罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用
在當前石化企業(yè)罐區(qū)油氣收集處理中，出于安全的考慮會有很多顧忌。中石化2016年發(fā)布的《石油化工儲運罐區(qū)VOCs 治理項目油氣連通工藝實施方案及安全措施指導意見》（以下簡稱“意見"）對石化企業(yè)罐區(qū)排空尾氣收集做出了要求和規(guī)定，有一定的借鑒價值。氮封閥主要用于保持容量頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容量內物料與空氣直接按觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及容器的安全。適用于各類型儲罐的氣封保護系統(tǒng)。該產品具有節(jié)能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。氮封閥被廣泛應用于石油、化工等行業(yè)。
在儲罐上設置氮封系統(tǒng)裝置，用于維持罐內氣相空間壓力。假設：供氮閥壓力是 1.2KPa（可根據實際工 況需求選擇壓力設定點），當氣相空間壓力高于 1.4KPa 時，供氮閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。假設：泄氮閥壓力設定點是 3KPa（可根據實際工況需求 選擇壓力設定點）,當氣相空間壓力高于 3KPa 時，泄氮閥開啟，泄放罐內壓力至 3KPa 以內。氮封系統(tǒng)裝 置主要起保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣，防止形成爆炸性氣體作用。 儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮氣純度不宜低于 99.96%，可根據實際現場工況及用途選擇合適氮封系統(tǒng)裝置。儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節(jié)閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節(jié)閥需要使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，安裝ZZYP型壓力調節(jié)閥將壓力調節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。
近年來，生態(tài)環(huán)境部門多次發(fā)文指出，加強揮發(fā)性有機物（VOCs）治理。VOCs綜合整治已成為“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)"的關鍵舉措之一。化廠區(qū)污水處理場廢氣、裝車廢氣、原油卸車廢氣、輕烴儲罐廢氣、苯類產品儲罐廢氣、甲醇儲罐廢氣、酸性水原料罐廢氣等有效收集和處理，并實現VOCs減排量600余噸，滿足了新的環(huán)保排放要求，進一步消除了現場異味，改善了廠區(qū)工作環(huán)境和周邊大氣環(huán)境質量。依據《石化行業(yè)VOCs 污染源排查工作指南》提供的計算方法，可對石化企業(yè)進行全廠VOCs 排放量核算，儲運系統(tǒng)VOCs 排放量占全廠VOCs 排放總量可達到50%以上。因此油氣儲運系統(tǒng)VOCs 排放源的源頭控制、過程收集以及末端處理技術的發(fā)展可以有效對煉廠VOCs 減排做出貢獻。
（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，泄氮壓力設定方便，可在連續(xù)生產的條件下進行。
（3）壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。
（4）采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小、反應迅速、控制精度高。
（5）供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好、控制精度高。
（6）需在罐頂設置呼吸閥。
（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。
罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用
供氮閥：
指揮器操作自力式壓力調節(jié)閥，是一種無須外來能源，利用被調介質自身的壓力變化達到自動調節(jié) 和穩(wěn)定閥后壓力為設定值的節(jié)能型壓力調節(jié)閥。
該閥壓力設定在指揮器上實現，方便、快捷，壓力設定值在運行中也可隨意調整；控制精度高，可比一般 ZZY 型直接操作自力式壓力調節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。
泄氮閥：
◇ 一般供氮氣壓力在 3×10^5-10×10^5Pa 之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致
◇ 一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影 響設備的使用壽命。
◇ 該裝置廣泛應用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業(yè)部門中用作生產過程的自動調節(jié)。
罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用特點
·無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便，又節(jié)約能源，降低成本；
·氮封裝置供氮、泄氮壓力設定方便，可在連續(xù)的條件下進行；
·壓力檢測膜片有效面積，設定彈簧剛度，動作靈敏，裝置工作平穩(wěn)；
·采用無填料設計，閥桿所受磨擦力，反應迅速，；
·供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100：1，減壓效果好，
·為確保儲罐的安全，需在罐頂設置呼吸閥；
·呼吸閥僅起安全作用，避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。
除原則要求之外，《意見》從四個方面對罐區(qū)的油氣收集提出了要求：
1罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用儲罐的安全保護
在進行儲罐頂油氣收集治理（儲罐封閉、密封、連通等）時，應保證儲罐的本質安全。
氮氣密封、壓力控制方案
