關(guān)于化學(xué)品儲罐氮封裝置的正確使用

趙會兵

(德納化工濱海有限公司， 江蘇 濱海 224555)

儲存易揮發(fā)性危險化學(xué)品的常壓儲罐，應(yīng)設(shè)置供氮閥、泄氮閥、呼吸閥和緊急泄放閥，保證儲罐內(nèi)部氣相空間不形成爆炸性混合物，同時確保物料不被氧化變質(zhì)，也要能保持儲罐不會超壓變形或負(fù)壓吸癟(見圖1)。但實際生產(chǎn)過程中，常常沒有正確使用，造成氮氣浪費和多余的VOC排放。

圖1 常壓儲罐

1 正確理解四個附件的壓力關(guān)系

從儲罐設(shè)計壓力、緊急泄放閥設(shè)定壓力、呼吸閥設(shè)定壓力、泄氮閥設(shè)定壓力、供氮閥設(shè)定壓力到呼吸閥吸入壓力，依次降低，不得產(chǎn)生交集，避免不必要的氮氣損耗和多余的VOC排放。常壓固定頂罐的設(shè)計壓力為-0.3～+2.0kPa。當(dāng)儲罐進料時，罐內(nèi)壓力升高，出料時，罐內(nèi)壓力降低，這屬于大呼吸；夜晚氣溫降低，罐內(nèi)壓力降低，白天氣溫升高，罐內(nèi)壓力升高，這叫小呼吸。所以儲罐內(nèi)壓力是在一個范圍內(nèi)(0.1 ～1.765kPa)波動，而不是固定不變。

呼吸閥按操作壓力分A、B、C三級，通常固定頂儲罐選擇C型，以便獲得最大的操作壓力范圍[1]。正常情況下，應(yīng)該是供氮閥和泄氮閥起作用，維持儲罐在一定的微正壓范圍(+0.1～+1.1kPa)；只有當(dāng)供氮閥或泄氮閥故障，或者供氮、泄氮速率太小，導(dǎo)致儲罐超壓或負(fù)壓時，呼吸閥才開啟，起到安全保護作用。呼吸閥的操作壓力，即生產(chǎn)廠家規(guī)格書上的壓力等級，是指呼吸閥全部打開時儲罐內(nèi)氣空間壓力，其實當(dāng)罐內(nèi)壓力達到75%時(+1.275kPa)就開始泄漏，所以泄氮閥的操作壓力不應(yīng)超過呼吸閥的泄漏壓力。呼吸閥的操作壓力出廠時已經(jīng)整定好了，使用過程不存在調(diào)整問題。

當(dāng)呼吸閥故障或其它事故造成儲罐超壓時，緊急泄放閥開啟，保護儲罐安全。但也有很多工廠根據(jù)物料的危險性大小，不安裝緊急泄放閥。

泄氮閥屬于開關(guān)型自力式微壓調(diào)節(jié)閥，動作靈敏，不易磨損，避免了呼吸閥頻繁啟動，減少了不必要的廢氣排放。泄氮閥的操作壓力應(yīng)盡可能接近呼吸閥的泄漏壓力。

供氮閥也屬于開關(guān)型自力式微壓調(diào)節(jié)閥，其作用是維持儲罐始終處于微正壓狀態(tài)，隔絕空氣進入。供氮閥的操作壓力越低越好，但要保證儲罐在出料或最低氣溫時，儲罐能維持微正壓(≥0.1kPa)。

儲罐附件的操作壓力與泄漏壓力見表1。

表1 儲罐附件的操作壓力與泄漏壓力

2 實際使用過程中存在的問題

(1) 供氮閥一直在供氣，造成氮氣和物料浪費，還導(dǎo)致多余的廢氣排放。常見原因：儲罐頂部焊縫存在沙眼、或儲罐頂部的消防泡沫發(fā)生器玻璃破損，造成漏氣；沒有安裝泄氮閥，而呼吸閥密封又不嚴(yán)，造成漏氣；供氮閥操作壓力設(shè)定得偏高，或者供氮閥與泄氮閥操作壓力接近，導(dǎo)致供氮閥啟動頻繁。

(2) 供氮閥應(yīng)安裝在儲罐頂部，引壓管和供氮管分別獨立連接在儲罐頂部，且供氮管道插入儲罐內(nèi)200mm。常見供氮閥被安裝在地面，造成壓力信號失真。

(3) 誤以為供氮閥是維持儲罐內(nèi)壓力恒定不變的，上午調(diào)整好儲罐壓力是+0.5kPa,到了下午看見成了+0.2kPa,于是又調(diào)大，到第二天一看，壓力成了+1.6kPa，最后認(rèn)為供氮閥質(zhì)量不好或者干脆說閥壞了。

3 如何整定各閥的操作壓力

緊急泄放閥和呼吸閥在生產(chǎn)廠家出廠前已經(jīng)按需方要求整定好了操作壓力。也可以做一個試驗平臺，對新采購的閥進行測試。在這個試驗平臺也可以對供氮閥和泄氮閥進行操作壓力整定。

最好在儲罐現(xiàn)場整定供氮閥和泄氮閥，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。關(guān)鍵在于，對供氮閥不論是白天調(diào)整還是夜間調(diào)整，主要看夜間氣溫最低或者出料的時候罐內(nèi)壓力應(yīng)保持在+0.1～+0.3kPa；整定泄氮閥，主要看白天氣溫最高或進料的時候罐內(nèi)壓力保持在≤+1.2kPa，且沒有引起呼吸閥動作。

4 氣溫變化對儲罐壓力的影響

《石油化工企業(yè)防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 6.2.4 甲B類液體固定頂罐或低壓儲罐應(yīng)采取減少日曬升溫的措施[2]。實際觀察沒有保溫的異丁醛儲罐，早晨5：00儲罐壓力還是+0.3kPa，到了8∶00，太陽剛出來不久，儲罐壓力就升到1.6kPa(注：泄氮閥沒有啟用)；中午氣溫最高時，開啟冷卻噴淋5min，罐內(nèi)壓力降為零。由此可見，氣溫對儲罐呼吸影響很大。

假設(shè)P1=101.6kPa，P2=102.9kPa,T1=279 K,T2=303K，V1=300m3，可計算得出V2=321m3。說明，罐內(nèi)氣相溫度升高30℃，在保持儲罐壓力1.6kPa的情況下，就有21m3廢氣排出儲罐。特別需要說明的是，金屬儲罐外壁在太陽照射下溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣溫的升高值。

5 結(jié)論

供氮閥、泄氮閥、呼吸閥和緊急泄放閥是低沸點危險化學(xué)品固定頂儲罐常見的安全附件，正確整定供氮閥和泄氮閥的操作壓力，同時對儲罐進行保溫和密封，是減少氮氣和物料損耗、從源頭上減少VOC排放的有效措施。