一、石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖附件核心功能作用儲罐氮封控制原理

氮封裝置主要用于儲罐頂部，維持儲罐的微正壓，隔離物料與外界接觸，減少物料的揮發和浪費，保護儲罐安全。在儲罐上設置氮封系統, 維持罐內氣相空間壓力在0.2-0.5kPa, 當氣相空間壓力高于0.5kPa 時, 氮封閥關閉, 停止氮氣供應; 當氣相空間壓力低于0.2kPa 時,氮封閥開啟, 開始補充氮氣, 保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣, 防止形成爆炸性氣體。

儲 罐 氮 封 系 統 使 用 “的 氮 氣 純 度 不 宜 低 于99.96% , 氮氣壓力宜為0.5~0.6 MPa。ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調節閥（氮封閥），是一種無須外來能源，利用被調介質自身的壓力變化達到自動調節和穩定閥后壓力為設定值的節能型壓力調節閥。該閥壓力設定在指揮器上實現，方便、快捷，壓力設定值在運行中也可隨意調整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式壓力調節閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。它廣泛應用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業部門中用作生產過程的自動調節。

■結構與原理

ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調節閥是由指揮器、調節閥、執行機構和閥后接管四部分組成。（見圖一）工作原理：介質以所示箭頭方向進入閥體，一路經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，節流后的壓力流向閥后，并通過導壓管引入指揮器執行機構。當閥后壓力高于設定壓力時，其壓力作用在指揮器薄膜有效面上產生一個推力帶動指揮器閥芯關閉，切斷引入主閥執行機構膜室中的壓力，使主閥閥芯關閉，閥后壓力隨之降低。當閥后壓力低于設定值時，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行機構膜室產生推力，使主閥閥芯打開，閥后壓力隨之升高。如此往復，保持閥后壓力為設定值。

2 儲罐氮封的設置要求

是否設氮封設施和氮封閥參考如下規定：

1）SH/T3007《石油化工儲運系統罐區設計規范》第4.2.5條“其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲存需要時，可以選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于100m3的臥式儲罐，但應采取下列措施之一：

①設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，密閉收集處理罐內排出的氣體；

②設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統，控制儲存溫度低于閃點5℃及以下"。第4.2.10條“儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐不應大于10000m3，且應設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統"。

2）《石油化工儲運罐區VOCs治理項目指導意見》規定：“甲B、乙A類中間原料儲罐、芳烴類儲罐、輕污油儲罐、酸性水罐、排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需對排放氣體進行收集治理的儲罐應設置氮氣密封系統"。

3）其他為防止儲罐揮發性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全或防止儲罐內物料與氧接觸氧化或發生化學反應等場合。

3 儲罐氮封工藝流程

① 在每臺儲罐上設置先導式氮封閥組和限流孔板旁路, 正常情況下使用氮封閥組維持罐內氣相空間壓力在0.2 ~0.5kPa, 當 氣 相 空 間 壓 力 高 于 0.5kPa時, 氮封閥關閉, 停止氮氣供應; 當氣相空間壓力低于0.2kPa 時, 氮封閥開啟, 開始補充氮氣; 當氮封閥需要檢修或出現故障時, 使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣, 壓力高于1.5kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥外排 (短時間連續補充氮氣) 。

② 當氮封閥因故障失靈不能及時關閉, 造成罐內壓力超過1.5kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥外排;當氮封閥因故障失靈不能及時開啟, 造成罐內壓力降低至-0.3kPa 時, 通過帶阻火器的呼吸閥向罐內補充空氣, 確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限(-0.5kPa) 。

③ 為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放,應在儲罐上設置緊急泄放閥, 緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限 (2.0kPa) 。

④ 當需要使用限流孔板旁路補充氮氣時, 流量宜等于油品出罐流量, 氮氣管道的管徑為DN50mm,氮氣的操作壓力為0.5MPa。
⑤ 若在相同油品儲罐之間設置有氣相連通管道,每臺儲罐氣相出口管道均應設置阻火器, 以防止事故擴大。
⑥ 阻火器應選用安全性能滿足要求的產品, 且阻力降不應大于0.3kPa。

