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化工廢液罐區氮封裝置設計探討

在危廢處理廠的工藝系統安全方面，廢液罐區起著重要作用。在本研究中，罐區系統針對危廢種類包括油水混合物、烴水混合物(HW09)、廢乳化液、廢礦物油(HW08)、有機溶劑廢物(HW06)、廢有機溶劑(HW41)、廢鹵化有機溶劑(HW42)等。在些化工園區的危廢中心，液廢處理量達到或超過了總處理對象的50%。危廢處理廠的很多安全風險和運營問題與罐區的工藝系統設計有關。然而，廢液常為混合物，物性復雜;罐區工藝系統設計無法照搬石油化工行業設計規范。本研究將依據危廢特點和運行需要，對廢液罐區的“氮封系統"和“安全泄放系統"等進行設計探討。

　　1、當氮封閥關閉時，主閥的活塞是在一個密封室內，當儲罐壓力等于或大于設定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導閥上的密封圈緊緊壓在閥座上，關閉了控制氣的進口，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死。

　　2、氮封閥打開時，當儲罐壓力稍微低于設定壓力時，膜片因為感應壓力下降而向下移動，推動氣導閥打開，氮氣經過孔板、氣導閥的出口進入儲罐，使儲罐內的壓力增加，同時氣導閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮氣通過內部通道從特殊閥芯室進入主閥閥芯室，由于主閥閥芯的活塞面積大于主閥閥座孔面積并有彈簧的彈力和主閥的重量，所以當儲罐壓力稍微低于設定點時，特殊閥芯室和主閥閥芯室的壓力降低很小，主閥仍然保持關閉，氮氣只從氣導閥進入儲罐。

三、化工廢液罐區氮封裝置設計探討安全泄放系統

3.1設計依據

在危廢處理廠，“氮封"和“安全泄放裝置"共同維持著罐區的工藝系統安全。在前述內容已確定氮封壓力的基礎上，進一步探討安全泄放系統設計;可參考的標準規范包括“煉油廠壓力泄放裝置的尺寸確定、選擇和安裝"，“ASME鍋爐及壓力容器規范第VIII卷"，“石油儲罐附件第1部分:呼吸閥"等。上述均為傳統行業常用安全泄放系統設計標準，然而廢液罐物料混合過程反應復雜，動力學系數不確定性高;因此在工況分析和計算過程，需結合危廢廠實際情況處理。在此類項目中，安全泄放系統主要包括緊急泄放裝置(爆破片和安全閥)和呼吸閥組。

氮氣密封在防爆性和提高安全性和生產質量方面非常重要，而對于氮氣密封閥則需要提供由孔板控制的旁路，如果氮氣密封閥裝置在使用過程中出現問題，可以臨時轉向氮氣儲存罐進行氮氣儲存、補充，那么工業裝置設置氮封閥的用處有哪些呢?

　　1、可以減少部分機器在運行過程中的損失，提高企業的綜合經濟效益。

　　2、對大氣環境保護具有重要意義，它能有效地保護本區域的環境，特別是對作業人員的健康，以減少作業過程中有害有毒氣體的排放。

　　3、參考氮氣密封系統，確保產品質量，由于避免了空氣的吸入，直接向罐內加入純氮氣，有效地防止了管道閥門內介質的竄動和氧化。在此過程中，可以保證油中輕組分的蒸發。

　　4、在工業應用中，有些水箱是用氮氣密封的，由于氮氣惰性氣體的性質，氮氣與罐內油蒸氣混合的氣體不會引起爆炸。關鍵是不形成爆炸性混合物氣體，由于罐內安全性的提高，對安全生產也具有重要意義。

3.2化工廢液罐區氮封裝置設計探討緊急泄放系統設置

在設計緊急泄放系統時，首*行泄放工況分析，包括出口堵塞、外部火災、化學反應、閥門失效、以及其他各類事故工況。計算出各工況的泄放量，并比較選出最大值。再以此值為依據，進行泄放閥的選型計算。根據危廢處理廠實際工藝系統，選取事故工況分析，具體過程見。

