槽车底部卸车工艺系统设计和操作问题分析及优化建议 --2014-6-终稿.doc

中国天辰工程有限公司2014年度论文集槽车底部卸车工艺设计和操作问题分析及优化建议开车部 张树晨摘要 从化工物料卸车操作的角度，结合自己的生产操作经验，就各总包工程项目中槽车卸车系统的设计，多角度的分析了在实际运行过程中经常会出现的各种问题，指出槽车底部卸车系统设计中存在的部分问题和缺陷，并建议性地提出设计者应考虑的各种因素，以及部分解决思想。旨在希望设计院能站在一个更高的角度，真正的多为用户考虑，让用户满意，并使自己的设计方案更完美。关键词 罐区、槽车、汽车、储罐、底部卸料、汽蚀、鹤管、万向充装系统、金属软管、卸车平台 5 1、概述由于卸车工艺在化工工艺设计里所占份额极少，相对主工艺装置而言，可以说只是冰山的一角，所以往往不被设计人员重视；另外，针对各类流体化工物料的卸车系统， 国内市场上槽车的车型和接口形式较多，而设计人员往往缺乏这方面的知识和经验，或根本没有卸车操作的概念，导致设计的卸车系统五花八门，随意性很大，最终造成安装完成品在投入使用时，问题很多。化工装置中的槽车卸车工艺系统，由于流体物料性质的差异，卸车方式也各异，即使同一流体物料，槽车卸车工艺也可以有所不同，比如液氨卸车既可以采用压缩机将储罐气氨加压后输往槽车气相，利用差压进行卸车；也可以将储罐气相和槽车气相平衡后，利用泵抽的卸车工艺（特殊专用泵）；对多数常压化工流体物料，槽车底部卸车工艺采用最多的还是后者，即槽车和储罐气相平衡后（或槽车敞口），用泵直接抽吸的方式。此卸车工艺思想看似很简单，但如果设计时细节考虑不周，实际卸车操作中，往往会出现很多问题 。下面结合本人的现场经验，重点分析槽车底部泵卸车工艺系统的设计和操作中经常出现的问题，以及优化建议。2、现场卸车系统常见设计和操作问题分析21、卸车系统常见设计问题2.1.1、接口不方便或对接不上此问题主要是卸车泵吸入口管道系统接口尺寸、接口连接方式与市场常规槽车的接口是否对应配套。比如连接形式是法兰，还是快速接头（即公母或阴阳卡套接头），连接管道是金属软管，还是专用卸车鹤管等等。由于国内槽车卸车接口与泵入口管道系统的连接方式没有强制统一标准，如果设计人员不了解市场情况，肯定会出现问题。工厂常见的两种连接方式有软管连接和金属鹤管连接。2.1.1.1、软管连接1、根据软管种类 ，常见有橡胶管 、加强塑料软管、金属软管等；2、根据接口连接方式，有法兰连接、快速接头连接，还有简单的直接捆扎连接。软管连接方式，操作灵活方便，成本低，但易损坏或爆管、泄露、不环保、安全性也较低。2.1.1.2、金属鹤管连接也叫金属鹤臂，学术界称之为万向充装管道系统。万向充装管道系统的优点：安全环保、经济寿命长， 但一次性投入成本高，相关配套设计要求也高。国务院安全生产监督管理委员会办公室2008年9月14日发布的安委办200826号【关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见 】第16 条指出：“在危险化学品槽车充装环节，推广使用万向充装管道系统代替其它充装软管，禁止使用软管充装液氯、液氨、液化石油气、液化天然气等液化危险化学品。”所以万向充装系统是以后发展的趋势，但规范化使用估计还需要一个过程。设计人员在设计卸车系统时要充分考虑接口连接问题 ，以及考虑现场的安全和可操作性，要和用户沟通，共同商讨确定选择何种卸车方式，参考成熟经验，最好能考察市场各种物料供货槽车的接口连接方式，成熟卸车方式，以及接口尺寸大小等，否则，正式启用前肯定会有问题。2.1.2、槽车站位空间不足和不合适主要是针对有围堰要求和停车场地狭小的卸车系统，有些槽车整车较长，这就要充分考虑槽车的进出是否方便，三维操作空间位置是否足够（长度、宽度、高度）。同时，还要注意槽车站位场地一定要平整，避免槽罐站位时左右或前后倾斜。