本发明公开了一种外浮顶储罐全过程运行安全防护系统及方法，在浮盘上设置有浮顶集气系统，浮顶集气系统将浮盘上的若干自动通气阀和边缘呼吸阀连通形成密闭的集气环境，在浮顶集气系统上设置有注氮口和抽气口，所述安全防护系统还包括压力检测单元；所述注氮口通过氮气管道与氮气回收供给系统相连，所述抽气口通过自适应伸缩通气管网与氮气回收供给系统相连，所述浮顶集气系统分别通过注氮抽气管网和采样管网与防护装置相连，所述防护装置与氮气回收供给系统相连。本发明针对外浮顶储罐的浮盘在全过程运行中存在的安全隐患，从源头上治理浮盘VOCS泄漏点，减少VOCS的无组织排放，实现外浮顶储罐全运行过程的智能氮封及VOCS有序收集。