生态环境部下发的《关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知》（环大气〔2021〕65号）中指出，当前VOCs 治理仍然存在一些突出问题，必须加快解决，同时也点出挥发性有机液体储罐收集处理效率低下等突出问题。如何提高收集效率是VOCs末端治理环节存在的一个难点，《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》（环大气〔2020〕33号）提出的举措是“聚集治污设施三率，提升综合治理效率”。

中建安装集团有限公司石化工程公司王虎荣主任，以其多年的工程设计实践，针对储罐尾气收集系统设计的疑难问题，如氮封阀的放置，储罐设计压力，储罐附件的定压，收集管路的压控等典型问题，从多个角度进行分析，并提出解决方案。

储罐氮封阀装在罐顶还是装在罐底部的问题

问题：有的单位的储罐氮封阀没有安装在罐顶而是装在了储罐底部，说是方便检查维修，但实际上多数安装在储罐底部的氮封阀，氮封效果不好，不能完全隔绝空气。经常有设计人员问氮封阀能不能装在储罐底部的问题。

下面来分析一下氮封阀安装在储罐顶部还是储罐底部的问题。

1、储罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔绝空气。当储罐内储存的物料被泵抽出和（或）由于外界温度降低，使储罐内气体冷却收缩时，氮封系统自动补入氮封气，用氮封气使储罐内维持一定正压力，阻止空气进入储罐内，防止储罐内物料与空气接触，从而防止储罐内物料与空气中的水分和氧气接触而被污染变质；氮封也是一种安全措施，能有效防止储罐内部形成爆炸性气体、抑制硫化亚铁自燃；

2）其次是可以减少物料的挥发。当罐内压力降低时，可以通过补充氮气补偿液面上的静压力，从而在一定程度上减少了物料的挥发损耗。

2、氮封阀能否正常工作的关键点

氮封阀能否正常工作的关键不在于氮封阀是安装在罐顶还是罐底，关键点是氮封阀测取的压力信号是否能真实反映储罐内的工作压力，也就是氮封阀引压管的取压源点的位置是否合适的问题。

3、氮封阀引压管取压源点的位置对氮封阀测压的影响

1）如果氮封阀的引压管取压源点在罐顶，测取的是罐顶压力，则氮封阀安装在罐顶与罐底对于氮封阀的控制没有多少差别性，差别只在于测到的压力与储罐内压力有个罐顶到罐底的氮气引压管道的静压差问题，这个静压差的影响可以通过零点压力设定来消除的。这个引压管的静压差Δp=ρgh，引压管的氮气密度随温度变化而变化，按一天之内最多温度变化10℃考虑，一天之内引压管的氮气密度变化率在3.6%以内，这个变化率对氮封阀的控制不会有什么影响；对于季节温度变化引起氮气密度变化产生的对氮封阀的控制影响，可以根据每个季度的平均气温调整一下零点压力。

2）如果氮封阀的引压管取压源点在阀后的管道上，测取的是管道压力，则氮封阀安装在罐顶与罐底对于氮封阀的控制就有差别性了。因为有个氮封阀后管道阻力降的问题，取压源点的压力与罐内压力差了静压差与阻力降之和，这个静压差的影响可以通过零点压力设定来消除的，但是这个管道阻力降的影响不能忽略，这个阻力降跟管道当量长度是正比关系，跟流量平方是正比关系，跟管径的五次方是反比关系，这个阻力降的大小会影响到氮封阀的控制。

4、氮封阀的引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降对氮封阀控制的影响

《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007-2014推荐的储罐充氮量如下表：

以DN50～DN250管道为例，分别计算氮封阀后氮气流量300 Nm3/h～2500 Nm3/h、管长1m、10～25m（差不多就是氮封阀安装在储罐底部时氮封阀后的管道长度）的管道阻力降。计算结果如下表：

从上表可以看出，管径对阻力降的影响比较大，当管径取DN50、DN80、DN100时，阻力降数值相对氮封阀的设定压力值就比较大了。

当氮封阀引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降越小对氮封阀控制的影响就越小；当氮封阀后的管道阻力降接近或超过氮封阀的设定压力值（表压）时，对氮封阀控制的影响就比较大了。

下面来分析一下，当氮封阀引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降对氮封阀控制的影响。

a) 采用开-关型氮封阀

当储罐往外付出和（或）由于外界温度降低时，储罐压力就降低，当取压源点的压力降低到氮封阀设定开启压力（一般取200Pa(G)）氮封阀就打开，此时阀后管道就有了阻力降，当取压源点的压力高于氮封阀设定关闭压力（一般取500Pa(G)）氮封阀就关闭，但此时实际上储罐内的压力没有达到氮封阀设定关闭压力；氮封阀关闭后阻力降没有了，取压源点压力又回到低于氮封阀设定开启压力，氮封阀又打开补氮……如此反复循环动作。当氮封阀的补气速度赶不上储罐降压速度时，储罐压力就继续降低，有可能降低到呼吸阀设定吸气压力（-300Pa(G)），此时呼吸阀吸入空气，影响了储罐氮封效果。

b) 采用自力式型氮封阀

当储罐往外付出和（或）由于外界温度降低时，储罐压力就降低，当取压源点的压力降低到氮封阀设定压力（一般取300Pa(G)）氮封阀就打开，自力式氮封阀会自动调节阀的开度，使取压源点的压力自动平衡到低于氮封阀设定压力（一般取300Pa(G)），使氮封阀一直处于补气状态，但此时氮封阀的补气速度不一定赶上储罐降压速度。当氮封阀的补气速度赶不上储罐降压速度时，储罐压力就继续降低，有可能降低到呼吸阀设定吸气压力（-300Pa(G)），此时呼吸阀吸入空气，影响了储罐氮封效果。

5、结论

氮封阀引压管的取压源点的位置是否合适是氮封阀能否正常工作的关键。氮封阀无论是装在罐顶还是罐底，取压源点要选取在罐顶，取压源点离氮封进气口适当距离，0.8m以上为好，不要在氮封阀后管道上取压；如果取压源点要选取在氮封阀后管道上，氮封阀后管道就要选取合适的管径，使管道阻力降相对于氮封阀的设定压力（表压）要比较小，否则就会影响氮封阀的控制，这也是大多数储罐氮封效果不好的原因。

氮封阀最好不要安装在罐底部。设计规范也是要求氮封阀安装在罐顶的。《石油化工罐区自动化系统设计规范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3条要求“氮封阀应安装在尽量靠近罐顶入口的气管线上，外取压管线的取源点宜设在罐顶，以便检测罐內的真实压力”。当氮封阀安装在罐底部时，要考虑罐顶到罐底的氮气引压管道的静压差问题，这个静压差的影响要通过零点压力设定来消除。

6、氮封阀安装位置的其他影响

1）如果氮封阀装在罐顶，就没有阀后积液的问题；如果氮封阀装在罐底部，就要考虑阀后凝液的排放问题，其中最主要的问题还是一些腐蚀性介质的凝液对氮封阀的阀芯和阀座有腐蚀作用，会影响氮封阀的密封性。

2）至于考虑氮封窒息灭火要求把氮封阀装在罐底，那是某些消防人士自己拍脑袋想出来的，并无进行过科学论证。

来源：VOCs减排工作站