储罐氮封阀设计优化方案

一、储罐氮封阀设计优化方案的应用　　
　　储罐氮封是一种向储存容器与反应器的顶部空间填充惰性气体的工艺，通常用于保护内部成分因存在氧气而发生爆炸、降解或者聚合，以及防止设备腐蚀。氮封系统通常被设计成可在高于大气压力的条件下运行，这样可防止外部空气进入容器当中。由于许多工艺与应用不希望存在空气中的氧气与湿气，因此从（石油）化工与食品和饮料到制药与纯净水制造，许多行业采用氮封工艺。自力式压力调节阀（氮封阀），是一种无须外来能源，利用被调介质自身的压力变化达到自动调节和稳定阀后压力为设定值的节能型压力调节阀。该阀压力设定在指挥器上实现，方便、快捷，压力设定值在运行中也可随意调整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式压力调节阀高一倍，适合于控制精度要求高的场合。它广泛应用于化工、石油、冶金、电力、轻纺等工业部门中用作生产过程的自动调节。

　　惰性化具有类似用途，但却不于储罐与反应器。将一种惰性气体注入任何的封闭空间内，从而产生所需的空气。无论是为延长存放时间而在保护气体条件下进行食品包装，还是为降低爆炸风险而减少焊接作业室内的氧气浓度，均采用的是这种工艺。此外，该工艺还经常在工艺设备与装置操作中用于完整或局部惰性化，如：
　　离心机；
　　研磨机；
　　搅拌机；
　　流化床干燥器；
　　料仓；
　　气动运输；
　　焚烧炉/火炬进料。
　　出于经济因素以及可用性考虑，见类型惰性气体为氮气。
二、储罐氮封阀设计优化方案氮封工艺
　　防止储罐等容器出现过压或负压的方法是在容器顶部设置开口。在这种情况下，在向容器内注入产品时，任何的多余空气或气体可自由离开容器；相反当产品排出时，空气可流入容器内。此类系统还可因温度波动而使容器出现“透气”现象，这通常会导致体积发生巨大变化。ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀是由指挥器、调节阀、执行机构和阀后接管四部分组成。（见图一）工作原理：介质以所示箭头方向进入阀体，一路经过滤减压器减压后的压力被引入指挥器；另一路通过阀芯、阀座，节流后的压力流向阀后，并通过导压管引入指挥器执行机构。当阀后压力高于设定压力时，其压力作用在指挥器薄膜有效面上产生一个推力带动指挥器阀芯关闭，切断引入主阀执行机构膜室中的压力，使主阀阀芯关闭，阀后压力随之降低。当阀后压力低于设定值时，由于指挥器主弹簧的反作用力打开指挥器阀芯，阀前压力又被引入主阀执行机构膜室产生推力，使主阀阀芯打开，阀后压力随之升高。如此往复，保持阀后压力为设定值。

　　然而出于多种原因，此方法并不适用于所有产品。进入储罐内的空气可能会污染产品，尤其是当储罐中存储的是有机溶液与碳氢物时，爆炸性气体/空气会在产品上方形成。此外，还有可能发生不良气体与蒸气的释放。由于必须避免这些情况，因此需要将储罐密封。然而，需要将储罐存放在常压条件下，从而避免在对其灌装或温度升高时出现过压，更为重要的是避免在排放产品时出现真空。大型储罐尤其无法承受低压。
　　氮封系统可确保储罐顶部空间处于惰性空气保护与常压控制之下。实现这一结果的方法之一是连续充入氮气，这是一种相对简单且安全的解决方案。但由于其不断消耗氮气，因此操作成本很高。
　　较为的做法是基于压力的氮封工艺。一般来说，此类氮封系统由下列组件构成：
　　一只在任何时候需要时允许惰性气体进入储罐的氮封阀或调节器；
　　一只允许顶部空间气体流出储罐的泄氮阀、通风装置阀或蒸气回收阀。
　　一只用于防止储罐出现过压或真空的安全压力/真空泄放阀（后者可导致储罐内爆，这种风险会随着储罐尺寸的增大而提高）
　　连接管与惰性气体气源
　　在该应用当中，通气阀会在顶部空间体积变小时打开，从而将顶部空间气体排出储罐。当将产品泵抽出储罐或者温度下降时，覆盖调节器将会打开，并向储罐顶部空间充氮，避免压力不足。保持恒定表压可确保空气以及氧气不会进入储罐。温度与天气条件的变化意味着储罐需要连续通气。

