環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案 當(dāng)前VOCs 治理仍然存在一些突出問題,必須加快解決,同時(shí)也點(diǎn)出揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐收集處理效率低下等突出問題。如何提高收集效率是VOCs末端治理環(huán)節(jié)存在的一個(gè)難點(diǎn),提出的舉措是“聚集治污設(shè)施三率,提升綜合治理效率"。針對(duì)儲(chǔ)罐尾氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的疑難問題,如氮封閥的放置,儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力,儲(chǔ)罐附件的定壓,收集管路的壓控等典型問題,從多個(gè)角度進(jìn)行分析,并提出解決方案。
環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案 問題:有的單位的儲(chǔ)罐氮封閥沒有安裝在罐頂而是裝在了儲(chǔ)罐底部,說是方便檢查維修,但實(shí)際上多數(shù)安裝在儲(chǔ)罐底部的氮封閥,氮封效果不好,不能隔絕空氣。經(jīng)常有設(shè)計(jì)人員問氮封閥能不能裝在儲(chǔ)罐底部的問題。 下面來分析一下氮封閥安裝在儲(chǔ)罐頂部還是儲(chǔ)罐底部的問題。 1、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案儲(chǔ)罐氮封的作用 1)氮封的主要作用是隔絕空氣。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存的物料被泵抽出和(或)由于外界溫度降低,使儲(chǔ)罐內(nèi)氣體冷卻收縮時(shí),氮封系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)入氮封氣,用氮封氣使儲(chǔ)罐內(nèi)維持一定正壓力,阻止空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi),防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料與空氣接觸,從而防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料與空氣中的水分和氧氣接觸而被污染變質(zhì);氮封也是一種安全措施,能有效防止儲(chǔ)罐內(nèi)部形成爆炸性氣體、抑制硫化亞鐵自燃; 2)其次是可以減少物料的揮發(fā)。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低時(shí),可以通過補(bǔ)充氮?dú)庋a(bǔ)償液面上的靜壓力,從而在一定程度上減少了物料的揮發(fā)損耗。 2、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案封閥能否正常工作的關(guān)鍵點(diǎn) 氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵不在于氮封閥是安裝在罐頂還是罐底,關(guān)鍵點(diǎn)是氮封閥測(cè)取的壓力信號(hào)是否能真實(shí)反映儲(chǔ)罐內(nèi)的工作壓力,也就是氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)的位置是否合適的問題。 氮封裝置在當(dāng)前閥門行業(yè)中起到的作用不可估量,因?yàn)榈忾y組成以及各部分不同的作用,在成熟的技術(shù)條件下,氮封裝置的貯罐內(nèi)成品油上端覆蓋氮?dú)?,具有一定的壓力值,在通過氮封之后,可使得保護(hù)裝置加以控制,在閥門出液放油的時(shí)候貯罐內(nèi)液位下降,而供氮調(diào)節(jié)閥開度增大,在向貯罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)馐箟毫υ黾拥皆O(shè)定值為止,接下去閥門在工作中進(jìn)液閥開啟進(jìn)油之后,閥門液位會(huì)上升,而氣相部分容積減小,氮?dú)鈮毫ι仙谑切沟玫恼{(diào)節(jié)閥門在壓力控制器的調(diào)節(jié)下開啟,從而更好的對(duì)閥門中的氮?dú)膺M(jìn)行排放以便于使得氮?dú)鈮毫档偷皆O(shè)定值,需要注意的是,為了使氮封閥一類產(chǎn)品在工作運(yùn)行中更加安全,也為了確保儲(chǔ)罐安全,我們?cè)诎惭b中務(wù)必還需要在罐頂安裝一個(gè)呼吸閥,這樣可以使氮封裝置運(yùn)行更為可靠。 氮封閥在使用過程中除了需要對(duì)操作過程進(jìn)行規(guī)范之外,對(duì)于日常的檢修維護(hù)與保養(yǎng)來說都是*的環(huán)節(jié),為了保證氮封閥在運(yùn)行過程中的靈敏可靠,安排合適的日常維護(hù)保養(yǎng)就需要結(jié)合很多技巧來進(jìn)行。 氮封閥是一種采用被調(diào)介質(zhì)自身動(dòng)能來工作的閥門,對(duì)于閥門保持前后端壓力恒定是比較關(guān)鍵的,對(duì)于維護(hù)工作必須定期進(jìn)行,無論有無發(fā)現(xiàn)問題都必須做好相應(yīng)的記錄,尤其在檢查閥門的動(dòng)作上要觀察其閥門動(dòng)作是否靈敏,在控制信號(hào)變化時(shí)候有沒有及時(shí)變化都是需要觀察維護(hù)的要點(diǎn)之一。通常一些場(chǎng)合對(duì)于氮封閥這樣產(chǎn)品來說也會(huì)半年進(jìn)行一次檢修,主要目的在于確認(rèn)閥門工作狀態(tài)的良好性。 環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封閥日常維護(hù)保養(yǎng) 氮封閥的設(shè)備工藝流程上其主要還是將空氣通過螺桿空壓機(jī)加壓,在壓力增加之后可以達(dá)到工藝指標(biāo)所規(guī)定的壓力值,然后通過制氮機(jī)制得99.5%的氮?dú)猓佥斔腿绲獨(dú)夤?,在氮?dú)饨?jīng)過指揮器進(jìn)行減壓之后可以輸入甲醇儲(chǔ)罐,從而從技術(shù)上起氮封的作用,氮封閥的名稱也由此而來,而當(dāng)前行業(yè)中的氮封裝置大多都是類似的工藝原理。目前氮封裝置主要用于輸送連續(xù)的天然氣采輸以及城市地區(qū)中的石油、化工、冶金、煤氣等相關(guān)等工業(yè)生產(chǎn)單位,一些行業(yè)中不少的氮封裝置壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)更多的從用戶角度出發(fā)能很好的從快捷、省力、方便的基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)設(shè)定。