4 氮封系統示意流程圖

下面圖-1是固定頂罐的一種簡單氮封方式。在這種設計中，氮封閥的設定值和呼吸閥的呼及吸的設定值需合理選擇，氮封閥的設定值介于二者之間，呼吸閥設定值的大小會影響氮氣的消耗量。對于常壓罐或容器，還可以采用圖-2的方式，通過進口（氮氣進）和出口（氣相放空）的壓力控制實現氮封。在罐內總是保持一定的壓力，最高不超過10KPa（表壓）。文依據SH/T 3007、AQ 3053、GB 50160、API 2000 規范，針對帶氮封常壓固定頂儲罐，明確氮封系統、呼吸閥、泄壓人孔的功能作用、整定壓力取值標準、分級匹配邏輯及設計禁忌，統一工程設計、安裝校驗、運維整定標準，規避壓力動作紊亂、儲罐吸癟鼓脹、油氣泄漏、氮氣浪費等問題。常壓儲罐通用設計壓力基準：正壓≤+6900Pa，負壓≥-2900Pa。

石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖

1. 氮封系統

氮封系統為儲罐常態密閉保護裝置，核心作用是維持罐內穩定微正壓，隔絕外界空氣侵入罐內，有效防止介質氧化變質、含水介質受潮失效，同時抑制揮發性介質油氣逸散，降低罐內可燃氣體濃度，規避燃爆風險。

儲罐出料、降溫導致罐內壓力微降時，系統自動補入氮氣穩壓；罐內壓力正常或偏高時，自動停止補氣，為呼吸閥壓力調節預留工況空間。

2. 呼吸閥（含阻火結構）

5.1.3下列儲罐通向大氣的通氣管上應設呼吸閥:

a)儲存甲B、乙類液體的固定頂儲罐和地上臥式儲罐;

b)采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統的儲罐。

呼吸閥是儲罐正常工況第一道壓力保護裝置，由正壓閥（呼出）+ 負壓閥（吸入）兩套閥盤組成，安裝于罐頂氣相最高位置。適配儲罐進出料、環境溫差變化引發的罐內氣相膨脹與收縮工況。

正壓工況下，罐內壓力超閾值時自動開啟排氣，釋放罐內多余壓力；

負壓工況下，罐內壓力過低時自動開啟吸氣，平衡罐內負壓。

正常氮封穩壓工況下呼吸閥保持閉合，可大幅降低氮氣消耗量，同時阻斷外部火源、雜物進入罐內，兼具調壓、密閉、阻火多重作用。

3. 泄壓人孔（重力式緊急泄放閥）

泄壓人孔為儲罐事故級冗余安全保護裝置，是呼吸閥失效后的防護設備，常態閉合，不參與常規壓力調節。僅在呼吸閥堵塞、結晶、卡滯、結冰失效，或進出料、異常溫升導致罐內壓力急劇超限的事故工況下，瞬時開啟快速泄壓、補壓，防止儲罐超壓鼓脹、負壓吸癟變形、開裂泄漏，同時兼具罐頂檢修人孔的使用功能，是儲罐安全防護的最后一道屏障。

二、石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖整定壓力取值

所有整定壓力嚴格遵循逐級動作、分層防護、預留裕度、互不干涉核心原則，動作順序固定，杜絕工況紊亂，所有取值均在儲罐設計壓力范圍內，預留安全偏差余量。

1. 氮封系統壓力

僅設置穩壓維持壓力，無啟閉泄壓壓力，核心為罐內微正壓穩壓，通用整定區間：+200Pa～+800Pa。常規化工可燃介質儲罐優選整定：+300Pa～+500Pa。介質易揮發、氧含量嚴控場景取上限值，儲罐罐壁剛度較小、薄壁儲罐取下限值。

強制要求：氮封穩壓壓力必須低于呼吸閥正壓開啟壓力，避免氮氣持續補氣導致呼吸閥頻繁起跳，造成氮氣浪費和設備損耗。

2. 呼吸閥整定壓力

作為常規調壓核心設備，壓力區間介于氮封穩壓壓力與泄壓人孔開啟壓力之間，通用合規整定區間：

正壓開啟壓力：+1000Pa～+1500Pa

負壓開啟壓力：-800Pa～-1200Pa

經典配套整定參數：氮封+400Pa、呼吸閥正壓+1200Pa、負壓-1000Pa，適配絕大多數常溫常壓氮封儲罐。

3. 泄壓人孔整定壓力

作為事故備用保護，開啟壓力需避開常規工況波動區間，高于呼吸閥動作壓力、低于儲罐極限設計壓力，通用合規整定區間：

正壓開啟壓力：+2500Pa～+4000Pa（≤儲罐設計正壓6900Pa）

負壓開啟壓力：-1800Pa～-2500Pa（≥儲罐設計負壓-2900Pa）

經典配套整定參數：正壓+3000Pa、負壓-2000Pa，適配上述常規氮封、呼吸閥組合工況。

■石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖主要參數及主要性能指標見表一 表一

■石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖壓力調節范圍見表二 表二

■主要零件材料見表三 表三

■石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖外形尺寸見表四、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指定標準制造，如：ANSI，JIS，DIN等標準。
2）接管根據用戶需要配置

