常壓儲(chǔ)罐壓力安全保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

胡潔

摘 ?要：本文介紹了常壓儲(chǔ)罐壓力安全保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過選取代表性的常壓儲(chǔ)罐，對(duì)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(jì)起到了參考指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：常壓儲(chǔ)罐;壓力;氮封

前言：揮發(fā)性有機(jī)化合物（以下簡(jiǎn)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(chǔ)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(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)，油品、化工品儲(chǔ)罐選用常規(guī)的立式拱頂罐，依據(jù)《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074-2014，甲B、乙A類液體化工品采用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，并設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)及密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體。

一、儲(chǔ)罐的安全保護(hù)

油品、化工品內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐通常配置氮?dú)饷芊庀到y(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(chǔ)罐附件針對(duì)不同物料制定相應(yīng)的壓力控制方案。

本文以常壓儲(chǔ)罐（以設(shè)計(jì)壓力-0.5/2.0kPaG為例）進(jìn)行研究分析。

1.氮?dú)饷芊?/p>

儲(chǔ)罐氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的作用主要是為了防止儲(chǔ)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?dú)獾难a(bǔ)充，不但會(huì)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(chǔ)罐的安全。

氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)包括氮?dú)庠?、氮?dú)夤芫€、氮封閥、罐內(nèi)壓力檢測(cè)等。氮封閥選用開-關(guān)型，以保證儲(chǔ)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(shí)，氮封閥打開向罐內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)?當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到氮封閥關(guān)閉壓力時(shí)，氮封閥關(guān)閉停止向罐內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)狻?/p>

考慮到當(dāng)?shù)忾y出現(xiàn)故障時(shí)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(shí)，使用限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

2.壓控排放

壓控排放系統(tǒng)的作用主要是為了防止儲(chǔ)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(shí)，通過罐頂壓控閥開啟向罐外排出氣體。

3.儲(chǔ)罐安全附件

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

（1）補(bǔ)壓工況

當(dāng)環(huán)境溫度驟降或大量出料時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部物料急劇收縮，為避免儲(chǔ)罐被抽癟，需要向儲(chǔ)罐補(bǔ)壓。氮封系統(tǒng)作為首道補(bǔ)壓措施，保證了儲(chǔ)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(shí)開啟時(shí)，若外界因素造成罐內(nèi)壓力會(huì)繼續(xù)下降，儲(chǔ)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(chǔ)罐內(nèi)部壓力降低至該值時(shí)，通過帶阻火器的呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)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(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部物料急劇擴(kuò)張，為避免儲(chǔ)罐被充爆，儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)關(guān)閉時(shí)，若外界因素造成罐內(nèi)壓力持續(xù)升高，儲(chǔ)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(chǔ)罐內(nèi)部壓力超過該值時(shí)，通過帶阻火器的呼吸閥外排。

當(dāng)儲(chǔ)罐周圍出現(xiàn)火情或超過設(shè)計(jì)流量的物料注入儲(chǔ)罐時(shí)，造成罐內(nèi)壓力瞬時(shí)升高，此時(shí)，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(chǔ)罐上設(shè)置事故泄壓設(shè)備，一般常規(guī)做法是在儲(chǔ)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(chǔ)罐殼頂不會(huì)受到損害，保證了儲(chǔ)罐的安全。緊急泄放閥的壓力設(shè)定值為1.8kPaG，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力升高至該值時(shí)，通過緊急泄放閥向罐外排氣，確保罐內(nèi)壓力不高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)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(chǔ)運(yùn)罐區(qū) VOCs 治理項(xiàng)目油氣連通工藝實(shí)施方案及安全措施指導(dǎo)意見》圖1， 帶氮封常壓儲(chǔ)罐（2.0kPa）各儲(chǔ)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(chǔ)罐 VOCs氣相支線靠近儲(chǔ)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和 GB/T 13347規(guī)定的測(cè)試要求，并出具第三方實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)罐的安全性能;另外通過合理設(shè)定壓力值來控制儲(chǔ)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?dú)鈸p耗和浪費(fèi)。隨著國(guó)家安全、環(huán)保、節(jié)能要求的不斷提升，規(guī)范及安監(jiān)對(duì)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(yùn)行，保護(hù)環(huán)境，儲(chǔ)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(chǔ)運(yùn)罐區(qū) VOCs 治理項(xiàng)目油氣連通工藝實(shí)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