精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案

ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥（氮封閥），是一種無須外來能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定閥后壓力為設(shè)定值的節(jié)能型壓力調(diào)節(jié)閥。該閥壓力設(shè)定在指揮器上實現(xiàn)，方便、快捷，壓力設(shè)定值在運行中也可隨意調(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)。傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)需要在每個使用點采用氮封閥、泄氮閥和安全閥，投資 成本高昂，且該系統(tǒng)無法保證在氮氣使用高峰時各使用點的緩沖時間，因而該 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍受到極大約束。本文介紹了一種新開發(fā)的微正壓氮氣保護裝 置，該裝置采用模塊化設(shè)計，將氮氣高壓部分置于密閉殼體中，且增加氧含量 監(jiān)測措施，減少了高壓氮氣的使用點及其泄漏的可能性，并在氮封管道系統(tǒng)末 端設(shè)置壓力監(jiān)測裝置，根據(jù)系統(tǒng)壓力自動補充氮氣。這滿足了氮氣使用高峰時 各點的氮氣用量，減少了低壓氮封閥的使用數(shù)量，大大降低了成本，克服了傳 統(tǒng)氮封系統(tǒng)裝置存在的缺點。

目前，在精細化工行業(yè)和制藥行業(yè)，生產(chǎn)過程中將使用并儲存大量可燃、易燃、易爆、易揮發(fā)有機溶劑，由于密閉儲存空間存在空氣，經(jīng)常達到爆 炸極限，若出現(xiàn)火花，會引發(fā)著火甚至爆炸，從而導(dǎo)致人員傷亡、財產(chǎn)損失和 環(huán)境污染，甚至還會造成社會影響。另外，精細化工行業(yè)和制藥行業(yè)生產(chǎn)過程 中還涉及與外界空氣接觸而變質(zhì)或與空氣發(fā)生化學(xué)和（或）生物反應(yīng)的物質(zhì)。 因此，需要針對此類生產(chǎn)特點，設(shè)計一套安全、經(jīng)濟、可行的氮封系統(tǒng)，從而 避免物質(zhì)泄露造成的人員傷害、財產(chǎn)損失、環(huán)境污染和產(chǎn)品污染。氮封系統(tǒng)是利用氮氣在封閉的儲罐氣體空間形成一種微弱的正壓裝置， 設(shè)置氮封系統(tǒng)具有以下重要意義。

精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案

第一，提高生產(chǎn)的安全性。易燃、易爆液體儲罐采用氮氣密封后，儲罐 內(nèi)氣體空間充滿易燃、易爆蒸汽和氮氣的混合氣體，這樣可以防止儲罐內(nèi)蒸汽 達到爆炸極限，遇靜電放電或其他火源發(fā)生爆炸，提高了企業(yè)生產(chǎn)的安全性。

第二，氮封系統(tǒng)的采用，降低了儲罐內(nèi)易揮發(fā)有機溶劑的損耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

第三，保證產(chǎn)品質(zhì)量，氮封系統(tǒng)向罐內(nèi)補充潔凈的氮氣，避免儲罐內(nèi)呼入空 氣，從而可以防止易被空氣氧化的物料氧化，防止易吸收空氣中水分或與水發(fā)生反 應(yīng)的物料被污染變質(zhì)。

第四，氮封系統(tǒng)的采用可以防止易燃、易爆、有毒、有害氣體溢出，保護了環(huán) 境。

第五，當罐內(nèi)儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內(nèi)氣體 冷凝或收縮時，氮氣保護系統(tǒng)自動補入氮氣，阻止外界氣體進入，避免罐內(nèi)形成真 空；當向儲罐內(nèi)送料和（或）由于外界溫度升高，使儲罐內(nèi)氣體氣化而使儲罐內(nèi)壓 力高于氮封壓力時，儲罐內(nèi)氣體可通過泄壓閥自動排入大氣，避免罐內(nèi)憋壓。

■精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案結(jié)構(gòu)與原理

ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥是由指揮器、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機構(gòu)和閥后接管四部分組成。（見圖一）工作原理：介質(zhì)以所示箭頭方向進入閥體，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)行機構(gòu)。當閥后壓力高于設(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。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?？焖傩狗砰y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0.3Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案

所示，傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。供氮裝 置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內(nèi)反饋微壓調(diào)節(jié)閥組成。當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力 升高，當罐內(nèi)壓力升至高于泄氮裝置壓力設(shè)定值時，液氮裝置打開，向外界釋放氮 氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氮裝置壓力設(shè)定點時，泄氮裝置自動關(guān)閉。

當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降 低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，當罐內(nèi)壓力上升至供氮裝 置設(shè)定點時，供氮裝置自動關(guān)閉。

精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案

傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)存在以下弊端：一是需要將高壓氮氣（通常為0.4MPa～0.8MPa）引至每個使用點，這樣增加了高壓氮氣泄漏的幾率，易導(dǎo)致人員窒息事故的 發(fā)生，因此，需在每個使用點設(shè)置氮氣含量 檢測，增加了投資；二是由于充氮保護容器 大多屬于常壓容器，為避免容器超壓破裂導(dǎo) 致易燃、易爆液體外泄，需要在每個使用點 設(shè)置安全閥或爆破片，增加了定期檢測、日 常維護以及前期投入；三是該系統(tǒng)無法保證 在氮氣使用高峰時各使用點的緩沖時間； 四是該系統(tǒng)在每個使用點采用氮封閥及泄氮 閥，投資成本高昂。故該系統(tǒng)應(yīng)用范圍受到 極大約束。

為克服傳統(tǒng)氮封系統(tǒng)裝置存在的缺點， 筆者開發(fā)了一種微正壓氮氣保護裝置。該裝 置適用于可燃、易燃、易爆、易揮發(fā)物質(zhì)和揮發(fā)性較強的有毒、有害、有腐蝕性物質(zhì)的 使用、儲存、運輸，且較傳統(tǒng)氮封系統(tǒng)更加 安全可靠，并大大降低了成本。

精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案特點：
◇　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(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進行；
◇　壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動作靈敏，裝置工作平穩(wěn)；
◇　采用無填料設(shè)計，閥桿所受摩擦力小，反應(yīng)迅速，控制精度高；
◇　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；
◇　為確保儲罐的安全，需在罐頂設(shè)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。

■精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案主要參數(shù)及主要性能指標見表一                                                  表一

■精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案壓力調(diào)節(jié)范圍見表二                       表二

■精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案主要零件材料見表三             表三

■精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案外形尺寸見表四、圖二表四   單位：mm

注： 1）標準法蘭連接形式PN16為凸面，連接尺寸鑄鐵法蘭按GB4216.5-84，鑄鋼法蘭按GB9113-2000、JB/T-94，閥體法蘭及法蘭端面距也可按用戶標準制造，如：ANSI，JIS，DIN等標準。
       2）接管根據(jù)用戶需要配置

■精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案產(chǎn)品重量見表五           表五   單位：Kg

■精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案安裝、維護與調(diào)試

1、精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案安裝：

（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(zhì)，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(dǎo)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(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

（4）閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，導(dǎo)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(zhì)流動方向應(yīng)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(zhì)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(dǎo)致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應(yīng)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(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥。

2、精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案維護：

（1）清洗閥門：對清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì)，首先要了解其性質(zhì)，在選用相應(yīng)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(yīng)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(yù)示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(jié)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(yīng)按產(chǎn)品出廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。

3、精細化工原料儲罐氮封閥裝置優(yōu)化改進方案調(diào)試

所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開頂部的防塵蓋，用扳手調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力表，可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值