輕質(zhì)油罐氮封閥故障如何解決

【資料簡介】

輕質(zhì)油罐氮封閥故障如何解決氮封系統(tǒng)是通過一套氮氣供給系統(tǒng)將低壓氮氣輸入固定頂罐的油氣空間，使罐內(nèi)氣相空間維持微正壓的狀態(tài)。在運行過程中，發(fā)現(xiàn)油罐氮封罐存在多個問題。由進氮閥和排氮閥及呼吸閥組成，主要用于保持容器頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及容器的安全。該產(chǎn)品具有節(jié)能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。針對問題產(chǎn)生的原因進行分析，制定解決方案。
關(guān)鍵詞：氮封，油罐，解決方案
1、輕質(zhì)油罐氮封閥故障如何解決概述
近年來，氮封設(shè)施在儲罐運行上得到廣泛的應(yīng)用。它主要起到兩個作用：
一是減少輕質(zhì)油品蒸發(fā)損失；二是起到隔絕空氣，防止罐內(nèi)形成混合爆炸氣體。具體到石腦油罐氮封設(shè)施的應(yīng)用主要是為了防止FeS自燃、雷擊、靜電或明火等引燃罐頂空間的可燃氣體。 2、氮封原理介紹
油品在儲運過程中，不可避免的存在油品揮發(fā)。在國內(nèi)大部分輕質(zhì)油罐主要采用了內(nèi)浮頂密封方式來降低油氣的揮發(fā)。由于輕質(zhì)油品本來易揮發(fā)的性質(zhì)，加之浮盤密封本身結(jié)構(gòu)的制約，導(dǎo)致不能*阻隔油氣揮發(fā)，于是在罐內(nèi)浮盤上方空間會充滿混合爆炸氣體。使油罐的安全運行存在重大隱患。特別對于盛裝高硫介質(zhì)的儲罐來說，F(xiàn)eS自燃導(dǎo)致罐內(nèi)起火或者爆炸的可能性是非常高的。因此在這種情況下，我們需要一種使儲罐密閉環(huán)境下安全運行的方式。氮封設(shè)施就是方法之一。2000 年10 月，某煉油廠的一個儲罐就是由于沒有做好氮封，導(dǎo)致FeS 在常溫下與氧氣接觸發(fā)生自燃，終造成儲罐起火，損失幾十萬元。
氮封系統(tǒng)是通過一套氮氣供給系統(tǒng)將低壓氮氣輸入固定頂罐的油氣空間，因氮氣的密度小于油氣，所以氮氣浮在油氣之上。當(dāng)罐內(nèi)氮氣壓力達到規(guī)定值時,調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，氮氣自動停止供 給。同樣，當(dāng)罐內(nèi)氮氣壓力低于下限值時,調(diào)節(jié)閥開啟，氮氣自動供給。在正常情況下限流孔板旁路保持連通，管線內(nèi)微量向罐內(nèi)補充氮氣，終使罐內(nèi)氣相空間維持微正壓的狀態(tài)。這種方式可以有效的避免罐外空氣進入罐內(nèi)，隔絕了氧氣與FeS的接觸。流程見圖1。

當(dāng)儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力升至高于泄氮裝置壓力設(shè)定值時，泄氮裝置即排氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氮裝置壓力設(shè)定點時，排氮閥自動關(guān)閉。
　　當(dāng)儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮裝置進氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至進氮閥自動關(guān)閉。

3、輕質(zhì)油罐氮封閥故障如何解決石腦油罐氮封運行實際情況
氮封系統(tǒng)自2015年11月份投用以來運行基本保持正常，罐內(nèi)壓力維持在1.13KPa以上（設(shè)計定壓值為1.2KPa）。已達到設(shè)計效果。但在運行過程中，我們逐漸發(fā)現(xiàn)石腦油氮封罐依然存在多個問題。以下我將逐步分析問題原因，并根據(jù)分析的結(jié)果討論解決問題可行的辦法。
3.1 油罐附件故障造成大量氮氣泄漏。密封點腐蝕嚴(yán)重，泄露點多，造成了氮氣浪費。
3.1.1 透光孔等附件的材質(zhì)無抗硫腐蝕的能力
目前根據(jù)檢查V252和V253罐體附件情況來看，發(fā)現(xiàn)兩臺罐的透光孔（每罐兩個DN500透光孔，共四個）的密封面均出現(xiàn)了較嚴(yán)重的腐蝕，密封效果非常差。這樣就造成氮封閥頻繁補氣的現(xiàn)象。我們分別對4個透光孔氣相泄漏量進行了測定，V252罐靠樓梯一側(cè)的透光孔泄露嚴(yán)重，大約為0.2m3/h。造成金屬腐蝕的根本原因就是石腦油中的H2S。
空氣中的水蒸氣凝結(jié)成水滴，從油中析出的H2S溶于水滴中，再加上氧化作用，將造成化學(xué)腐蝕，生成硫化鐵、硫化亞鐵、硫酸，反應(yīng)式如下：
上述化學(xué)腐蝕的結(jié)果終形成了硫酸，而硫酸對鋼材有非常強的腐蝕性，因而加深了電化學(xué)腐蝕，這種因硫化氫造成的腐蝕是非常嚴(yán)重的，當(dāng)空氣中相對濕度等于或大于80%時，這種腐蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。因此石腦油罐體附件應(yīng)盡量考慮抗硫腐蝕。
3.1.2 泡沫產(chǎn)生器玻璃破損造成氮氣大量損耗
泡沫產(chǎn)生器的玻璃是氮封罐所有的密封點中薄弱之處。由于氮封罐內(nèi)保持正壓，玻璃在罐內(nèi)壓力的作用下破碎。從2015年11月氮封開始投用，我們不定期上罐（V252和V253）檢查氮封罐附件情況。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)個別儲罐泡沫線的消防玻璃會出現(xiàn)破損。具體時間及檢查情況如下表1。
表1：泡沫產(chǎn)生器玻璃檢查情況
序號 檢查時間 損壞情況 V252和V253罐玻璃均破損（4塊），消防玻璃出現(xiàn)裂紋，氮氣從裂縫中泄漏出來，泄漏量較小，未進行更換 V252和V253罐玻璃均出現(xiàn)破損，氮氣泄漏量較大，當(dāng)天更換了玻璃。
4 2016年11月30日 V252玻璃出現(xiàn)裂紋（共1塊），氮氣泄漏量較小，當(dāng)天更換了玻璃。 V252和V253罐玻璃出現(xiàn)裂紋（2塊），氮氣泄漏量較小。當(dāng)天進行了更換。
5 2017年04月14日 2015年11月11日氮封次投用調(diào)試時，玻璃*破損，氮氣大量泄漏，罐內(nèi)無法穩(wěn)壓。之后我們不定期（大約每次間隔4-6個月）上罐檢查一次泡沫產(chǎn)生器。

