解决液化气钢瓶检修中存在问题的可行性研究

解决液化气钢瓶检修中存在问题的解决液化气钢瓶检修中存在问题的 可行性研究可行性研究 一一 前言前言 液化石油气钢瓶是液化气公司为广大用户提供产品的唯一 载体 它的质量体现了液化气公司的社会形象 因此我公司对 液化石油气钢瓶非常重视 每年都对其进行检修 日常维护 定 期检验与评定 将对用户造成安全隐患的钢瓶进行报废处理 杜绝其继续使用 在每年的钢瓶检修中 我们发现主要存在两 大难题 1 液化石油气钢瓶角阀门杆漏气 2 蒸汽吹扫工艺造 成严重的环境污染问题 下面就钢瓶检修中存在的这两个难题 分别介绍解决措施 二二 第一难题 解决角阀门杆漏气的可行性研究第一难题 解决角阀门杆漏气的可行性研究 液化石油气钢瓶角阀门杆漏气是一个长期困扰液化气行业 的难题 新安装的角阀一般不漏 在使用半年以上后 陆续产 生泄漏 我公司多年投入很大人力物力对角阀进行维护 更换 门杆胶圈 抹密封脂等 但效果都不理想 针对这种情况 我 们决定研究找出在一个大修周期内钢瓶角阀门杆不漏气的解决 方案 最终解决存在于液化气行业内部十分普遍的技术难题 1 门杆漏气原因分析门杆漏气原因分析 经过对角阀门杆漏气现象的分析 液化气钢瓶角阀门杆漏 气是由于几方面的原因产生的 1 1 结构问题 原 o 型胶圈套到门杆上 再安装进角阀压兰套内后 胶圈 被压迫变形 胶圈在 a 点仅靠的弹性力大于气体压力 0 3mpa 的硬性挤压 抵御着气体的泄漏 瓶内气体压力 c 作用在胶圈 b 面 气体压力抵消了部分胶圈的弹性力 像楔子一样时间隙 扩大 趋于泄漏 可以说这是一种被动密封形式 有时只能依 靠密封脂来弥补弹性力的不足 1 2 压兰套与门杆之间在 a 点有杂物或沟痕 橡胶圈被支 起来产生泄漏 1 3 使用寿命短 胶圈老化 弹性张力减少 耐用性降低 所以 1 2 年后泄漏将不可避免 1 4 配方问题 现在使用的胶圈 在正常状态下 可以保存 2 年 但液化 气本身是一种溶剂 一般的耐油丁晴橡胶圈 经过液化气侵蚀 后的寿命 最长只有 0 5 年左右 夏天钢瓶在太阳下爆晒达 70 至 80 度 冬天在露天零下 20 至 30 度 更加剧胶圈老化的速度 达到该指标的橡胶圈 钢瓶厂家承诺胶圈仅保用 3 个月 新安 装的胶圈仅一年后 从角阀中取出 往往硬化 失去弹性 也 就是失去密封性能 产生漏气 这主要是因为胶圈生产配方和 工艺不合理 所以 1 年后泄漏将不可避免 只有使用新型耐低 温 耐老化 耐液化气溶解的丁晴橡胶才能解决使用寿命短的 问题 2 解决措施解决措施 解决液化气钢瓶角阀门杆漏气可以从以上几个方面着手 按以下方法改进 2 1 密封结构的改进 针对结构的重新设计 将 o 型圈的圆形截面改为 y 型 将 被动形式改为主动形式 提高了密封能力 取消了密封脂的使 用 y 型胶圈套到门杆上 再安装进角阀压兰套内后 胶圈被 压迫变形 瓶内气体压力 c 作用在胶圈 b 面 只要瓶内有气体 压力 就能将柔性的唇边主动推向 a 点 封闭泄漏间隙 胶圈 在 a 点不仅依靠弹性力大于气体压力 0 3mpa 的硬性挤压 还 能利用瓶内气体压力共同抵御气体自身的泄漏 借气封气 所以说这种主动密封形式要比被动密封形式效果好 2 2 角阀压兰套与门杆之间在 a 点有点杂物或沟痕 胶圈 的唇边会被气压抵住 不会泄漏 耐用性提高 2 3 寿命长 不等胶圈达到老化程度 钢瓶就进入大修 避免泄漏产生 2 4 摩擦次数由国标的 8000 次提高到 16000 次以上 超过 国标 gb7512 87 中的要求两倍 2 5 配方体系和制作工艺的改进 通过对 70 个配方的反复试制和筛选 进行了橡胶配方体 系和操作工艺的研制 使其在耐低温 耐老化 耐液化气溶解 能力上得到提高 尤其在液化气长时间浸泡后其重量变化小于 国标 90 扯断强度 扯断伸长率均在国标上 完全符合设计 要求 