石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范

儲罐的“氮封"，成為安全檢查和事故報告中高頻出現的詞語，足以說明氮封在安全管理中的重要性。由于部分人員對氮封理解不到位導致未設置、或者日常管理不到位導致氮封失去作用，就會出現安全事故。例如：停用了苯儲罐的氮封措施，儲罐內浮頂上部空間進入空氣，與苯揮發氣體形成爆炸性混合氣體，遇焊接作業產生的電流或火花發生閃燃，進而引起儲罐起火。那么，哪些儲罐應設置氮封、應該怎樣設置氮封、氮封日常應該如何管理呢？

石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范哪些儲罐需要設施氮封？

《石油庫設計規范》GB 50074-2014第6.1.2條，儲存沸點低于45℃或37.8℃的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體,應采用壓力儲罐、低壓儲罐或低溫常壓儲罐,并應符合下列規定：

1、選用壓力儲罐或低壓儲罐時,應采取防止空氣進入罐內的措施,并應密閉回收處理罐內排出的氣體。

2、選用低溫常壓儲罐時,應采取下列措施之一：

 1)選用內浮頂儲罐，應設置氮氣密封保護系統，并應控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa；

 2)選用固定頂儲罐,應設置氮氣密封保護系統,并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

《石油庫設計規范》GB 50074-2014第6.1.3條，儲存沸點不低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體化工品和輕石腦油，應采用外浮頂儲罐或內浮頂儲罐。有特殊儲存需要時，可采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐，但應采取下列措施之一：

理解這種閥門的工作原理，需要先明確一個基本概念：壓力平衡。自力式氮封閥的內部通常包含一個彈性膜片或活塞，以及一個設定彈簧。膜片的一側承受來自儲罐內部的氣體壓力（即被控壓力），另一側則與彈簧設定的基準力相對抗。當儲罐內的氮氣壓力因溫度變化或物料進出而偏離設定值時，膜片兩側的力就會失衡。例如，儲罐內壓力升高時，膜片向彈簧側移動，帶動閥芯關小，減少氮氣流入；壓力下降時則相反，彈簧推動膜片讓閥芯開大，補入更多氮氣。整個調節過程不涉及外部能源，因此被稱為“自力式"。這些儲罐如果靠人工定期巡檢并手動調整氮氣閥門，會存在響應滯后、調節精度低的問題。自力式氮封閥的優勢恰好體現在這里：它能實現24小時連續自動穩壓，且無需鋪設電纜或壓縮空氣管路。安裝時，只需將閥門的壓力檢測接口連接至儲罐氣相空間，設定好彈簧的初始預緊力（對應所需維持的氮封壓力），閥門就能自行工作。值得注意的是，不同儲罐的氮封壓力設定值差異很大，例如常溫常壓儲罐通常設定在0.5~2kPa，而耐壓儲罐可能設定在5~10kPa，調整彈簧預緊力時需參考儲罐設計參數。

從結構細節來看，自力式氮封閥的閥芯設計有兩種常見形式：直接作用式和先導式。直接作用式適用于小口徑、低壓差場景，它的膜片直接驅動閥芯，動作簡單但膜片受力面積有限，難以應對大流量需求。先導式則增加了一個輔助的導閥，主閥的啟閉由導閥控制，這樣主膜片可以承受更大的壓差，適合儲罐容量較大或氮氣管道壓力較高的工況。在閘北區實際應用中，比如某家涂料廠的溶劑儲罐群，就曾將原先的電磁閥加PLC控制系統改為先導式自力式氮封閥，改造后不僅省去了電氣維護成本，還因避免了電磁閥頻繁啟閉產生的火花風險，提升了本質安全水平。

使用過程中，需要關注幾個影響調節精度的因素。一是膜片材質的老化，長期接觸氮氣及可能攜帶的微量腐蝕性介質后，橡膠膜片會逐漸硬化或變形，導致設定壓力漂移。二是閥體內部是否有雜質，氮氣管道如果未清理干凈，顆粒物可能卡在閥芯密封面，造成關不嚴或流量波動。三是環境溫度變化對彈簧剛度的影響，雖然不銹鋼彈簧的彈性系數隨溫度變化很小，但在溫差（如冬季露天儲罐）下仍需注意。維護建議是每半年檢查一次膜片狀態，并用標準壓力表校驗設定值是否偏離。