氮封裝置壓力低于設(shè)定值,通過PCV閥補(bǔ)氣,壓力高于設(shè)定值,通過正壓罐排氣。 環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封裝置閥類產(chǎn)品特點(diǎn): 1、反應(yīng)特別靈敏,極小的壓力(如50mm水柱的壓力)或極小的壓力變化都可以感染出來。 2、控制度比ZZY型自力式高1倍左右,故適合在控制度高的場(chǎng)合使用。 3、減壓比特別大,例如閥前0.8Mpa,閥后50mmH2O,壓差比良好 4、壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn),因而方便、快捷、省力、省時(shí)且可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。 5、對(duì)同一臺(tái)閥而言,調(diào)節(jié)范圍比ZZY型自力式廣。 3、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封閥引壓管取壓源點(diǎn)的位置對(duì)氮封閥測(cè)壓的影響 1)如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在罐頂,測(cè)取的是罐頂壓力,則氮封閥安裝在罐頂與罐底對(duì)于氮封閥的控制沒有多少差別性,差別只在于測(cè)到的壓力與儲(chǔ)罐內(nèi)壓力有個(gè)罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題,這個(gè)靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的。這個(gè)引壓管的靜壓差Δp=ρgh,引壓管的氮?dú)饷芏入S溫度變化而變化,按一天之內(nèi)最多溫度變化10℃考慮,一天之內(nèi)引壓管的氮?dú)饷芏茸兓试?.6%以內(nèi),這個(gè)變化率對(duì)氮封閥的控制不會(huì)有什么影響;對(duì)于季節(jié)溫度變化引起氮?dú)饷芏茸兓a(chǎn)生的對(duì)氮封閥的控制影響,可以根據(jù)每個(gè)季度的平均氣溫調(diào)整一下零點(diǎn)壓力。 2)如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上,測(cè)取的是管道壓力,則氮封閥安裝在罐頂與罐底對(duì)于氮封閥的控制就有差別性了。因?yàn)橛袀€(gè)氮封閥后管道阻力降的問題,取壓源點(diǎn)的壓力與罐內(nèi)壓力差了靜壓差與阻力降之和,這個(gè)靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的,但是這個(gè)管道阻力降的影響不能忽略,這個(gè)阻力降跟管道當(dāng)量長度是正比關(guān)系,跟流量平方是正比關(guān)系,跟管徑的五次方是反比關(guān)系,這個(gè)阻力降的大小會(huì)影響到氮封閥的控制。 4、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案對(duì)氮封閥控制的影響 《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3007-2014推薦的儲(chǔ)罐充氮量如下表:
以DN50~DN250管道為例,分別計(jì)算氮封閥后氮?dú)饬髁?00 Nm3/h~2500 Nm3/h、管長1m、10~25m(差不多就是氮封閥安裝在儲(chǔ)罐底部時(shí)氮封閥后的管道長度)的管道阻力降。計(jì)算結(jié)果如下表:
從上表可以看出,管徑對(duì)阻力降的影響比較大,當(dāng)管徑取DN50、DN80、DN100時(shí),阻力降數(shù)值相對(duì)氮封閥的設(shè)定壓力值就比較大了。 當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上時(shí),氮封閥后的管道阻力降越小對(duì)氮封閥控制的影響就越??;當(dāng)?shù)忾y后的管道阻力降接近或超過氮封閥的設(shè)定壓力值(表壓)時(shí),對(duì)氮封閥控制的影響就比較大了。 下面來分析一下,當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上時(shí),氮封閥后的管道阻力降對(duì)氮封閥控制的影響。 a) 采用開-關(guān)型氮封閥 當(dāng)儲(chǔ)罐往外付出和(或)由于外界溫度降低時(shí),儲(chǔ)罐壓力就降低,當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)定開啟壓力(一般取200Pa(G))氮封閥就打開,此時(shí)閥后管道就有了阻力降,當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力高于氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力(一般取500Pa(G))氮封閥就關(guān)閉,但此時(shí)實(shí)際上儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力沒有達(dá)到氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力;氮封閥關(guān)閉后阻力降沒有了,取壓源點(diǎn)壓力又回到低于氮封閥設(shè)定開啟壓力,氮封閥又打開補(bǔ)氮……如此反復(fù)循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲(chǔ)罐降壓速度時(shí),儲(chǔ)罐壓力就繼續(xù)降低,有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力(-300Pa(G)),此時(shí)呼吸閥吸入空氣,影響了儲(chǔ)罐氮封效果。 b) 采用自力式型氮封閥 當(dāng)儲(chǔ)罐往外付出和(或)由于外界溫度降低時(shí),儲(chǔ)罐壓力就降低,當(dāng)取壓源點(diǎn)的壓力降低到氮封閥設(shè)定壓力(一般取300Pa(G))氮封閥就打開,自力式氮封閥會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度,使取壓源點(diǎn)的壓力自動(dòng)平衡到低于氮封閥設(shè)定壓力(一般取300Pa(G)),使氮封閥一直處于補(bǔ)氣狀態(tài),但此時(shí)氮封閥的補(bǔ)氣速度不一定趕上儲(chǔ)罐降壓速度。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲(chǔ)罐降壓速度時(shí),儲(chǔ)罐壓力就繼續(xù)降低,有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力(-300Pa(G)),此時(shí)呼吸閥吸入空氣,影響了儲(chǔ)罐氮封效果。
