 吸收法：選用具有較小的揮發(fā)性的液體吸收劑，根據(jù)需要處理的氣體種類選用合適的吸收劑，常用的吸收劑有水、洗油、酸和堿等，與被吸收組分有較高的親和力，吸收飽和后經(jīng)加熱、解吸、冷卻后重新使用。該法用于氣量大、溫度低、濃度低的尾氣。缺點(diǎn)是裝置復(fù)雜、投資較大，處理后部分指標(biāo)不能達(dá)到新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；優(yōu)點(diǎn)是可以采用不同的吸收劑，適用范圍廣。現(xiàn)在聚焦精各裝置區(qū)廣泛采用的排氣洗凈裝置即為吸收法。 2) 吸附法：a）直接吸附法：有機(jī)氣體直接通過活性碳，可達(dá)到95%的凈化率，設(shè)備簡單、投資小、操作方便，但活性炭吸附容量僅約40%，以致需經(jīng)常更換活性碳，用于濃度低、污染物不需回收的場合。b）吸附回收法：有機(jī)氣體經(jīng)活性碳吸附，活性碳飽和后用熱空氣或水蒸汽進(jìn)行脫附再生，脫附后的氣體經(jīng)換熱器冷凝回收。此方法處理效率高，但是裝置復(fù)雜，投資較大，適合氣體范疇較窄，如苯類組成較單一的揮發(fā)性較好的簡單有機(jī)物。另外，吸附后的活性碳屬于危險固廢物，需要廢棄物回收公司處理； 3) 冷凝回收法：將尾氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝，冷凝液經(jīng)分離回收有價值的有機(jī)物。該法用于組成較單一、濃度高、溫度低、風(fēng)量小的尾氣處理。但此法投資大、能耗高、運(yùn)行費(fèi)用大，因此無特殊需要，一般不采用此法； 4) 燃燒法：a）蓄熱式燃燒法：采用蓄熱式煙氣余熱回收裝置，交替切換空氣或尾氣與煙氣，使之流經(jīng)蓄熱體，能夠在上回收高溫?zé)煔獾娘@熱，排煙溫度可降到180℃以下。b）直接燃燒法：利用燃?xì)饣蛉加偷容o助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到一定溫度（800℃以上），駐留一定的時間，使可燃的有害氣體燃燒并分解為二氧化碳和水等。該法工藝簡單、能有效解決有機(jī)尾氣污染，是有效的“管子末端技術(shù)"之一。 石化行業(yè)儲罐區(qū)傳統(tǒng)的尾氣VOCs處理方法多為通過排氣洗凈塔進(jìn)行洗油吸收凈化后集中排放，由于尾氣組成較復(fù)雜，后續(xù)不適用于吸附或冷凝等處理方法。為了滿足國家針對大氣污染物日趨嚴(yán)格的管控要求，近年來常采取直接燃燒法。 經(jīng)焚燒處理后的尾氣達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16171-2012中表6“大氣污染物特別排放限值"以及《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）中的二級標(biāo)準(zhǔn)中的最嚴(yán)值，具體詳見表1.1：
化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范表1.1 本項目排放限值
化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范安裝使用與維護(hù)：
1、安裝：
化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范結(jié)語 石油化工罐區(qū)VOCs治理主要針對油品儲運(yùn)罐區(qū)無組織排放的罐頂油氣VOCs進(jìn)行集中收集并治理，油氣收集系統(tǒng)應(yīng)能滿足同一系統(tǒng)內(nèi)同時運(yùn)行的不同介質(zhì)儲罐的小時最大排氣量的要求，在進(jìn)行儲罐頂油氣收集治理時應(yīng)保證儲罐的本質(zhì)安全，氮封系統(tǒng)通過有效的設(shè)定各閥的壓力，從而實(shí)現(xiàn)控制罐內(nèi)的壓力，這樣才能使得氮封系統(tǒng)的設(shè)計更加的合理，避免安全事故的發(fā)生。其中尾氣VOCs閥和氮封閥在氮封系統(tǒng)中扮演著重要的角色，而呼吸閥和緊急血壓裝置只能起到安全保護(hù)的效果。 隨著近年來氮封系統(tǒng)的應(yīng)用更加的廣泛，儲罐區(qū)經(jīng)過氮?dú)饷芊夂螅占奈矚庠偎椭料掠诬囬g進(jìn)行集中處理，企業(yè)生產(chǎn)的安全環(huán)保性也不斷得到提高，降低了損耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時減少了有毒氣體的排放保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。 |
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3化工儲罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范常壓及低壓儲罐VOCs收集及處理的設(shè)計和運(yùn)用
