胡潔

摘 ?要：本文介紹了常壓儲罐壓力安全保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計，通過選取代表性的常壓儲罐，對氮封閥、壓控閥、呼吸閥、緊急泄放閥的配置及壓力設(shè)定進(jìn)行了描述，為今后類似的工程設(shè)計起到了參考指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：常壓儲罐;壓力;氮封

前言：揮發(fā)性有機化合物（以下簡稱：VOCs）是導(dǎo)致大氣霧霾的主要原因物之一，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量和人民身體健康。根據(jù)中石化要求，儲罐宜采取罐頂氣相平衡線、罐頂隔熱或涂敷隔熱涂料等措施減少VOCs的排放[1]。

目前儲運設(shè)計，油品、化工品儲罐選用常規(guī)的立式拱頂罐，依據(jù)《石油庫設(shè)計規(guī)范》GB50074-2014，甲B、乙A類液體化工品采用內(nèi)浮頂儲罐，并設(shè)置氮氣密封保護(hù)系統(tǒng)及密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體。

一、儲罐的安全保護(hù)

油品、化工品內(nèi)浮頂儲罐通常配置氮氣密封系統(tǒng)、壓控排放系統(tǒng)、呼吸閥保護(hù)設(shè)施、緊急泄放閥保護(hù)設(shè)施，根據(jù)上述儲罐附件針對不同物料制定相應(yīng)的壓力控制方案。

本文以常壓儲罐（以設(shè)計壓力-0.5/2.0kPaG為例）進(jìn)行研究分析。

1.氮氣密封

儲罐氮氣密封系統(tǒng)的作用主要是為了防止儲罐出現(xiàn)負(fù)壓而從呼吸閥吸入空氣，以保持罐內(nèi)微正壓。氮氣的補充，不但會減少物料的損耗，防止空氣的污染，還可以保證物料的品質(zhì)和儲罐的安全。

氮氣保護(hù)系統(tǒng)包括氮氣源、氮氣管線、氮封閥、罐內(nèi)壓力檢測等。氮封閥選用開-關(guān)型，以保證儲罐氮封壓力的平穩(wěn)，正常氮封閥在0.2kPaG開啟，在0.5kPaG關(guān)閉。當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力低于氮封閥開啟壓力時，氮封閥打開向罐內(nèi)補入氮氣;當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到氮封閥關(guān)閉壓力時，氮封閥關(guān)閉停止向罐內(nèi)補入氮氣。

考慮到當(dāng)?shù)忾y出現(xiàn)故障時需要下線檢修，一般在氮封閥總管上設(shè)置旁路，旁路上設(shè)置限流孔板。當(dāng)?shù)忾y檢修時，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣。

2.壓控排放

壓控排放系統(tǒng)的作用主要是為了防止儲罐壓力升高過快而從呼吸閥排出罐頂氣至大氣，以保持罐內(nèi)微正壓。一般可以有壓控閥和單呼閥兩種。

壓控閥的壓力設(shè)定值為0.9kPaG，當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力高于壓控閥設(shè)定壓力時，通過罐頂壓控閥開啟向罐外排出氣體。

3.儲罐安全附件

除了氮封閥和壓控閥之外，常壓儲罐應(yīng)配置緊急泄放閥、呼吸閥等輔助附件。

（1）補壓工況

當(dāng)環(huán)境溫度驟降或大量出料時，儲罐內(nèi)部物料急劇收縮，為避免儲罐被抽癟，需要向儲罐補壓。氮封系統(tǒng)作為首道補壓措施，保證了儲罐內(nèi)部壓力維持在微正壓。

而當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，若外界因素造成罐內(nèi)壓力會繼續(xù)下降，儲罐還應(yīng)設(shè)置呼吸閥（吸氣）作為二道保護(hù)措施。呼吸閥的壓力設(shè)定值為-0.3kPaG，當(dāng)儲罐內(nèi)部壓力降低至該值時，通過帶阻火器的呼吸閥向罐內(nèi)補充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限（-0.5kPa）。