從氮封閥維護(hù)的角度來說我們需要熟知如運(yùn)輸和保管、定期檢修和加油、檢查支撐情況、安全運(yùn)行的檢查、消除應(yīng)力、清除或防止異物進(jìn)入、定期檢查氣源和電源等一些步驟和技巧,而從日常維護(hù)來講又可以分成定期維護(hù)和巡回檢查,下面來講講通過維護(hù)部件角度出發(fā)的幾個(gè)技巧要點(diǎn)
環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案儲(chǔ)罐氮封閥裝在罐頂還是裝在罐底部的問題產(chǎn)品特點(diǎn)(1)不用外加能源,能在無電、無氣的場(chǎng)合工作,既方便又節(jié)約能源。 (2)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(jìn)行。 (3)壓力檢測(cè)膜片有效面積大,設(shè)定彈簧剛度小、動(dòng)作靈敏、裝置工作平衡。 (4)采用無填料設(shè)計(jì),閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。 (5)供氮裝置采用指揮器操作,減壓比可達(dá)100:1,減壓效果好、控制精度高。 (6)需在罐頂設(shè)置呼吸閥。 (7)呼吸閥制止了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。 三、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案主要技術(shù)參數(shù)公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 |
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閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 額定流量系數(shù)Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 | 壓力調(diào)節(jié)范圍 | 0.5~70 20~120 60~400 300~700 500~1000 KPa | 公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | 被調(diào)介質(zhì)溫度 | 80、200 ℃ | 流量特性 | 快開型 | 調(diào)節(jié)精度 | ≤5% | 允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | 薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | 允許泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV級(jí) | 閥蓋形式 | 標(biāo)準(zhǔn)型 (整體式) | 壓蓋型式 | 螺栓壓緊式 | 密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料 | 閥芯形式 | 單座型閥芯 | 流量特性 | 直線性 |
四、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案 主要外形圖五、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案 主要外形尺寸公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
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L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 | H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 | H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 | A | 310 | 400 |
5、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案結(jié)論
氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)的位置是否合適是氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵。氮封閥無論是裝在罐頂還是罐底,取壓源點(diǎn)要選取在罐頂,取壓源點(diǎn)離氮封進(jìn)氣口適當(dāng)距離,0.8m以上為好,不要在氮封閥后管道上取壓;如果取壓源點(diǎn)要選取在氮封閥后管道上,氮封閥后管道就要選取合適的管徑,使管道阻力降相對(duì)于氮封閥的設(shè)定壓力(表壓)要比較小,否則就會(huì)影響氮封閥的控制,這也是大多數(shù)儲(chǔ)罐氮封效果不好的原因。 氮封閥最好不要安裝在罐底部。設(shè)計(jì)規(guī)范也是要求氮封閥安裝在罐頂?shù)摹!妒突す迏^(qū)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3條要求“氮封閥應(yīng)安裝在盡量靠近罐頂入口的氣管線上,外取壓管線的取源點(diǎn)宜設(shè)在罐頂,以便檢測(cè)罐內(nèi)的真實(shí)壓力"。當(dāng)?shù)忾y安裝在罐底部時(shí),要考慮罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題,這個(gè)靜壓差的影響要通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除。 6、環(huán)保治理末端VOCs氮封閥裝置優(yōu)化方案安裝位置的其他影響 1)如果氮封閥裝在罐頂,就沒有閥后積液的問題;如果氮封閥裝在罐底部,就要考慮閥后凝液的排放問題,其中最主要的問題還是一些腐蝕性介質(zhì)的凝液對(duì)氮封閥的閥芯和閥座有腐蝕作用,會(huì)影響氮封閥的密封性。 2)至于考慮氮封窒息滅火要求把氮封閥裝在罐底,那是某些消防人士自己拍腦袋想出來的,并無進(jìn)行過科學(xué)論證。 |