■石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖產品重量見表五 表五 單位：Kg

■石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖安裝、維護與調試

1、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，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）安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

（4）閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導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）介質流動方向應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致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應在環境溫度-25～+55℃場所使用。

（6）為使自控系統失靈或檢修閥門時，仍能連續生產，應設置旁路閥。

2、維護：

（1）清洗閥門：對清洗一般介質，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質，首先要了解其性質，在選用相應的清洗辦法。

（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示將來可能發生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據檢驗結果，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。組裝后應按產品出廠測試項目與方法調試，并在這期間，可更準確地調整填料壓緊力與閥芯關閉位置。

3、調試

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

三、石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖整套附件壓力分級動作邏輯

1. 正壓逐級動作順序

氮封穩壓（+400Pa）→ 呼吸閥正壓開啟泄壓（+1200Pa，常規工況調壓）→ 泄壓人孔正壓開啟緊急泄壓（+3000Pa，事故工況）→ 儲罐設計正壓極限（+6900Pa，安全紅線）

2. 負壓逐級動作順序

氮封自動補氣穩壓（+400Pa）→ 呼吸閥負壓開啟吸氣（-1000Pa，常規工況調壓）→ 泄壓人孔負壓開啟緊急補壓（-2000Pa，事故工況）→ 儲罐設計負壓極限（-2900Pa，安全紅線）

四、石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖整定壓力確定

1. 分級獨立動作原則：常態僅氮封系統工作，穩定罐內微正壓；常規壓力波動由呼吸閥獨立調節；泄壓人孔僅在前置設備失效時啟動，三者工況互不重疊，杜絕設備誤動作、頻繁動作。

2. 偏差裕度預留原則：所有附件整定壓力需考慮設備出廠壓力誤差、環境溫度影響、密封老化偏差，嚴禁將泄壓人孔開啟壓力貼合儲罐設計極限壓力設置，防止設備未動作、儲罐已變形損壞。

3. 工況適配修正原則：儲存易結晶、易凝、高粘度介質的儲罐，呼吸閥易堵塞卡滯，需適當拉大呼吸閥與泄壓人孔的壓力區間裕度；低溫嚴寒地區必須選用防凍型呼吸閥，避免結冰失效導致壓力失控。

4. 參數匹配禁忌原則：嚴禁氮封穩壓壓力高于呼吸閥正壓開啟壓力，杜絕呼吸閥長期起跳漏氣；嚴禁泄壓人孔開啟壓力低于呼吸閥開啟壓力，避免事故保護設備替代常規設備工作，喪失冗余防護意義。

5. 雙參數校核原則：附件選型與整定不僅需匹配壓力參數，還需按最大進出料流量、熱脹冷縮氣量核算呼吸閥、泄壓人孔通氣量，避免壓力達標但通氣能力不足，導致儲罐超壓、負壓失效。

五、石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖常見錯誤做法

? 氮封設定壓力高于呼吸閥正壓開啟壓力：氮封一補氣，呼吸閥持續起跳，氮氣大量浪費。

? 泄壓人孔整定壓力低于呼吸閥：正常波動泄壓人孔先開，喪失冗余設計意圖。

? 泄壓人孔開啟壓力等于儲罐設計壓力：考慮附件誤差，有可能儲罐先變形，附件還沒打開。

? 負壓保護只靠氮封閥：氮封閥補氣能力有限，出料量大時來不及補氣，必須靠呼吸閥負壓保護。

六、石油化工儲運罐區氮封系統示意流程圖一句話總結

氮封維持罐內微正壓防空氣侵入；

呼吸閥負責正常進出料、溫度變化的壓力平衡（第一道保護）；

泄壓人孔是呼吸閥失效后的事故泄壓后備（第二道保護）。