（2）超壓工況

當(dāng)環(huán)境溫度驟升或大量進(jìn)料時，儲罐內(nèi)部物料急劇擴(kuò)張，為避免儲罐被充爆，儲罐需要向外界排氣。壓控系統(tǒng)作為首道排氣措施，保證了儲罐內(nèi)部壓力維持在微正壓。

而當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉時，若外界因素造成罐內(nèi)壓力持續(xù)升高，儲罐還應(yīng)設(shè)置呼吸閥（呼氣）作為二道保護(hù)措施。呼吸閥的壓力設(shè)定值為1.35kPaG，當(dāng)儲罐內(nèi)部壓力超過該值時，通過帶阻火器的呼吸閥外排。

當(dāng)儲罐周圍出現(xiàn)火情或超過設(shè)計流量的物料注入儲罐時，造成罐內(nèi)壓力瞬時升高，此時，壓控閥和氮封閥已不能滿足事故狀態(tài)下的排放需求，因此還應(yīng)在儲罐上設(shè)置事故泄壓設(shè)備，一般常規(guī)做法是在儲罐頂部設(shè)置緊急泄放閥。緊急泄放閥在事故超壓工況下開啟，儲罐殼頂不會受到損害，保證了儲罐的安全。緊急泄放閥的壓力設(shè)定值為1.8kPaG，當(dāng)儲罐內(nèi)部壓力升高至該值時，通過緊急泄放閥向罐外排氣，確保罐內(nèi)壓力不高于儲罐的設(shè)計壓力上限（2.0kPa）。

4.壓力設(shè)定方案

根據(jù)中石化《石油化工儲運罐區(qū) VOCs 治理項目油氣連通工藝實施方案及安全措施指導(dǎo)意見》圖1， 帶氮封常壓儲罐（2.0kPa）各儲罐附件定壓值示例見下圖。

二、其它保護(hù)措施

1.阻火器

阻火器是阻止火焰蔓延和防止因回火而引起爆炸的安全裝置。它允許物料流通，但是阻止火焰的通過[2]。

儲罐 VOCs氣相支線靠近儲罐位置、廢氣處理裝置入口等必須設(shè)置阻爆轟型阻火器，型阻火器須通過現(xiàn)行的 ISO16852 國際標(biāo)準(zhǔn)和 GB/T 13347規(guī)定的測試要求，并出具第三方實驗驗證文件。

阻爆轟型阻火器兩端宜設(shè)置切斷閥，并應(yīng)根據(jù)氣象條件和油氣性質(zhì)設(shè)置清堵、防凍措施。

2.在線氧含量分析儀

若廠區(qū)設(shè)置油氣處理或者回收裝置，應(yīng)在廠區(qū)收集總管上設(shè)置在線氧含量分析儀，用于判斷儲罐氮封系統(tǒng)的可靠性，并滿足后續(xù)油氣處理或回收設(shè)施的安全性。

三、結(jié)語

綜上所述，根據(jù)規(guī)范設(shè)置儲罐壓力保護(hù)系統(tǒng)中各閥（氮封閥、壓控閥、呼吸閥、緊急泄放閥），可以保障儲罐的安全性能;另外通過合理設(shè)定壓力值來控制儲罐內(nèi)的壓力，能夠避免各閥設(shè)定壓力的交集，產(chǎn)生不必要的氮氣損耗和浪費。隨著國家安全、環(huán)保、節(jié)能要求的不斷提升，規(guī)范及安監(jiān)對罐區(qū)安全系統(tǒng)管控也越來越嚴(yán)格，為保證罐區(qū)的安全運行，保護(hù)環(huán)境，儲罐壓力保護(hù)系統(tǒng)的合理配置將推廣普及。

參考文獻(xiàn)

[1] 《石油化工儲運罐區(qū) VOCs 治理項目油氣連通工藝實施方案及安全措施指導(dǎo)意見》，2016年10月25日

[2] 姚建軍 廣州化工 2013（10）：41-20