储罐氮封阀设计优化方案工作原理

氮封阀用来调节储罐顶部惰气体层的压力。氮封阀感应储罐内的压力并在压力降到低于设定压力时打开，以使惰性气体流入。在压力回升至设定压力时，阀门关闭并停止，阻止惰性气体继续流入。氮封阀必须有三个外部接口，一个接口连接阀门和储罐，测量储罐压力，第二个接口连接惰性气体和阀门，惰性气体供应囗。第三个接囗连接阀门的出囗和储罐，为储罐提供惰性气体。

储罐氮封阀设计优化方案注意事项

1、氮封阀装置必须可靠，惰性气体有足量的供应。如果阀门损坏，供应不足，将会导致储罐内的氧气浓度偏高，而氧气将会和蒸发介质混合产生可燃物质

2、应该以有效输送的方式将惰性气体引入到罐槽中。

3、必须防止任何来源的惰性气体污染。任何惰性系统应该带有适当的除湿设备，以将湿度维持在极小值之内。

储罐氮封阀设计优化方案现场可维护性

 · 提供了丰富的材料：不锈钢的金属部件

 · 提供了密封和垫圈的柔软产品

 · 净化技术高净化填充应用于高净化产品。

储罐氮封阀设计优化方案特性

 · 专门针对罐槽填充设计

 · 供应压力在10PSIG到200PSIG时有效运行

 · 采用标准型NPT入囗和出囗

 · 压力平衡阀

 · ANSI150镑或300磅法兰连接选件

 · 提供补给管过滤器选件

 · 自力式结构自动打开以流入填充气体

 · 设定点不受供应压力影响

 · 储罐压力恢复到设定压力时，自动关闭

 · 由于阻流器有多种尺寸，因此可以针对储罐大小调整流量

储罐氮封阀设计优化方案

■储罐氮封阀设计优化方案主要参数及主要性能指标见表一                                                  表一

■储罐氮封阀设计优化方案压力调节范围见表二                                                   表二

■储罐氮封阀设计优化方案主要零件材料见表三                                                   表三

■外形尺寸见表四、图二                                    表四   单位：mm

注： 1）标准法兰连接形式PN16为凸面，连接尺寸铸铁法兰按GB4216.5-84，铸钢法兰按GB9113-2000、JB/T-94，阀体法兰及法兰端面距也可按用户标准制造，如：ANSI，JIS，DIN等标准。
       2）接管根据用户需要配置

■储罐氮封阀设计优化方案产品重量见表五                                           表五   单位：Kg

■储罐氮封阀设计优化方案安装、维护与调试

1、安装：

（1）检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏与精度测试。

（2）在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

（3）安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。

（4）阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

（5）介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏，阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

（6）为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀。

2、储罐氮封阀设计优化方案维护：

（1）清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，在选用相应的清洗办法。

（2）阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

（3）阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

（4）阀杆：表面损坏，必须换新。

（5）压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

（6）易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期一般*多2～3年。

（7）阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

3、储罐氮封阀设计优化方案调试

所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值

储罐氮封阀设计优化方案设备选型及维护的意义：
　　设计或维护不当的氮封系统有可能导致严重事故发生。如果说所有的氮封系统均会出现这样或那样的泄漏则并不言过。由于其结构复杂，带有活动组件、包装与密封件的阀门容易发生故障。出现故障的压力变送器会记录错误的顶部空间压力，从而导致氮气消耗过高。当氮封阀无法充分打开时，氮气的流入量将会变得过低，从而导致顶部空间压力下降，进而造成储罐内爆或者空气泄漏至储罐当中。如前所述，这些情况会对产品质量产生影响，根据存储产品的不同，还会大大提高发生爆炸的风险。