化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討

在危廢處理廠的工藝系統(tǒng)安全方面，廢液罐區(qū)起著重要作用。在本研究中，罐區(qū)系統(tǒng)針對(duì)危廢種類包括油水混合物、烴水混合物(HW09)、廢乳化液、廢礦物油(HW08)、有機(jī)溶劑廢物(HW06)、廢有機(jī)溶劑(HW41)、廢鹵化有機(jī)溶劑(HW42)等。在些化工園區(qū)的危廢中心，液廢處理量達(dá)到或超過(guò)了總處理對(duì)象的50%。危廢處理廠的很多安全風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題與罐區(qū)的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)。然而，廢液常為混合物，物性復(fù)雜;罐區(qū)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)法照搬石油化工行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范。本研究將依據(jù)危廢特點(diǎn)和運(yùn)行需要，對(duì)廢液罐區(qū)的“氮封系統(tǒng)"和“安全泄放系統(tǒng)"等進(jìn)行設(shè)計(jì)探討。

　　1、當(dāng)?shù)忾y關(guān)閉時(shí)，主閥的活塞是在一個(gè)密封室內(nèi)，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時(shí)，膜片就被向上頂起，氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動(dòng)，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(jìn)口，同時(shí)特殊閥芯室的壓力增加并接近氮?dú)饪偣艿膲毫Γ藟毫νㄟ^(guò)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?dú)饪偣軌毫Φ淖饔?，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。

　　2、氮封閥打開(kāi)時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時(shí)，膜片因?yàn)楦袘?yīng)壓力下降而向下移動(dòng)，推動(dòng)氣導(dǎo)閥打開(kāi)，氮?dú)饨?jīng)過(guò)孔板、氣導(dǎo)閥的出口進(jìn)入儲(chǔ)罐，使儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力增加，同時(shí)氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮?dú)馔ㄟ^(guò)內(nèi)部通道從特殊閥芯室進(jìn)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(chǔ)罐壓力稍微低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，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?dú)庵粡臍鈱?dǎo)閥進(jìn)入儲(chǔ)罐。

三、化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討安全泄放系統(tǒng)

3.1設(shè)計(jì)依據(jù)

在危廢處理廠，“氮封"和“安全泄放裝置"共同維持著罐區(qū)的工藝系統(tǒng)安全。在前述內(nèi)容已確定氮封壓力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討安全泄放系統(tǒng)設(shè)計(jì);可參考的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包括“煉油廠壓力泄放裝置的尺寸確定、選擇和安裝"，“ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第VIII卷"，“石油儲(chǔ)罐附件第1部分:呼吸閥"等。上述均為傳統(tǒng)行業(yè)常用安全泄放系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，然而廢液罐物料混合過(guò)程反應(yīng)復(fù)雜，動(dòng)力學(xué)系數(shù)不確定性高;因此在工況分析和計(jì)算過(guò)程，需結(jié)合危廢廠實(shí)際情況處理。在此類項(xiàng)目中，安全泄放系統(tǒng)主要包括緊急泄放裝置(爆破片和安全閥)和呼吸閥組。

氮?dú)饷芊庠诜辣院吞岣甙踩院蜕a(chǎn)質(zhì)量方面非常重要，而對(duì)于氮?dú)饷芊忾y則需要提供由孔板控制的旁路，如果氮?dú)饷芊忾y裝置在使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，可以臨時(shí)轉(zhuǎn)向氮?dú)鈨?chǔ)存罐進(jìn)行氮?dú)鈨?chǔ)存、補(bǔ)充，那么工業(yè)裝置設(shè)置氮封閥的用處有哪些呢?

　　1、可以減少部分機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中的損失，提高企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

　　2、對(duì)大氣環(huán)境保護(hù)具有重要意義，它能有效地保護(hù)本區(qū)域的環(huán)境，特別是對(duì)作業(yè)人員的健康，以減少作業(yè)過(guò)程中有害有毒氣體的排放。

　　3、參考氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，由于避免了空氣的吸入，直接向罐內(nèi)加入純氮?dú)?，有效地防止了管道閥門內(nèi)介質(zhì)的竄動(dòng)和氧化。在此過(guò)程中，可以保證油中輕組分的蒸發(fā)。

　　4、在工業(yè)應(yīng)用中，有些水箱是用氮?dú)饷芊獾模捎诘獨(dú)舛栊詺怏w的性質(zhì)，氮?dú)馀c罐內(nèi)油蒸氣混合的氣體不會(huì)引起爆炸。關(guān)鍵是不形成爆炸性混合物氣體，由于罐內(nèi)安全性的提高，對(duì)安全生產(chǎn)也具有重要意義。

3.2化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討緊急泄放系統(tǒng)設(shè)置

在設(shè)計(jì)緊急泄放系統(tǒng)時(shí)，首*行泄放工況分析，包括出口堵塞、外部火災(zāi)、化學(xué)反應(yīng)、閥門失效、以及其他各類事故工況。計(jì)算出各工況的泄放量，并比較選出最大值。再以此值為依據(jù)，進(jìn)行泄放閥的選型計(jì)算。根據(jù)危廢處理廠實(shí)際工藝系統(tǒng)，選取事故工況分析，具體過(guò)程見(jiàn)。

