石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范

储罐的“氮封"，成为安全检查和事故报告中高频出现的词语，足以说明氮封在安全管理中的重要性。由于部分人员对氮封理解不到位导致未设置、或者日常管理不到位导致氮封失去作用，就会出现安全事故。例如：停用了苯储罐的氮封措施，储罐内浮顶上部空间进入空气，与苯挥发气体形成爆炸性混合气体，遇焊接作业产生的电流或火花发生闪燃，进而引起储罐起火。那么，哪些储罐应设置氮封、应该怎样设置氮封、氮封日常应该如何管理呢？

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范哪些储罐需要设施氮封？

《石油库设计规范》GB 50074-2014第6.1.2条，储存沸点低于45℃或37.8℃的饱和蒸气压大于88kPa的甲B类液体,应采用压力储罐、低压储罐或低温常压储罐,并应符合下列规定：

1、选用压力储罐或低压储罐时,应采取防止空气进入罐内的措施,并应密闭回收处理罐内排出的气体。

2、选用低温常压储罐时,应采取下列措施之一：

 1)选用内浮顶储罐，应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa；

 2)选用固定顶储罐,应设置氮气密封保护系统,并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

《石油库设计规范》GB 50074-2014第6.1.3条，储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油，应采用外浮顶储罐或内浮顶储罐。有特殊储存需要时，可采用容量小于或等于10000m3的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m3的卧式储罐，但应采取下列措施之一：

理解这种阀门的工作原理，需要先明确一个基本概念：压力平衡。自力式氮封阀的内部通常包含一个弹性膜片或活塞，以及一个设定弹簧。膜片的一侧承受来自储罐内部的气体压力（即被控压力），另一侧则与弹簧设定的基准力相对抗。当储罐内的氮气压力因温度变化或物料进出而偏离设定值时，膜片两侧的力就会失衡。例如，储罐内压力升高时，膜片向弹簧侧移动，带动阀芯关小，减少氮气流入；压力下降时则相反，弹簧推动膜片让阀芯开大，补入更多氮气。整个调节过程不涉及外部能源，因此被称为“自力式"。这些储罐如果靠人工定期巡检并手动调整氮气阀门，会存在响应滞后、调节精度低的问题。自力式氮封阀的优势恰好体现在这里：它能实现24小时连续自动稳压，且无需铺设电缆或压缩空气管路。安装时，只需将阀门的压力检测接口连接至储罐气相空间，设定好弹簧的初始预紧力（对应所需维持的氮封压力），阀门就能自行工作。值得注意的是，不同储罐的氮封压力设定值差异很大，例如常温常压储罐通常设定在0.5~2kPa，而耐压储罐可能设定在5~10kPa，调整弹簧预紧力时需参考储罐设计参数。

从结构细节来看，自力式氮封阀的阀芯设计有两种常见形式：直接作用式和先导式。直接作用式适用于小口径、低压差场景，它的膜片直接驱动阀芯，动作简单但膜片受力面积有限，难以应对大流量需求。先导式则增加了一个辅助的导阀，主阀的启闭由导阀控制，这样主膜片可以承受更大的压差，适合储罐容量较大或氮气管道压力较高的工况。在闸北区实际应用中，比如某家涂料厂的溶剂储罐群，就曾将原先的电磁阀加PLC控制系统改为先导式自力式氮封阀，改造后不仅省去了电气维护成本，还因避免了电磁阀频繁启闭产生的火花风险，提升了本质安全水平。

使用过程中，需要关注几个影响调节精度的因素。一是膜片材质的老化，长期接触氮气及可能携带的微量腐蚀性介质后，橡胶膜片会逐渐硬化或变形，导致设定压力漂移。二是阀体内部是否有杂质，氮气管道如果未清理干净，颗粒物可能卡在阀芯密封面，造成关不严或流量波动。三是环境温度变化对弹簧刚度的影响，虽然不锈钢弹簧的弹性系数随温度变化很小，但在温差（如冬季露天储罐）下仍需注意。维护建议是每半年检查一次膜片状态，并用标准压力表校验设定值是否偏离。

从行业趋势看，自力式氮封阀正在向模块化、大流量方向发展。部分厂家推出了带内置过滤器和压力表接口的一体化阀组，减少了现场管件连接点，降低了泄漏风险。在闸北区的一些新建项目中，设计单位倾向于将自力式氮封阀与阻火器、呼吸阀组合使用，形成完整的储罐保护单元。这种组合方案的优势在于：氮封阀负责维持微正压，呼吸阀则在压力超过安全限值时泄放，两者协同工作，既节约氮气用量，又避免储罐被吸瘪或超压。最终，这类设备的作用是让储罐始终处于一个受控的惰性气体环境中，从而延长物料保质期并降低火灾爆炸概率。

