儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例

一、 儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例什么是氮封？

氮封，顧名思義，就是用氮氣在儲罐內部的氣相空間（即液體上方的空間）形成一層隔絕性的保護氣罩，并維持一個恒定的微正壓。它不是一個一次性的動作，而是一套連續、自動運行的壓力控制系統。

氮封系統或其他惰性氣體保護措施，是保障儲罐安全的重要防線，能夠有效預防火災和爆炸事故的發生。然而，在實際應用中，一些企業，特別是精細化工領域的企業，在儲罐氮封系統的設置和管理方面，還存在著不少亟待解決的問題。在化工廠、油庫的罐區，矗立著無數巨大的儲罐，它們儲存著各類揮發性、易燃性或易氧化的液體。在這些儲罐的內部，活躍著一位看不見的“守護神”——氮封系統。它無聲無息，卻是保障儲罐安全、減少產品損耗、防止環境污染的關鍵技術。



011.儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例氮封系統的重要性

1.1 【 問題與隱患 】

目前儲罐氮封系統存在諸多問題，包括未安裝系統、設計不當、壓力控制不良和未設置報警裝置等，這些均構成安全隱患。首先，一些應采用氮封的儲罐卻未配備相應的氮封系統。其次，后期增設的氮封系統往往未經專業設計，導致系統無法正常使用。此外，氮封系統的壓力控制也是一個突出問題。例如，進儲罐前的氮氣管線缺乏自力式調節閥和壓力表，或者壓力表選型過大，僅依靠手動閥門調節進氣量，無法有效監控氮封壓力。同時，氮封氣源未采用壓力分程控制，或自力式調節閥選型不當，造成氮封壓力過高或過低，影響系統正常使用。另外，氮氣管線或儲罐上未設置壓力遠傳和報警裝置，也使得壓力控制變得困難。此外，氮氣管線上的安全設施不足，如缺乏止回閥，以及儲罐頂部未設置緊急泄放人孔或緊急泄放閥等保護措施，都是潛在的安全隱患。最后，由于氮封壓力的不穩定或出于節約成本考慮，有時會將氮氣管線閥門關閉，導致氮封系統未投用，從而無法發揮其應有的安全保障作用。

1.2 【 標準與規范 】

國家標準明確了需設置氮氣保護系統的儲罐類型，確保儲罐的安全儲存。例如，《石油化工企業設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）就明確指出，當單罐容積小于或等于5000m3的內浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施。此外，對于儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐，同樣需要設置氮氣保護。《精細化工企業工程設計防火標準》（GB 51283-2020）也規定了氮氣保護的應用場景，當采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應采用氮氣或惰性氣體密封措施。《石油庫設計規范 》（GB 50074-2014）也詳細列出了需要設置氮氣密封保護系統的場景。



022.儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例氮封系統設置指南

2.1 【 合理設置要點 】

氮封系統的設計需專業計算，確保壓力穩定并配備必要的監控與保護裝置。采用氮封的儲罐通常為常壓或低壓罐，因此確保儲罐氮氣壓力穩定至關重要。在化工標準《氣封的設置》（HG/T 20570.16-1995）中，明確規定了氮氣供氣量的計算方法。然而，規范中提供的補氣量僅為經驗值，實際工作中需結合具體情況進行精確計算，以確定合適的氮氣管徑和氮封閥型號。此外，《石油化工儲運系統罐區設計規范》（SH/T 3007-2014）也給出了氮氣保護儲罐的操作壓力建議，范圍為0.2Kpa至0.5Kpa。

2.2 【 管理與維護 】

企業需制定詳細操作規程，強化人員培訓與設備檢查，確保氮封系統的長期穩定運行。為確保氮封系統的持續有效運行，企業需采取一系列管理措施。首先，在操作規程中詳細制定氮封系統的操作流程和安全規范，明確壓力控制范圍、報警閾值，以及偏離正常工況時的應對措施。同時，對相關操作人員進行專業培訓，確保他們熟悉并能夠正確執行這些規程。此外，日常巡檢也是的一環，必須將氮封系統的各項運行參數和設備狀態納入巡檢范圍，確保任何問題都能得到及時發現和處理。最后，企業還需定期對呼吸閥、壓力表等關鍵設備進行檢查和檢驗。通過這些措施，可以進一步保障氮封系統的安全穩定運行。