可以投入实际应用 其中物理和机械性能对照结果见附 件 物理和机械性能对照表 3 新型角阀门杆胶圈试验结果新型角阀门杆胶圈试验结果 2002 年 6 月 26 日至 7 月 17 日为止 我们将共计 9000 只 钢瓶全部改装为新型角阀门杆胶圈作为试验钢瓶 试验钢瓶已 于 7 月底之前全部送往我们公司所属市府 红土 北地 虎坊 四个供应站进行周转使用 经过两个月的初步试验 截至 9 月 17 日 从供应站逐步返回瓶共计 13 只 其中有 4 只钢瓶手轮 拧不动 其余 9 只钢瓶的压母松动 因压母胶圈导致钢瓶胶阀 泄漏还未发生 新型角阀胶圈泄漏的返厂率为 0 为了充分验证新型角阀门杆胶圈的试验效果 我们制定了 相应要求 具体步骤如下表 4 经济效益经济效益 根据公司 2003 年的统计 全年共有返厂修理漏气钢瓶 102832 瓶 按 70 瓶一车推算 需用 1469 02 车次 4 1 返厂维修费用的计算 a 材料费用 每个钢瓶需更换胶圈 0 36 元 辅助材料 上 垫 尼龙垫 密封脂等 0 20 元 单瓶合计 0 56 元 全年返厂 漏气钢瓶材料费 0 56 元 102832 瓶 57585 92 元 b 人员费用 4 名职工 1500 元 4 人 3 个厂 12 月 216000 00 元 修瓶工费 216000 00 元 102832 瓶 2 10 元 c 油耗费用 西郊统计表示每车次平均行驶 36 82 公里 按每公里耗油 0 2 公升计算 2 43 元 36 82 公里 0 2 公升 17 89 元 全年耗油 17 89 1469 02 车次 26280 77 元 推算每瓶耗油 26280 77 元 102832 瓶 0 25 元 d 车辆损耗费用 每百公里 15 元 36 83 公里合计 5 52 元 全年 1469 02 次 5 52 元 7433 23 元 每瓶车损 5 52 元 70 瓶 0 079 元 e 年返厂维修费用合计 材料 57585 92 人工 216000 00 油耗 26280 77 车损 7433 23 307299 92 元 单瓶合计 材料 0 56 人工 2 10 油耗 0 25 车损 0 079 2 989 元 4 2 下站维修费用 统计数字 2003 年下站维修漏气钢瓶 88684 瓶 下站维 修人员平均每厂 3 人 3 个厂 9 人 每次下站平均行驶 60 公里 每公里油耗 0 2 公升 油价为 2 43 元 a 材料 每瓶维修材料费 0 56 元 年费用 0 56 元 88684 瓶 49663 04 元 b 人员费用 下站维修人员各厂合计 9 人 月工资每人 1500 元 年工资总额为 1500 元 9 人 12 月 162000 元 单瓶人 工费用 162000 元 88684 瓶 1 827 元 c 油耗 理论计算按 70 瓶一车 88684 瓶相当于 1266 9 车 60 公里 76014 公里 0 2 公升 15202 8 公升 2 43 元 36942 80 元 单瓶油耗 36942 8 元 88684 瓶 0 416 元 d 车耗 规定每公里 0 15 元 76014 公里 0 15 元 11402 1 元 单瓶计算 11402 1 元 88684 瓶 0 129 元 e 年下站维修费用合计 材料 49663 04 人工 162000 00 油耗 36942 80 车损 11402 1 260007 94 元 单瓶合计 材料 0 56 人工 1 827 油耗 0 416 车耗 0 129 2 932 元 4 3 总维修合计 a 维修总瓶数 102832 瓶 88684 瓶 191516 瓶 b 年返厂和下站费用 307299 92 元 260007 94 元 567307 86 元 c 单瓶平均 2 989 元 2 932 元 2 2 9605 元 4 4 