避免槽车倾斜，物料卸不干净。对于有围堰要求的停车平台，更要注意停车是否安全，尤其是冬季，地面有冰雪时。此问题与罐区卸车区域大小，及总图布置有一定的关系，这里不作重点分析。22、卸车系统常见操作问题卸车操作过程中常遇见的问题主要有：槽车内物料卸不干净，泵易气缚，卸车时间过长，卸车过程有泄漏，泵启动操作不方便等。具体体现在：槽车内物料卸到低液位时，如果泵抽吸流量较大，会造成下料口处，流体形成涡流（槽车罐内下料口是否有防涡流板），引入汽相，以及槽车底部出料管不满管时和槽车底部卸料口到泵入口管道系统存在比卸料口高的点，都易造成泵进口吸入气体，形成气阻，造成泵气缚、异响、不上液等异常情况，频繁如此运行，对泵损伤较大，严重的，泵很快会损坏；有时为尽可能的保证将槽车物料卸完，不得不过早将泵流量降得很低，缓慢抽吸；或停泵，充液，再启动抽吸，这样对泵和电机也不利，而且无形中增加了操作人员的劳动强度，也延长了卸料时间；另，卸车完毕后，如果槽车底部残存物料抽不干净，关闭接口两侧切断阀后，两道切断阀间管道存液，解离接口后，残存液体外漏污染环境（干断式快速接头可以避免此问题，但国内槽车卸车系统很少有采用的），安全存在隐患， 对人体也有伤害；再有，由于卸车是经常性间歇操作，卸完料时，泵入口经常吸入气体，每次再启泵前的灌泵排气也是重要操作要点之一，所以设计人员也要细化这一点，泵出口的排气操作要考虑或设计合理。3、设计思想优化建议3.1、优化建议思想仔细分析以上问题，根源都在在设计。要保证物料顺畅、快速、安全、无泄漏、无残留地卸完，而且操作方便，根据本人在多个现场的操作观察，提出以下几点设计优化思想： 1、槽车与卸料管道系统接口连接形式要配套且操作方便、灵活；2、槽车卸料口相对泵入口管道系统是最高点，到泵入口管道有一定的重力位差，并且二者之间的管道布置最好是步步低（一般鹤管连接系统的位差很难保证），保证槽车底部的物料全部能重力流到泵入口管道系统；3、考虑到卸车最后泵经常可能要吸空，所以泵要皮实一些，要有一定的吸空或自吸能力，优先考虑普通离心式自吸泵，屏蔽泵和磁力泵尽量少考虑；或者换一个角度考虑，采取措施在泵吸空前能提前控制，减少泵吸空的频次；4考虑泵的灌液和排气要方便易操作，且安全环保。3.2、优化建议流程一根据国内当前现状，结合实际生产操作，下面给出两种经验工艺流程：第一种是带快速接头或法兰的金属软管与槽车接口能配套对接，或卸车鹤壁与槽车直接连接，金属软管或鹤管另一端与泵入口管道连接。详细流程和说明如下： 上面这种流程设计，要求整个卸车管道系统布置步步低，这样槽车内的物料能靠重力流顺畅的流到泵入口管道，管道系统中无高点，不易存气形成气阻，当经验判断或某种检测手段判断物料快卸完时，提前控制一下泵的出口流量，基本能将槽车内物料抽尽，并且拆卸接口时也无泄漏，如果停泵后再配合从A点吹扫一下，肯定更加完美；但此系统对操作人员能力要求较高，且卸料泵的选型最好不要选择磁力泵、屏蔽泵类，这些泵是禁止干运转的，即尽量要避免吸空发生气缚问题，否则对泵损伤较大。某项目现场醋酸和酸酐卸车系统采用的就是软管直连，标高满足步步低，但缺少A吹扫口，最主要是泵选型为磁力泵，卸车快结束时，泵易吸空，操作难度大，物料卸不干净，泵损伤较大，几次卸车摸索操作，还是不好控制，最后更换了一台离心自吸泵，卸料过程非常顺畅。3.3、优化建议流程二第二种，与槽车连接形式同第一种，主要是为了避免泵最后吸空发生气缚现象，考虑泵入口增设一台缓冲罐，详细流程如下：增加中间缓冲罐的目的是缓冲和稳定泵的入口流量，此种设计可以不考虑泵的选型，适合各类型泵的操作。缓冲罐的大小最好大于50升，由于空间位置的限制，一般50到100升的容积就可以了；操作时先灌液排气，通过液位计判断液位。