為什么是氮氣？
因為氮氣是惰性氣體，化學性質穩定，不易與其他物質發生反應。它既不支持燃燒，也不會與儲存的介質發生化學作用，是理想的“保護神”。



二、儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例 氮封系統的核心工作原理：動態平衡

氮封系統的工作原理可以概括為 “呼吸”與“補償” 的動態平衡過程，其核心組件是氮封閥和呼吸閥。下圖清晰地展示了這一自動控制流程：

這個過程自動進行，無需人工干預，確保了儲罐在任何工況下都能與外界空氣隔絕。

工作原理：

供氮裝置（見圖1），將設在罐頂的取壓點的介質經導壓管引入檢測機構(7)，介質在檢測元件上產生一個作用力與與彈簧(8)、預緊力相平衡。 當罐內壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，平衡破壞，使指揮器閥芯(6)，打開，使閥前氣體經減壓閥(5)，節流閥(4)、進入主閥執行機構(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內充注氮氣；當罐內壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，關閉指揮器閥芯(6)、由于主閥執行機構中的 彈簧作用，關閉主閥，停止供氮。

在儲罐上設置氮封系統裝置，用于維持罐內氣相空間壓力。假設：供氮閥壓力是 1.2KPa（可根據實際工 況需求選擇壓力設定點），當氣相空間壓力高于 1.4KPa 時，供氮閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。假設：泄氮閥壓力設定點是 3KPa（可根據實際工況需求 選擇壓力設定點）,當氣相空間壓力高于 3KPa 時，泄氮閥開啟，泄放罐內壓力至 3KPa 以內。氮封系統裝 置主要起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作用。 儲罐氮封系統裝置使用的氮氣純度不宜低于 99.96%，可根據實際現場工況及用途選擇合適氮封系統裝置。

供氮閥：

指揮器操作自力式壓力調節閥，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。

泄氮閥：

◇ 一般供氮氣壓力在 3×10^5-10×10^5Pa 之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致
◇ 一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影 響設備的使用壽命。
◇ 該裝置廣泛應用于化工、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。

泄氮裝置（見圖2），該裝置采用內反饋結構，介質直接經閥蓋進入檢測機構(2)，介質在檢測元件上產生一個作用力與預設彈簧(3)預緊力相平 衡。當罐內壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。



三、 儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例為何要使用氮封？四大核心作用

安全保障（首要目的）

防爆阻燃：對于儲存苯、汽油、丙酮、醇類等易燃易爆液體的儲罐，其揮發出的氣體與空氣混合后，極易形成爆炸性環境。氮封系統將空氣（氧氣）隔絕在外，使氣相空間始終處于惰性環境，從根本上消除了爆炸和火災的風險。

減少產品損耗（經濟效益）

儲罐會因晝夜溫差變化而產生“小呼吸”（靜止儲存損耗），以及因進出料而產生“大呼吸”（工作損耗）。這些呼吸過程會將揮發的有機物料排入大氣，造成經濟損失和環境污染。氮封系統通過注入氮氣來補償壓力，大大減少了物料的呼吸排放。

保證產品質量

對于易氧化的化學品或原料（如某些食用油、化工中間體），接觸氧氣會導致產品變質、聚合或產生雜質。氮封系統提供了一個無氧的儲存環境，有效保證了物料的品質穩定。

環境保護

減少揮發性有機化合物（VOCs）的排放，符合日益嚴格的環保法規要求。



四、 儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例氮封系統的關鍵組件

一個完整的氮封系統通常包括：

氮封閥（供氮閥）：如上所述，當壓力低于設定值時自動開啟，補充氮氣。

呼吸閥（泄壓閥）：當壓力高于設定值時自動開啟，排出氣體。

阻火器：通常安裝在呼吸閥的出口，防止外部火焰回竄至罐內。

壓力變送器/現場壓力表：用于監控罐內壓力。

供氮管路：提供穩定、潔凈且壓力合適的氮氣源。



儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例

序號	品  名	型 號 及 規 格	單位	數量
1	氮封閥	氮封閥ZZYVP-16P DN20 PN16 進口壓力   0.3-0.6 MPA, 出口壓力1   KPA，泄露等級：0 泄露 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距75MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小14MM	臺	19
2	泄氮閥	泄氮閥ZZVP-16P     DN50   PN16 起跳壓力2.5KPA 泄露等級：0 泄露，起跳壓力以下零泄漏 法蘭尺寸HG/T20592-2009 對角螺絲孔中心距125MM 4個螺絲孔，螺絲孔大小18MM	臺	19