根據(jù)上表時間分析，基本上在6個月之內(nèi)都會有部分玻璃出現(xiàn)裂紋，此時氮氣泄漏量尚且不大。由此來看，對氮封玻璃的檢查和維護至少需要每半年一次。否則可能出現(xiàn)玻璃*破損，氮氣大量泄漏的情況。例如2016年5月20日我們發(fā)現(xiàn)氮氣用量過多，上罐檢查發(fā)現(xiàn)V252和V253罐玻璃均出現(xiàn)破損，氮氣大量從泡沫產(chǎn)生器中泄漏出來。當(dāng)天就造成了將近2000m3的氮氣損耗。由此看來，及時維護泡沫產(chǎn)生器的玻璃是非常有必要的。

3.1.3、氮封調(diào)節(jié)閥閥芯卡死造成氮氣浪費。
現(xiàn)如今我廠采用的氮封調(diào)節(jié)閥為自立式調(diào)節(jié)閥。它主要原理是罐內(nèi)壓力在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與閥門的彈簧產(chǎn)生的預(yù)緊力相平衡來改變閥芯的開和關(guān)的狀態(tài)，從而達到調(diào)節(jié)氮氣進出的作用。但閥芯一點被卡死，這種平衡即被打破。造成閥門失去作用。從2015年11月至今，氮封閥的閥芯已發(fā)生過3次卡死的情況，導(dǎo)致閥門一直無法關(guān)閉，氮氣不停地向罐內(nèi)補充。造成了大約20000m3氮氣損失。事后我們對閥門進行了解體清渣，發(fā)現(xiàn)渣子成分主要為繡渣，并且附著有少量水漬。

3.2、 從節(jié)能增效方面來分析。

氮封閥(氮封裝置)無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源，引入壓力閥的指揮器以控制壓力閥芯位置，改變流經(jīng)閥門介質(zhì)流量，使閥門后端壓力保持恒定。氮封閥主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。也可用于工業(yè)燃燒爐控制系統(tǒng)。

　　工作原理：
　　當(dāng)?shù)忾y關(guān)閉時，主閥的活塞是在一個密封室內(nèi)，當(dāng)儲罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導(dǎo)閥上的密封圈緊緊壓在閥座上，關(guān)閉了控制氣的進口，同時特殊閥芯室的壓力增加并接近氮氣總管的壓力，此壓力通過內(nèi)部通道，從特殊閥芯室傳到主閥閥芯室。主閥的活塞就處于氮氣總管壓力的作用，由于主閥閥芯上、下所受氣體壓力平衡，所以主閥閥芯在自重和彈簧的作用下將閥門緊密關(guān)死。
石腦油氮封設(shè)施自開始投用以來在一年半的時間已使用氮氣量超過60000m3（除去故障情況下的氮氣損壞）。雖然石腦油罐氮封設(shè)施是著眼于儲罐安全運行的考慮，但如此大的氮氣損耗量也給我們能耗達標(biāo)帶來了巨大的壓力和負(fù)擔(dān)。因此如何減少氮氣用量著實成為我們亟待探索的一個命題。根據(jù)《輕質(zhì)油罐隱患治理》的設(shè)計說明，氮封高壓報警壓力為1.4 KPa，高高報壓力為1.5 KPa；低壓報警壓力為0.8 KPa，低低報警壓力為-0.3 KPa。而設(shè)計上的指導(dǎo)壓力為1.2KPa。

從上述結(jié)果不難看出，其實氮封壓力的正常區(qū)間是在0.8KPa-1.4KPa之間。因此只要在這正常區(qū)間內(nèi)的壓力都符合設(shè)計要求。那么定壓值的高、低會不會影響氮氣的使用量？
我們分別將調(diào)節(jié)閥的定壓值設(shè)定為1.2KPa、1.0KPa和0.9KPa。讓氮封罐在每個壓力下分別運行30天，統(tǒng)計各個設(shè)定的壓力下氮氣損耗量，算出氮氣日平均損耗量。注：為了保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，每次調(diào)節(jié)壓力后均保持