關于化學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)

儲存易揮發性危險化學品的常壓儲罐，應設置供氮閥、泄氮閥、呼吸閥和緊急泄放閥，保證儲罐內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，也要能保持儲罐不會超壓變形或負壓吸癟(見圖1)。但實際生產過程中，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系

從儲罐設計壓力、緊急泄放閥設定壓力、呼吸閥設定壓力、泄氮閥設定壓力、供氮閥設定壓力到呼吸閥吸入壓力，依次降低，不得產生交集，避免不必要的氮氣損耗和多余的VOC排放。常壓固定頂罐的設計壓力為-0.3～+2.0kPa。當儲罐進料時，罐內壓力升高，出料時，罐內壓力降低，這屬于大呼吸；夜晚氣溫降低，罐內壓力降低，白天氣溫升高，罐內壓力升高，這叫小呼吸。所以儲罐內壓力是在一個范圍內(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)；只有當供氮閥或泄氮閥故障，或者供氮、泄氮速率太小，導致儲罐超壓或負壓時，呼吸閥才開啟，起到安全保護作用。呼吸閥的操作壓力，即生產廠家規格書上的壓力等級，是指呼吸閥全部打開時儲罐內氣空間壓力，其實當罐內壓力達到75%時(+1.275kPa)就開始泄漏，所以泄氮閥的操作壓力不應超過呼吸閥的泄漏壓力。呼吸閥的操作壓力出廠時已經整定好了，使用過程不存在調整問題。

當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物料的危險性大小，不安裝緊急泄放閥。

泄氮閥屬于開關型自力式微壓調節閥，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盡可能接近呼吸閥的泄漏壓力。

供氮閥也屬于開關型自力式微壓調節閥，其作用是維持儲罐始終處于微正壓狀態，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，造成漏氣；供氮閥操作壓力設定得偏高，或者供氮閥與泄氮閥操作壓力接近，導致供氮閥啟動頻繁。

(2) 供氮閥應安裝在儲罐頂部，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壓力恒定不變的，上午調整好儲罐壓力是+0.5kPa,到了下午看見成了+0.2kPa,于是又調大，到第二天一看，壓力成了+1.6kPa，最后認為供氮閥質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廠家出廠前已經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節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。關鍵在于，對供氮閥不論是白天調整還是夜間調整，主要看夜間氣溫最低或者出料的時候罐內壓力應保持在+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

《石油化工企業防火設計標準》 6.2.4 甲B類液體固定頂罐或低壓儲罐應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，罐內壓力降為零。由此可見，氣溫對儲罐呼吸影響很大。

假設P1=101.6kPa，P2=102.9kPa,T1=279 K,T2=303K，V1=300m3，可計算得出V2=321m3。說明，罐內氣相溫度升高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遠大于氣溫的升高值。

5 結論

供氮閥、泄氮閥、呼吸閥和緊急泄放閥是低沸點危險化學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。