標(biāo)注(1)分析泄氮閥堵塞的情況，此時(shí)考慮泄放氮?dú)獾淖畲筮M(jìn)入量，泄放物質(zhì)為氮?dú)?標(biāo)注分析外部火災(zāi)情況超壓，首先需利用工具計(jì)算出起跳壓力下的泄放溫度，然后根據(jù)如下公式進(jìn)一步計(jì)算:

根據(jù)上述公式及分析過(guò)程，氣化熱、濕潤(rùn)面積和容器外壁修正系數(shù)影響著泄放量計(jì)算。其中泄放工況的氣化熱是確定火災(zāi)工況泄放量的關(guān)鍵參數(shù)。因廢液儲(chǔ)罐無(wú)耐火材料，F(xiàn)值可取經(jīng)驗(yàn)值0.7～1.0。

關(guān)于化學(xué)反應(yīng)超壓，此工況分析需明確動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并獲取相關(guān)過(guò)程參數(shù)。對(duì)于多數(shù)危險(xiǎn)廢物處理廠，無(wú)法針對(duì)性計(jì)算此工況泄放量。對(duì)于廢液來(lái)源單一的物料，可在試驗(yàn)獲取相關(guān)參數(shù)后計(jì)算。

基于上述分析，可比較堵塞情況和外部火災(zāi)情況，并選取其中的較大值;再根據(jù)化學(xué)反應(yīng)放熱的風(fēng)險(xiǎn)大小，并結(jié)合儲(chǔ)罐設(shè)備和管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)防范措施的完善程度，經(jīng)驗(yàn)性放大泄放量。根據(jù)泄放介質(zhì)特性，選擇全啟式安全閥或正拱型爆破片。

3.3化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討呼吸閥系統(tǒng)設(shè)置

根據(jù)API2000和SY/T0511.1，查相關(guān)表格計(jì)算物料進(jìn)出和熱效應(yīng)引起的呼吸量;具體的計(jì)算分析過(guò)程，也可參考相關(guān)文獻(xiàn)描述。根據(jù)SY/T0511.1，呼吸閥的開(kāi)啟壓力等級(jí)分為五級(jí)，如表3所示。

危廢罐區(qū)涉及的呼吸閥常為D、E等級(jí)。在氮封壓力較高時(shí)，無(wú)法選型出適宜的呼吸閥，此時(shí)由破真空閥和安全閥組合來(lái)代替呼吸閥組。在確定呼吸量基礎(chǔ)上，需結(jié)合具體呼吸閥樣品規(guī)格書，來(lái)確定呼吸閥進(jìn)出口管徑以及連接法蘭。

3.4化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討泄放氣體處理

呼吸閥泄放廢氣是經(jīng)管道輸送進(jìn)入廠區(qū)臭氣處理系統(tǒng)集中處理。主要用于儲(chǔ)罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂?，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲(chǔ)罐安全氮封裝置由ZZDQ快速泄放閥及ZZV微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成?？焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時(shí)，快速泄放閥迅速開(kāi)啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，開(kāi)啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)?。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(chǎng)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℃。

化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討特點(diǎn)

1、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(jìn)行；

2、氮?dú)鈮毫υO(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值達(dá)132倍，壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動(dòng)作極靈敏。

三、化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討技術(shù)參數(shù)

 四、化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討主要外形連接尺寸

3、化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討調(diào)整：

（1）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(guò)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(lái)達(dá)到；

（2）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(guò)調(diào)整座3，改變彈簧4預(yù)壓縮量達(dá)到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設(shè)定值應(yīng)遠(yuǎn)離供氮壓力值，如2Kpa（200mm.w.c）；

（3）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。

四、化工廢液罐區(qū)氮封裝置設(shè)計(jì)探討結(jié)論

罐區(qū)是危廢綜合處理廠的關(guān)鍵單元，其氮封系統(tǒng)和安全泄放系統(tǒng)的設(shè)置對(duì)于危廢處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行和安全環(huán)保具有重要意義。本文提出了危險(xiǎn)廢液罐區(qū)氮封系統(tǒng)和安全泄放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和分析方法。氮封壓力需基于廢液物性調(diào)研檢測(cè)報(bào)告確定，尤其對(duì)于高飽和蒸氣壓廢料，不宜直接參照傳統(tǒng)行業(yè)設(shè)計(jì)思路;安全泄放系統(tǒng)泄放工況應(yīng)結(jié)合廢液罐區(qū)整體設(shè)計(jì)具體分析，計(jì)算過(guò)程應(yīng)基于危險(xiǎn)廢液混合特點(diǎn)，氣化熱等參數(shù)是設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)。

危險(xiǎn)廢液罐區(qū)的工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法可參考石油化工行業(yè)的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，然而危廢廠有其自身特點(diǎn)，如更高的環(huán)保要求和更復(fù)雜的控制風(fēng)險(xiǎn)。因此，在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)各類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)甄別，提煉其計(jì)算內(nèi)涵，并結(jié)合危廢特點(diǎn)選取和調(diào)整相關(guān)參數(shù)，形成適合于危險(xiǎn)廢物處理廠的工程設(shè)計(jì)思路;從而有效規(guī)避運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)，保障危險(xiǎn)廢物處理過(guò)程的安全。