從行業趨勢看，自力式氮封閥正在向模塊化、大流量方向發展。部分廠家推出了帶內置過濾器和壓力表接口的一體化閥組，減少了現場管件連接點，降低了泄漏風險。在閘北區的一些新建項目中，設計單位傾向于將自力式氮封閥與阻火器、呼吸閥組合使用，形成完整的儲罐保護單元。這種組合方案的優勢在于：氮封閥負責維持微正壓，呼吸閥則在壓力超過安全限值時泄放，兩者協同工作，既節約氮氣用量，又避免儲罐被吸癟或超壓。最終，這類設備的作用是讓儲罐始終處于一個受控的惰性氣體環境中，從而延長物料保質期并降低火災爆炸概率。

石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范

1、應設置氮氣密封保護系統,并應密閉回收處理罐內排出的氣體;

2、應設置氮氣密封保護系統,并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

《石油庫設計規范》GB 50074-2014第6.1.8條，儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐的單罐容量不應大于5000m3，且應設置氮封保護系統。

《石油化工企業設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）第6.2.2條，儲存甲B、乙A類的液體應選用金屬浮艙式的浮頂或內浮頂罐。對于有特殊要求的物料或儲罐容積小于或等于200m3的儲罐,在采取相應安全措施后可選用其他型式的儲罐。浮盤應根據可燃液體物性和材質強度進行選用,并應符合下列規定：1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；

《石油化工企業設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）第6.2.4A條，儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應設置氮氣保護，多雷區單罐容積大于或等于50000m3的浮頂儲罐應采取減少一、二次密封之間空間的措施。

《精細化工企業工程設計防火標準》(GB51283-2020)第5.1.1條：使用或生產甲、乙類物質的工藝系統設計，應符合下列規定：(2)對于間歇操作且存在易燃易爆危險的工藝系統宜采取氮氣保護措施。

《精細化工企業工程設計防火標準》(GB51283-2020)第6.2.2條：單罐容積不小于100m3的甲B、乙A類液體儲存應選用內浮頂罐。當采用易熔材料制作浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施。采用固定頂罐或低壓罐時，應采用氮氣或惰性氣體密封，并采取減少日曬升溫的措施。

石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范應該怎樣設置氮封？

《石油化工罐區自動化系統設計規范》SH/T 3184-2017第5.4.5.4條，氮封閥壓力設定點應為儲罐正常操作壓力，壓力設定值可調范圍的選擇應使設定點處于范圍的中段，并應能覆蓋最大操作壓力。

《石油化工罐區自動化系統設計規范》SH/T 3184-2017第4.2.2.8條，氮封閥氮氣入口管道應設置壓力表。

《石油化工罐區自動化系統設計規范》SH/T 3184-2017第5.4.5.3條，氮封閥應安裝在盡量靠近罐頂入口的氮氣管線上，外取壓管線的取源點宜設在罐頂，以便檢測罐內的真實壓力。

《GB 50160-2018 石油化工企業設計防火標準》第6.2.19條，對于采用氮封或其他氣體氣封的甲B、乙類液體的儲罐還應設置事故泄壓設備。

氮封日常應該如何管理？

《關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》（安監總管三〔2014〕68號）第二（四）條：有氮氣保護設施的儲罐要確保氮封系統完好在用。

 《石油化工罐區自動化系統設計規范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.4條，氮封閥壓力設定點應為儲罐正常操作壓力，壓力設定值可調范圍的選擇應使設定點處于范圍的中段，并應能覆蓋最大操作壓力。

《石油化工儲運系統罐區設計規范》(SH/T3007-2014)第3.5條，采用氮氣密封保護的可燃液體儲罐，其操作壓力宜為0.2kPa～0.5kPa。

第5.1.4條：呼吸閥的排氣壓力應小于儲罐的設計正壓力，呼吸閥的進氣壓力應高于儲罐的設計負壓力。    

第5.1.5.條第(a)款：事故泄壓設備的開啟壓力應高于呼吸閥的排氣壓力并應小于或等于儲罐的設計正壓力。

《石油化工儲運系統罐區設計規范》（SH/T 3007-2014）第5.1.5條，事故泄壓設備應滿足氮封或其他惰性氣體密封管道系統或呼吸閥出現故障時保障儲罐安全的通氣需要。

氮封在隔絕氧氣、抑制燃燒、保護物料、減少損失，以及平衡儲罐壓力、保護罐體結構等方面，起著積極作用，我們應加強對氮封的認識、加強管理，保證儲罐的安全。

六、石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范規格用技術參數：

主要參數及主要性能指標見表一                             表一

2、石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范壓力調節范圍見表二                                                   表二

3、石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范主要零件材料見表三                                                   表三

七、石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范閥體強度和試驗：

 試驗前，必須將閥門腔體內的油污、水漬、雜質清理干凈，在閥體兩端及接座處安裝度壓板封堵，安裝加壓泵、壓力表、截止閥和排氣閥等。將自來水向閥體腔內沖壓并保壓，壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，保壓時間10min。重點檢查閥體承壓面、焊縫處，若外泄漏和結構損失，方可認為合格。