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范

1、应设置氮气密封保护系统,并应密闭回收处理罐内排出的气体;

2、应设置氮气密封保护系统,并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

《石油库设计规范》GB 50074-2014第6.1.8条，储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐的单罐容量不应大于5000m3，且应设置氮封保护系统。

《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008）第6.2.2条，储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。对于有特殊要求的物料或储罐容积小于或等于200m3的储罐,在采取相应安全措施后可选用其他型式的储罐。浮盘应根据可燃液体物性和材质强度进行选用,并应符合下列规定：1当单罐容积小于或等于5000m3的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时,应设置氮气保护等安全措施；

《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008）第6.2.4A条，储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护，多雷区单罐容积大于或等于50000m3的浮顶储罐应采取减少一、二次密封之间空间的措施。

《精细化工企业工程设计防火标准》(GB51283-2020)第5.1.1条：使用或生产甲、乙类物质的工艺系统设计，应符合下列规定：(2)对于间歇操作且存在易燃易爆危险的工艺系统宜采取氮气保护措施。

《精细化工企业工程设计防火标准》(GB51283-2020)第6.2.2条：单罐容积不小于100m³的甲B、乙A类液体储存应选用内浮顶罐。当采用易熔材料制作浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。采用固定顶罐或低压罐时，应采用氮气或惰性气体密封，并采取减少日晒升温的措施。

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范应该怎样设置氮封？

《石油化工罐区自动化系统设计规范》SH/T 3184-2017第5.4.5.4条，氮封阀压力设定点应为储罐正常操作压力，压力设定值可调范围的选择应使设定点处于范围的中段，并应能覆盖最大操作压力。

《石油化工罐区自动化系统设计规范》SH/T 3184-2017第4.2.2.8条，氮封阀氮气入口管道应设置压力表。

《石油化工罐区自动化系统设计规范》SH/T 3184-2017第5.4.5.3条，氮封阀应安装在尽量靠近罐顶入口的氮气管线上，外取压管线的取源点宜设在罐顶，以便检测罐内的真实压力。

《GB 50160-2018 石油化工企业设计防火标准》第6.2.19条，对于采用氮封或其他气体气封的甲B、乙类液体的储罐还应设置事故泄压设备。

氮封日常应该如何管理？

《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》（安监总管三〔2014〕68号）第二（四）条：有氮气保护设施的储罐要确保氮封系统完好在用。

 《石油化工罐区自动化系统设计规范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.4条，氮封阀压力设定点应为储罐正常操作压力，压力设定值可调范围的选择应使设定点处于范围的中段，并应能覆盖最大操作压力。

《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014)第3.5条，采用氮气密封保护的可燃液体储罐，其操作压力宜为0.2kPa～0.5kPa。

第5.1.4条：呼吸阀的排气压力应小于储罐的设计正压力，呼吸阀的进气压力应高于储罐的设计负压力。    

第5.1.5.条第(a)款：事故泄压设备的开启压力应高于呼吸阀的排气压力并应小于或等于储罐的设计正压力。

《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007-2014）第5.1.5条，事故泄压设备应满足氮封或其他惰性气体密封管道系统或呼吸阀出现故障时保障储罐安全的通气需要。

氮封在隔绝氧气、抑制燃烧、保护物料、减少损失，以及平衡储罐压力、保护罐体结构等方面，起着积极作用，我们应加强对氮封的认识、加强管理，保证储罐的安全。

六、石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范规格用技术参数：

主要参数及主要性能指标见表一                             表一

2、石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范压力调节范围见表二                                                   表二

3、石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范主要零件材料见表三                                                   表三

七、石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范阀体强度和试验：

 试验前，必须将阀门腔体内的油污、水渍、杂质清理干净，在阀体两端及接座处安装度压板封堵，安装加压泵、压力表、截止阀和排气阀等。将自来水向阀体腔内冲压并保压，压力等级根据阀门技术要求和阀门试验标准来确定，保压时间10min。重点检查阀体承压面、焊缝处，若外泄漏和结构损失，方可认为合格。