儲罐氮封的作用主要是為了防止儲罐出現負壓而從呼吸閥吸入空氣，以保持罐內微正壓，并避免產生不必要的氮氣損耗和浪費。尤其需要注意檢維修和事故中的氮氣壓力控制和油氣處理設施的安全性。
儲罐附件及壓力設計
儲罐進行封閉改造后，應根據SH/T 3007 要求增設帶阻火器呼吸閥，設置氮封的儲罐還應設置緊急泄放設施。合理設置壓力區(qū)間，保證各安全附件的動作壓力區(qū)間不能有交集。
2舊罐改造
舊罐改造前應對現有儲罐的強度、無組織排放情況（排放量、油氣濃度、組成等）等進行測量評估、全面校核，確認儲罐是否需要進行結構改造，并根據現狀情況，合理確定油氣收集和處理系統(tǒng)操作條件。
外浮頂儲罐
外浮頂儲罐油氣的治理，應提高及持續(xù)保證密封的性能，并根據實際情況，適當縮短檢修間隔周期，定期更換一次二次密封。
內浮頂儲罐
內浮頂儲罐油氣的治理，首先應提高及持續(xù)保證密封的性能，并根據實際情況，適當縮短檢修間隔周期，定期更換邊緣密封。
拱頂罐
拱頂罐的舊罐改造，首先將儲罐的通氣管等與外界連通的開口封閉，盡量利用儲罐原有的開口增設VOCs 收集管道并完善壓力儀表檢測措施，根據SH/T 3007 要求增設帶阻火器呼吸閥、緊急泄放設施。
內浮頂罐/拱頂罐封閉后，需要重新校核罐體強度，對儲罐結構等進行適應性改造，根據儲罐承受壓力重新核定和呼吸閥進氣和排氣壓力。
3罐區(qū)油氣連通系統(tǒng)
罐組收集總管
儲罐油氣排放至罐組收集總管的控制方案可采用切斷閥控制方案或單呼閥方案。合理設置氮封閥的定壓，單呼閥、呼吸閥的定壓值盡可能高。
廠區(qū)收集總管
對于多個罐組共用一套廢氣處理裝置的工程，需建設收集總管，對多個罐組的VOCs進行集中收集后送入處理設施。
罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用
| 序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數量 |
| 1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-II DN25 PN16進口壓力 0.3-0.6 MPA,出口壓力 1 KPA | 臺 | 1 |
| 2 | 氮封閥配套管路 | 入口短管帶1.6MPA壓力表，過去是球閥在接氮封閥在出口接球閥，球閥出口90度彎管高385MM,長度400MM詳細要求見附件 | 套 | 1 |
| 3 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD DN25 PN16起跳壓力 2KPA | 臺 | 1 |
| 4 | 泄壓閥配套管路 | 90度彎管高385MM,長度400MM，出口接球閥在接泄壓閥，詳細要求見附件 | 套 | 1 |
| 5 | 呼吸閥 | 阻火呼吸閥 ZFQ-1 DN80 PN16正壓：3 KPA負壓：-298PA | 臺 | 2 |
| 6 | 呼吸閥配套管路 | 口徑及壓力DN80PN16三通底部與罐頂部連接，高度485MM兩個出口分別連接呼吸閥-，詳細要求見附件 | 套 | 1 |
| 7 | 手動球閥 | DN25 PN16 | 個 | 3 |
| 8 | 過濾器 | DN25 PN16 | 個 | 1 |
| 9 | 壓力表 | 0-2.5Kpa，含緩沖管和表閥 | 個 | 1 |
| 10 | 壓力表 | 0-1.6Mpa, 含緩沖管和表閥 | 個 | 1 |
| 公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
| 額定流量系數Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 |
| 壓力調節(jié)范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | |||||||||||
| 公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | |||||||||||
| 被調介質溫度 | 80、200 ℃ | |||||||||||
| 流量特性 | 快開型 | |||||||||||
| 調節(jié)精度 | ≤5% | |||||||||||
| 允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | |||||||
| 薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | |||||||||
| 允許泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV級 | |||||||||||
| 閥蓋形式 | 標準型 (整體式) | |||||||||||
| 壓蓋型式 | 螺栓壓緊式 | |||||||||||
| 密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料 | |||||||||||
| 閥芯形式 | 單座型閥芯 | |||||||||||
| 流量特性 | 直線性 | |||||||||||
| 公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 |
| H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 |
| H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 |
| A | 310 | 400 | ||||||||
4罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用運行維護管理
企業(yè)應合規(guī)操作，對設備組件定期維護檢查，對不合格的設備組件進行有效處置。廢氣處理系統(tǒng)中單罐需檢修時，要采取可靠的隔離措施；單罐檢修后切入廢氣處理系統(tǒng)前，要進行氮氣置換。應制定儲罐組VOCs收集系統(tǒng)專項火災應急預案，并定期進行演練。
石化行業(yè)是VOCs 排放監(jiān)控的重點，而儲運系統(tǒng)VOCs 的排放量比較大，對油品儲運系統(tǒng)VOCs 治理已迫在眉睫。
儲運系統(tǒng)不論選擇是源頭治理或者末端治理，都應根據石化企業(yè)自身實際情況進行技術選擇，并應采取有效的安全措施，不增加新的安全隱患。希望中石化的《意見》可以為廣大企業(yè)的罐區(qū)油氣收集提供有益參考。
高效的儲罐廢氣收集系統(tǒng)是罐區(qū)廢氣處理的關鍵。總的來說，漢潔環(huán)境建議可以從以下幾個方面重點建設高效儲罐廢氣收集系統(tǒng)：
（1）保證儲罐的本質安全，合理設置氮氣密封和各儲罐附件（緊急泄放閥、呼吸閥、單呼閥、氮封閥等）的壓力區(qū)間；