1、單體密封試驗：

 試驗介質為液體：試驗前，全開閥門，將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門后，安裝試壓板、加壓泵、壓力表、截止閥、排氣閥等。從進口盲板處對閥充入自來水，水壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，保壓時間3min。泄漏量符合行業標準（GB/T4213-2008）的相關規定，可認為合格。

 試驗介質為氣體：試驗前，全開閥門，將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門后，安裝試壓板、加壓泵、壓力表、截止閥、排氣閥等。從進口盲板處對閥充入溫度為5~10℃的清潔空氣，壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，保壓時間3min。泄漏量符合行業標準（GB/T4213-2008）的相關規定，可認為合格。

2、動作試驗：

 空載動作試驗：試驗前，全開閥門將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門；外接液壓驅動閥門開關數次，若閥門在開啟過程能正常動作，全行程時間滿足要求且沒有異響聲等現象，則認為合格。

 帶負載開啟試驗：試驗前，全開閥門將其腔內的水漬、雜質、油污清理干凈，*關閉閥門；閥體一端安裝試驗盲板并安裝加壓力泵、壓力表、截止閥等。對密封腔內充入干凈空氣壓壓，壓力等級根據閥門技術要求和閥門試驗標準來確定，持續一分鐘。外接液壓站驅動閥門開關次數，若閥門在開啟過程中能正常動作，全行程時間滿足要求且沒有異響聲等現象，則認為合格。

 總之，新購調節閥必須經過強度試驗、密封試驗和動作試驗，驗收合格后方可投入使用。

石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范安裝與維護：

1、閥門安裝：

??（1）安裝前須檢查產品型號、位號及規格是否吻合，檢查整機零件是否缺損與松動。

??（2）在安裝前，對管道應進行清洗，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）閥門安裝前，應先清洗管道。

??（4）安裝場地應考慮到人員設備的安全，既便于操作，又有利于拆裝與維護。

??（5）閥門應正立垂直安裝在水平管道上，不得已時可傾斜安裝，盡量避免水平安裝，閥自重量較大或有振動的場合，要用支撐架。

??（6）介質流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。氣源應干燥、無油。閥門應在環境溫度-20~55℃場所使用。 

2、閥門維護：

??（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，再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）閥座：密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行，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，只能換新。

??（5）推桿、導向與密封表面的損壞：對反作用執行機構必須換新，而對正作用執行機構，可用適當的修理后使用。

??（6）壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

??（7）易損零件：填料、密封墊片與O型圈，每次檢修時，全部換新。閥芯、膜片必須檢查是否有預示將來可能發生的裂紋、老化與腐蝕痕跡，根據檢查結果，決定是否更換，但膜片使用期一般最多2-3年。

（8） 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，可準確地調整填料壓緊力、閥芯關閉位置。

安裝注意事項：

自力式氮封閥利用介質自身的壓力操作執行機構，在執行機構內充滿介質，故合理的安裝方式將提高設定點的調節精度和增加閥門的使用壽命。

在安裝時取壓點的位置應離調壓閥有適當距離，大于6~10倍管道直徑。

建議安裝旁路以供定期檢修。

指揮器與主閥可分開安裝。

十一、石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范安裝、維護、調試

1、安裝（見圖三）

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。

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。

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。

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。

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。

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（見圖三）。

石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范維護：

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。

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。拆裝閥座時應使用工具。

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。

閥桿：表面損壞，必須換新。

壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

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，但膜片使用期一般多2～3年。

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。

石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范調試：

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。

石油化工罐區自力式氮封閥系統設計規范閥門訂貨須知：

訂貨時請填寫《規格書》或注明以下內容：

1、若訂貨前未選定型號，請向我們提供使用參數：

??（1）公稱通徑DN(mm）；

??（2）公稱壓力（Mpa或bar）；

??（3）流體性質（包括介質溫度、粘度或酸堿性）；

??（4）閥前與閥后壓力（壓差）；

??（5）流量特性要求；

??（6）閥體、閥芯材料；

??（7）連接形式；

??（8）驅動方式（提供氣源壓力、驅動電壓）；

??（9）配套附件（氣動閥門建議用戶安裝空氣過濾器三聯件與二位五通電磁閥 ）；

??（10）現場工況。

2、 若已經由設計單位選定我公司的產品型號，請按型號直接向我司生產部訂購； 

3、 當使用的場合非常重要或管路比較復雜時，請您盡量提供設計圖紙和詳細參數，由我們的專家為您審核把關。