1、单体密封试验：

 试验介质为液体：试验前，全开阀门，将其腔内的水渍、杂质、油污清理干净，*关闭阀门后，安装试压板、加压泵、压力表、截止阀、排气阀等。从进口盲板处对阀充入自来水，水压力等级根据阀门技术要求和阀门试验标准来确定，保压时间3min。泄漏量符合行业标准（GB/T4213-2008）的相关规定，可认为合格。

 试验介质为气体：试验前，全开阀门，将其腔内的水渍、杂质、油污清理干净，*关闭阀门后，安装试压板、加压泵、压力表、截止阀、排气阀等。从进口盲板处对阀充入温度为5~10℃的清洁空气，压力等级根据阀门技术要求和阀门试验标准来确定，保压时间3min。泄漏量符合行业标准（GB/T4213-2008）的相关规定，可认为合格。

2、动作试验：

 空载动作试验：试验前，全开阀门将其腔内的水渍、杂质、油污清理干净，*关闭阀门；外接液压驱动阀门开关数次，若阀门在开启过程能正常动作，全行程时间满足要求且没有异响声等现象，则认为合格。

 带负载开启试验：试验前，全开阀门将其腔内的水渍、杂质、油污清理干净，*关闭阀门；阀体一端安装试验盲板并安装加压力泵、压力表、截止阀等。对密封腔内充入干净空气压压，压力等级根据阀门技术要求和阀门试验标准来确定，持续一分钟。外接液压站驱动阀门开关次数，若阀门在开启过程中能正常动作，全行程时间满足要求且没有异响声等现象，则认为合格。

 总之，新购调节阀必须经过强度试验、密封试验和动作试验，验收合格后方可投入使用。

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范安装与维护：

1、阀门安装：

  （1）安装前须检查产品型号、位号及规格是否吻合，检查整机零件是否缺损与松动。

  （2）在安装前，对管道应进行清洗，阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

  （3）阀门安装前，应先清洗管道。

  （4）安装场地应考虑到人员设备的安全，既便于操作，又有利于拆装与维护。

  （5）阀门应正立垂直安装在水平管道上，不得已时可倾斜安装，尽量避免水平安装，阀自重量较大或有振动的场合，要用支撑架。

  （6）介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。气源应干燥、无油。阀门应在环境温度-20~55℃场所使用。 

2、阀门维护：

  （1）清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，再选用相应的清洗办法。

  （2）阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

  （3）阀座：密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

  （4）阀杆：表面损坏，只能换新。

  （5）推杆、导向与密封表面的损坏：对反作用执行机构必须换新，而对正作用执行机构，可用适当的修理后使用。

  （6）压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

  （7）易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。阀芯、膜片必须检查是否有预示将来可能发生的裂纹、老化与腐蚀痕迹，根据检查结果，决定是否更换，但膜片使用期一般最多2-3年。

（8） 阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可准确地调整填料压紧力、阀芯关闭位置。

安装注意事项：

自力式氮封阀利用介质自身的压力操作执行机构，在执行机构内充满介质，故合理的安装方式将提高设定点的调节精度和增加阀门的使用寿命。

在安装时取压点的位置应离调压阀有适当距离，大于6~10倍管道直径。

建议安装旁路以供定期检修。

指挥器与主阀可分开安装。

十一、石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范安装、维护、调试

1、安装（见图三）

检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏与精度测试。

在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。

阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏，阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀（见图三）。

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范维护：

清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，在选用相应的清洗办法。

阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用工具。

阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

阀杆：表面损坏，必须换新。

压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期一般多2～3年。

阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范调试：

所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值。

石油化工罐区自力式氮封阀系统设计规范阀门订货须知：

订货时请填写《规格书》或注明以下内容：

1、若订货前未选定型号，请向我们提供使用参数：

  （1）公称通径DN(mm）；

  （2）公称压力（Mpa或bar）；

  （3）流体性质（包括介质温度、粘度或酸碱性）；

  （4）阀前与阀后压力（压差）；

  （5）流量特性要求；

  （6）阀体、阀芯材料；

  （7）连接形式；

  （8）驱动方式（提供气源压力、驱动电压）；

  （9）配套附件（气动阀门建议用户安装空气过滤器三联件与二位五通电磁阀 ）；

  （10）现场工况。

2、 若已经由设计单位选定我公司的产品型号，请按型号直接向我司生产部订购； 

3、 当使用的场合非常重要或管路比较复杂时，请您尽量提供设计图纸和详细参数，由我们的专家为您审核把关。