正常卸料时满液位操作，当液位下降时，缓冲罐形成负压，能顺畅将物料抽吸过来，直到槽车已无物料，气相被吸入缓冲罐，槽车和缓冲罐压力平衡了，则基本能判断槽车物料快卸完了，这时主动将泵出口流量降低，直到缓冲罐液位到低点时，停泵，可以完全避免泵抽空以及发生气缚或汽蚀现象，且最后槽车和接口管道内残存少许物料自然流到缓冲罐。如果需要，可以再配合氮气吹扫将剩余物料全部吹压到储罐去。某项目现场二氧五环卸车系统，采用的是鹤管，接口对接方便，但鹤管内臂在调整对接角度时出现n型弯，且无B吹扫口，泵选型为屏蔽泵，泵一吸空就必须停泵，造成每次卸料都卸不干净，而且解离接口时，物料洒落一地。同时，由于吸入气相，每次启泵都需要灌泵排气，排气短管还装在了止回阀后，气体根本顶不起止回阀而排不出气体。随后在止回阀前增加一高点排气，灌泵排气问题解决，但由于鹤管无法改造，物料卸不尽问题还遗存待研究处理。3.4、优化设计建议深入解析以上两种卸车方式是生产实践中用的最多的。第一种设计院很多都采用，第二种方式多是工厂根据操作问题，自己摸索和改造的结果。 对于软管连接，设计时相对较简单，一般要求设计人员先与业主确定好槽车的配套接口形式和尺寸后，泵入口管道和软管的接口形式和尺寸也就可以确定，重要的是泵入口管道布置一定要低于槽车底部卸料口，保证槽车卸料口到泵入口管道步步低即可，如果卸车系统增加了缓冲罐的设计，就要细化考虑一下槽车底部卸料口、缓冲罐进料口、底部出料口（即泵入口管道）的标高是否能满足整体步步低或同一标高的管道布置要求。比较难的是如果采用鹤管，尤其是鹤管和缓冲罐同时采用，设计人员就要充分考虑槽车站位标高、鹤管安装标高、缓冲罐标高、和泵基础的标高等。虽然各种物料的槽车形式各异，卸车口的绝对高度稍有差异，但不是主要标高影响因素，所以如果考虑安装卸车鹤管，设计之初就要充分考虑卸车作业面的规划和布置。如果槽车、鹤管、泵基础在一个标高平面上那就很难实现整个卸车管道系统步步低的要求。如果槽车站位平台有一定高度，那设计就容易的多了。卸车鹤管结实、安全可靠，与槽车管道系统对接方便，但设计时如果槽车底部卸料口高度、泵入口管道高度、以及鹤管的安装高度等考虑不周，往往造成鹤管本体管道（鹤管内臂）高于槽车卸料口，即鹤管管道出现n型弯，卸料快结束时易吸空，造成泵气缚，物料也卸不完，给操作带来很多不便，这样的鹤管系统就华而不实了。根据本人观察，一般的卸车鹤管系统都较高，如果泵基础、鹤管基础、槽车站位平台在同一个标高上，很难实现整个卸车管道系统的步步低的要求；针对上述鹤管卸车系统，如果采购鹤管前将设计/操作意图和现场条件提交给鹤管制造厂家，也许鹤管厂家能设计制造出相应配套的鹤管系统，以满足现场管道布置的要求。3.5、优化设计思想小结通过以上分析，对卸车系统鹤管的安装高度要求较高，如果槽车站位标高较高（即卸料口的标高较高），那就相对容易布置些。 由此可见，设计好带鹤管的卸车系统还是要花点精力和财力的；鹤管形式、尺寸、安装高度、槽车形式、卸料口高度、泵基础标高，泵入口管道标高、槽车站位标高等都要充分考虑，否则买来东西，随便一安，鹤管管道多数会出现类似n型的弯，造成前面所提到的卸车操作一系列问题。另，槽车的设计也要细化考虑如何能最佳配合卸车管道和泵系统快速、顺畅地将物料全部卸完：槽车卸车口最低点位置的确定、槽罐内下料口防涡流板设置、槽车切断阀后吹扫口设置等，但这些就需要槽车制造厂家充分考虑了。4、结论和期望4.1结论：一个好的卸车系统，槽车设计、站位平台设计、接口和配管布置设计、泵选型等能否很好的配套， 直接关系到卸车操作的顺畅、环保、安全、经济等。以上工艺设计思想建议，再考虑配上流量监测，自控阀，联锁等，经济省力，一定会得到用户的满意。4.2期望：以上分析和建议也就是针对当前国内槽车底部流体卸料常见问题的一点个人见解，希望对生产和设计人员都有一点借鉴意义，毕竟化工物料多数都具有很强的危险性，还是希望国家能尽快出台强制性政策，将各种槽车统一标准化，最好与卸车系统