技術參數和性能：

閥體：

公 稱 通 徑		DN25、32、40、50、65、80、100mm
公 稱 壓 力		PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等
法 蘭 標 準
閥 體 材 料		鑄鐵（HT200）、鑄鋼（ZG230-450）、鑄不銹鋼（ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti）
閥芯材料	硬 密 封	不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） 不銹鋼鑲嵌橡膠圈
	軟 密 封
閥 桿 材 料		不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti）
流 量 特 性
使 用 溫 度

執行器：

壓力設定范圍(KPa)	0.4～0.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 27～33 36～44 42～51 49～58 56～66
膜蓋材料	A3、A4鋼板涂四氟乙烯
膜片材料	丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠

性能：

設定值偏差±5%		允許泄露量
允許泄露量	標準型	IV級（符合GB/T4312-92標準）
	嚴密型	VI級（符合GB/T4312-92標準）

額定流量系數、額定行程、性能：

 



 

ZZDG供氮裝置：

公稱通徑DN	25									32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	5	6	7	8	10	12	15	20	25	32	40	50	65	120	100
流量系數Kv	0.2	0.32	0.5	0.8	1.8	2.8	4.4	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8									10		14	20		25





































ZZDX泄氮裝置：

公稱通徑DN	20	25	32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	20	25	32	40	50	65	80	100
流量系數Kv	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8		10		14	20		25

外形尺寸：

供氮裝置外形尺寸：

公稱通徑DN(mm)	25	32	40	50	65	80	100
L	160	180	200	230	290	310	350
A	308	308	308	308	394	394	394
H2	415	415	415	115	415	415	415
H1	60	75	80	85	95	105	120
H	720	730	730	750	790	840	890

泄氮裝置外形尺寸：

公稱通徑DN(mm)	25	32	40	50	65	80	100
L	160	180	200	230	290	310	350
A	308	308	308	308	394	394	394
H1	60	75	80	85	95	105	120
H	380	400	420	430	550	560	570

氮封裝置地面安裝示意圖：



五、儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例 應用場景

氮封系統廣泛應用于：

儲存閃點低于60℃的易燃液體的固定頂儲罐。

儲存易氧化、易聚合或對水分敏感的物料的儲罐。

在精細化工、石油化工、制藥、食品工業等領域。

儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例總結：

儲罐氮封系統，是現代工業儲運中一項集安全、環保、節能于一體的關鍵技術。它雖然隱藏在儲罐之后，不為人所見，卻日夜不停地執行著至關重要的守護任務。對于企業而言，投資和維護一套可靠的氮封系統，不僅是法規的強制要求，更是履行安全主體責任、實現降本增效的明智之舉。
 



儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例安裝、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。

注意：根據現場安裝經驗，氮封閥在安裝時，應先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆粒卡壞閥門內部件，而影響正常使用。見下圖過濾器直接連接于供氮閥

（7） 罐頂安裝時，若不具備安裝支撐封系統裝置重量條件的情況下，可不設計或少設計安裝 截止閥等輔助型開關閥門。以減輕罐頂安裝重量。（若安裝條件允許或必須設有應急措施 的工況，請務必按國家標準管路設計安裝施工）氮封系統裝置罐頂裝示意圖，見下圖

罐頂安裝方式示意圖

（8） 地面安裝，在不考慮承重的地面安裝方式中，可將管路設計的更標準化。旁通可在氮封系統 裝置故障時，人工應急操作使用。關閉帶指揮器自力式調節閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖，見以下

（9） 內襯式氮封系統裝置安裝，內襯氮封閥屬微壓式壓力調節閥，閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道應設計一級減壓閥（帶指揮器自力式調節閥），一級減壓閥不屬于微壓調節 閥，控制壓力一般遠大于罐內壓力，不存在罐內壓力倒流現象，故無需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內襯式氮封系統裝置。內襯式氮封系統裝置安裝方式示意圖，見以下

內襯式氮封系統裝置安裝方式示意圖



2、儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例 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、 儲罐內部惰性氮氣氮封系統操作應用案例調試

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。