（2）廢氣分類收集，對性質差別較大，影響安全和產品質量的，儲存不同種類的儲罐氣相不應直接連通；
（3）罐與罐之間的罐頂氣相管路必須采用“防爆轟型阻火器"，以保證安全；
（4）校核罐頂聯通的氣相管路的壓降或阻力，保證氣體的傳輸效果；
（5）合理利用舊罐，封閉原有的與外界連通的接口，校核罐體強度，利用原有開口增設 VOCs 收集管道并完善壓力儀表檢測措施及緊急泄放設施。
罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用安裝、維護與調試
1、罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用安裝
（1） 檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質，必須進行強度、密封、泄漏 與精度測試。
（2） 在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導致閥門不能 正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要 注意同軸度。
（3） 安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。 （4） 閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的 閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。
（5） 介質流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接 承受介質壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導致膜片損壞， 閥門不能工作。閥門應在環(huán)境溫度-25～+55℃場所使用。
（6） 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時，仍能連續(xù)生產，應設置旁路閥。
注意：根據現場安裝經驗，氮封閥在安裝時，應先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆?？▔拈y門內部件，而影響正常使用。
（7） 罐頂安裝時，若不具備安裝支撐氮封系統(tǒng)裝置重量條件的情況下，可不設計或少設計安裝 截止閥等輔助型開關閥門。以減輕罐頂安裝重量。（若安裝條件允許或必須設有應急措施 的工況，請務必按國家標準管路設計安裝施工）氮封系統(tǒng)裝置罐頂安裝示意圖，見下圖
（8） 地面安裝，在不考慮承重的地面安裝方式中，可將管路設計的更標準化。旁通可在氮封系統(tǒng) 裝置故障時，人工應急操作使用。關閉帶指揮器自力式調節(jié)閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖，見以下
（9） 內襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝，內襯氮封閥屬微壓式壓力調節(jié)閥，閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道應設計一級減壓閥（帶指揮器自力式調節(jié)閥），一級減壓閥不屬于微壓調節(jié) 閥，控制壓力一般遠大于罐內壓力，不存在罐內壓力倒流現象，故無需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內襯式氮封系統(tǒng)裝置。內襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝方式示意圖，見以下
2、 罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用維護：
（1） 清洗閥門：對清洗一般介質，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質，首先要了 解其性質，在選用相應的清洗辦法。
（2） 閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與 推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應使用專用工具。
（3） 閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴重 必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。
（4） 閥桿：表面損壞，必須換新。
（5） 壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。
（6） 易損零件：填料、密封墊片與 O 型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預 示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據檢驗結果，決定是否更換，但膜片使用期 一般最多 2～3 年。
（7） 閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應按產品出 廠測試項目與方法調試，并在這期間，可更準確地調整填料壓緊力與閥芯關閉位置。
3、 罐區(qū)油氣氮封閥裝置VOCs環(huán)保治理應用調試
所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調節(jié)螺母的操作而得到調整，打開頂部的防塵蓋，用扳手 調整調節(jié)螺母。順時針方向旋轉使壓力增大，逆時針旋轉則壓力減小。安裝在壓力調節(jié)閥后的壓力 表，可使工作人員借以觀察調整后的壓力給定值。
多舉措治理VOCs
伴隨著工業(yè)化程度的不斷提升，VOCs治理問題也日益嚴峻。VOCs是指參與大氣光化學反應的有機化合物，包括非甲烷烴類、含氧有機物、含氯有機物、含氮有機物、含硫有機物等，是形成臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物。近年來，我國SO2、氮氧化物 （NOx）、煙粉塵控制取得明顯的成效，但VOCs排放量仍呈增長趨勢，對大氣環(huán)境影響日益突出。VOCs排放還會導致大氣氧化性增強，且部分VOCs會產生惡臭。石化行業(yè)是VOCs的排放大戶。同時，VOCs的治理管控與傳統(tǒng)的SO2、NOx有著明顯區(qū)別，由于VOCs的種類繁多，排放行業(yè)眾多等特性，在治理時較為復雜及管控難度也更大。
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