大型化工儲罐氮封裝置工作原理

本實用新型涉及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的物料儲存裝置，特別涉及一種智能儲罐氮封系統(tǒng)。氮封閥主要用于儲罐頂部，來維持儲罐的微正壓，隔離物料與外界的接觸，減少物料的揮發(fā)和浪費，保護(hù)儲罐安全。在該應(yīng)用當(dāng)中，通氣閥會在頂部空間體積變小時打開，從而將頂部空間氣體排出儲罐。當(dāng)將產(chǎn)品泵抽出儲罐或者溫度下降時，覆蓋調(diào)節(jié)器將會打開，并向儲罐頂部空間充氮，避免壓力不足。保持恒定表壓可確保空氣以及氧氣不會進(jìn)入儲罐。溫度與天氣條件的變化意味著儲罐需要連續(xù)通氣。

大型化工儲罐氮封裝置工作原理：
（1）當(dāng)?shù)忾y關(guān)閉時，主閥的活塞是在一個密封室內(nèi)，當(dāng)儲罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動，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，同時特殊閥芯室的壓力增加并接近氮氣總管的壓力，此壓力通過內(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氣總管壓力的作用，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）氮封閥打開時，當(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時，膜片因為感應(yīng)壓力下降而向下移動，推動氣導(dǎo)閥打開，氮氣經(jīng)過孔板、氣導(dǎo)閥的出口進(jìn)入儲罐，使儲罐內(nèi)的壓力增加，同時氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮氣通過內(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)儲罐壓力稍微低于設(shè)定點時，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，氮氣只從氣導(dǎo)閥進(jìn)入儲罐。

大型化工儲罐氮封裝置工作原理背景技術(shù)：

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，物料儲存是非常重要的一個環(huán)節(jié)。部分物料會自然揮發(fā)，或者與空氣里的某些成分(比如氧氣)接觸后生成各類化合物，例如碳?xì)浠衔?甲苯、二甲苯、乙烷等)、鹵代烴(氯甲烷、二氯甲烷、三氯乙烯等)以及各種醇類、醛類、酮類等。這些揮發(fā)物質(zhì)有些具有毒性或難聞的氣味，有些會對大氣環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，有些化合物質(zhì)本身或者和空氣混合后甚至還具有爆燃特性，埋下安全隱患。還有部分物料與空氣中的氧氣接觸后，會被氧化，產(chǎn)品品質(zhì)下降嚴(yán)重，例如食用油。此外，物料的蒸發(fā)損耗也會造成能源的損失和浪費，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本的提高。

為解決上述問題，目前應(yīng)用最多的是惰性氣體保護(hù)技術(shù)，即將物料儲存容器內(nèi)其接觸到的空氣置換為難以與物料發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體(比如氮氣和氬氣)，同時將儲存容器進(jìn)行密封，以此達(dá)到封閉儲存物料的目的。由于氮氣的獲取較氬氣更加容易且成本較低，在使用范圍上也更加普遍，所以在國內(nèi)惰性保護(hù)技術(shù)也被稱為氮封技術(shù)。

大型化工儲罐氮封裝置工作原理使用自立式氮封閥的方案存在三點缺點：

其一，自動化和系統(tǒng)集成程度低，無法實現(xiàn)對多個儲罐的罐區(qū)運行狀態(tài)的集中實時監(jiān)視和控制調(diào)整，啟停儲罐的氮封必須由操作人員在現(xiàn)場開啟或關(guān)閉關(guān)斷閥來實現(xiàn)，特別針對多罐的罐區(qū)來說工作量非常大。

其二，靈活性差，大量使用機械式閥門就地調(diào)控，無法實現(xiàn)在中央控制室遠(yuǎn)程對罐區(qū)單個儲罐的氮封和吹掃狀態(tài)的選擇，以及對壓力和報警值的設(shè)定的修改。

其三，可靠性較低，采用的自立式氮封閥為膜片驅(qū)動，精密的膜片容易損壞且可維修性差。

防止儲罐等容器出現(xiàn)過壓或負(fù)壓的方法是在容器頂部設(shè)置開口。在這種情況下，在向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當(dāng)產(chǎn)品排出時，空氣可流入容器內(nèi)。此類系統(tǒng)還可因溫度波動而使容器出現(xiàn)“透氣”現(xiàn)象，這通常會導(dǎo)致體積發(fā)生巨大變化。
然而出于多種原因，此方法并不適用于所有產(chǎn)品。進(jìn)入儲罐內(nèi)的空氣可能會污染產(chǎn)品，尤其是當(dāng)儲罐中存儲的是有機溶液與碳?xì)湮飼r，爆炸性氣體/空氣會在產(chǎn)品上方形成。此外，還有可能發(fā)生不良?xì)怏w與蒸氣的釋放。由于必須避免這些情況，因此需要將儲罐密封。然而，需要將儲罐存放在常壓條件下，從而避免在對其灌裝或溫度升高時出現(xiàn)過壓，更為重要的是避免在排放產(chǎn)品時出現(xiàn)真空。大型儲罐尤其無法承受低壓。

大型化工儲罐氮封裝置工作原理
氮封系統(tǒng)可確保儲罐頂部空間處于惰性空氣保護(hù)與常壓控制之下。實現(xiàn)這一結(jié)果的方法之一是連續(xù)充入氮氣，這是一種相對簡單且安全的解決方案。但由于其不斷消耗氮氣，因此操作成本很高。
較為*做法是基于壓力的氮封工藝。一般來說，此類氮封系統(tǒng)由下列組件構(gòu)成：

•一只在任何時候需要時允許惰性氣體進(jìn)入儲罐的氮封閥或調(diào)節(jié)器；
•一只允許頂部空間氣體流出儲罐的泄氮閥、通風(fēng)裝置閥或蒸氣回收閥。
•一只用于防止儲罐出現(xiàn)過壓或真空的安全壓力/真空泄放閥（后者可導(dǎo)致儲罐內(nèi)爆，這種風(fēng)險會隨著儲罐尺寸的增大而提高）
•連接管與惰性氣體氣源

大型化工儲罐氮封裝置工作原理設(shè)備選型及維護(hù)的意義：
設(shè)計或維護(hù)不當(dāng)?shù)牡庀到y(tǒng)有可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。如果說所有的氮封系統(tǒng)均會出現(xiàn)這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶有活動組件、包裝與密封件的閥門容易發(fā)生故障。出現(xiàn)故障的壓力變送器會記錄錯誤的頂部空間壓力，從而導(dǎo)致氮氣消耗過高。當(dāng)?shù)忾y無法充分打開時，氮氣的流入量將會變得過低，從而導(dǎo)致頂部空間壓力下降，進(jìn)而造成儲罐內(nèi)爆或者空氣泄漏至儲罐當(dāng)中。如前所述，這些情況會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)存儲產(chǎn)品的不同，還會大大提高發(fā)生爆炸的風(fēng)險。