標注(1)分析泄氮閥堵塞的情況，此時考慮泄放氮氣的最大進入量，泄放物質為氮氣;標注分析外部火災情況超壓，首先需利用工具計算出起跳壓力下的泄放溫度，然后根據如下公式進一步計算:

根據上述公式及分析過程，氣化熱、濕潤面積和容器外壁修正系數影響著泄放量計算。其中泄放工況的氣化熱是確定火災工況泄放量的關鍵參數。因廢液儲罐無耐火材料，F值可取經驗值0.7～1.0。

關于化學反應超壓，此工況分析需明確動力學過程，并獲取相關過程參數。對于多數危險廢物處理廠，無法針對性計算此工況泄放量。對于廢液來源單一的物料，可在試驗獲取相關參數后計算。

基于上述分析，可比較堵塞情況和外部火災情況，并選取其中的較大值;再根據化學反應放熱的風險大小，并結合儲罐設備和管路系統設計防范措施的完善程度，經驗性放大泄放量。根據泄放介質特性，選擇全啟式安全閥或正拱型爆破片。

3.3化工廢液罐區氮封裝置設計探討呼吸閥系統設置

根據API2000和SY/T0511.1，查相關表格計算物料進出和熱效應引起的呼吸量;具體的計算分析過程，也可參考相關文獻描述。根據SY/T0511.1，呼吸閥的開啟壓力等級分為五級，如表3所示。

危廢罐區涉及的呼吸閥常為D、E等級。在氮封壓力較高時，無法選型出適宜的呼吸閥，此時由破真空閥和安全閥組合來代替呼吸閥組。在確定呼吸量基礎上，需結合具體呼吸閥樣品規格書，來確定呼吸閥進出口管徑以及連接法蘭。

3.4化工廢液罐區氮封裝置設計探討泄放氣體處理

呼吸閥泄放廢氣是經管道輸送進入廠區臭氣處理系統集中處理。主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內物料不被氮化及儲罐安全氮封裝置由ZZDQ快速泄放閥及ZZV微壓調節閥兩大部分組成?？焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。

化工廢液罐區氮封裝置設計探討特點

1、氮封裝置的供（泄）氮壓力設定方便，且可在連續生產的條件下進行；

2、氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值達132倍，壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。

三、化工廢液罐區氮封裝置設計探討技術參數

 四、化工廢液罐區氮封裝置設計探討主要外形連接尺寸

3、化工廢液罐區氮封裝置設計探討調整：

（1）供氮壓力調整：在ZZV型微壓調節閥壓力調節范圍內選定一設定值如1Kpa（100mm.w.c）,通過調節調整螺絲2以改變彈簧3的預壓縮（拉伸）量來達到；

（2）泄氮壓力調整：在ZZDQ快速泄放閥在的壓力控制器部分，通過調整座3，改變彈簧4預壓縮量達到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設定值應遠離供氮壓力值，如2Kpa（200mm.w.c）；

（3）呼吸閥高定值調整：在上述兩設定值調整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥設定值應大于泄壓設定值。

四、化工廢液罐區氮封裝置設計探討結論

罐區是危廢綜合處理廠的關鍵單元，其氮封系統和安全泄放系統的設置對于危廢處理廠的穩定運行和安全環保具有重要意義。本文提出了危險廢液罐區氮封系統和安全泄放系統的設計思路和分析方法。氮封壓力需基于廢液物性調研檢測報告確定，尤其對于高飽和蒸氣壓廢料，不宜直接參照傳統行業設計思路;安全泄放系統泄放工況應結合廢液罐區整體設計具體分析，計算過程應基于危險廢液混合特點，氣化熱等參數是設計過程的關鍵點。

危險廢液罐區的工藝系統的設計方法可參考石油化工行業的國內外標準，然而危廢廠有其自身特點，如更高的環保要求和更復雜的控制風險。因此，在工藝設計過程中，對各類標準應當甄別，提煉其計算內涵，并結合危廢特點選取和調整相關參數，形成適合于危險廢物處理廠的工程設計思路;從而有效規避運行中的風險，保障危險廢物處理過程的安全。