维修钢瓶费用的分析 我公司大约有钢瓶 100 万只 漏气瓶比例 191516 1000000 19 15 公司基本门杆漏气维修费用是 56 万元 若采用此种新型角阀门杆胶圈 漏气瓶比例 116 9000 1 29 本课题完成后的主要考核指标定为 钢瓶因 角阀门杆胶圈泄漏的返厂率降为 3 按 3 计算 漏气瓶应有 3 万只 为此发生的维修费用下降为 9 万元 经济效益相当可 观 上述统计数据说明这种新型角阀胶圈是可靠的 大幅度降 低了漏气率 进一步提高了我公司产品质量 非常值得推广 且应用市场非常广阔 这种新型角阀胶圈不仅可以保证用户使 用钢瓶的安全性 从而保证人民生命财产不受损失 确保首都 安定团结的大好形式 还可以减少公司对钢瓶的维修量 降低 维修成本 增加经济效益 树立我公司提供 安全放心气 的新 形象 创造更大的社会效益 三三 第二难题第二难题 钢瓶蒸汽吹扫的替代技术钢瓶蒸汽吹扫的替代技术 碳化燃烧工艺碳化燃烧工艺 按照国家标准 液化石油气钢瓶定期检验与评定 gb8334 1999 的要求 钢瓶检验周期为 4 年 超过检验有效 期的钢瓶应进行检验 另外在日常生产运行中出现的漏气瓶 影响了安全使用 我公司对其进行检验 俗称检修 钢瓶检修前 处理过程 主要是通过对待检钢瓶进行倒空 残液回收 蒸汽吹 扫 使钢瓶在上线检修之前残余液化气浓度不大于 0 4 按照 国家标准 液化石油气钢瓶定期检验与评定 中 6 5 的要求 按照 液化石油气公司安全规程 中的 蒸汽吹扫钢瓶安全操 作规程 的明确要求 钢瓶在检修之前残余液化气浓度在爆炸 下限 2 的 20 即 2 20 0 4 之内为吹扫合格 达到保障 生产安全的目的 1 传统蒸汽吹扫工艺造成的问题及初步解决思路传统蒸汽吹扫工艺造成的问题及初步解决思路 1 1 传统蒸汽吹扫工艺造成严重的环境污染问题 由于钢瓶倒空后内部的剩余残油不可能 100 被回收 同 时残油中的重油附着在钢瓶内壁上根本无法回收 在用蒸汽吹 扫的过程中 残油经加热挥发成可燃气体 直接排放 形成安 全隐患 同时大量排放产生的异味严重污染了大气环境 并且 蒸汽冷却后形成的冷凝液无处排放 只能排放到地面 造成环 境污染 影响了周围居民的生活 1 2 初步解决思路 根据国家标准 我公司每年大约有 20 万只钢瓶进行检验 由于传统蒸汽吹扫工艺造成环境污染及形成安全隐患 为此我 们决定采用燃烧方法代替蒸汽吹扫 为了确保碳化燃烧工艺的 安全性及可行性 我们建立试点 对燃烧方法进行试验 采用碳化燃烧工艺不但可以有效地处理钢瓶内部的剩余残 油 解决残液处理问题 同时可以使钢瓶表面的油漆 塑料粉 末等涂层完全碳化 整个过程符合环保要求 这样既解决了环 保问题 又消除了安全隐患 还降低了能源损失和劳动强度 2 钢瓶焚烧技术可行性分析钢瓶焚烧技术可行性分析 2 1 本工艺的技术关键及创新点 本工艺的技术关键及创新点是采用了焚烧方法代替传统的 蒸汽吹扫工艺 来处理待检钢瓶内部的剩余残油 钢瓶在经过 链条进入焚烧炉炉膛内时 利用钢瓶内残油作为燃料进行燃烧 残油燃烧后解决了残油处理中存在的安全隐患及环保问题 清 除了钢瓶内壁上的附着物 同时碳化了钢瓶外表面 2 1 1 焚烧装置的优越性 2 1 1 1 采用焚烧炉代替以往的除垢设备 可以使钢瓶检验 站改进检验工艺 2 1 1 2 有效的处理钢瓶内部结垢 残液 残气等环境污染 问题 2 1 1 3 通过焚烧可以进一步提高钢瓶表面的清理效果和清 理质量 使钢瓶的外观质量有更大的提高 2 1 1 4 采用的焚烧工艺温度 470 链条速度 400r min 500 r min 钢瓶横卧方式不会对液化石油气钢瓶的机械和化学 性能产生不良影响 2 1 1 5 既能彻底地除垢 又能满足环保要求 2 1 1 6 省去蒸汽吹扫这一过程 并且回收到残液罐中的残 液可直接作为燃料 而残余在钢瓶内的残液在钢瓶经过焚烧炉 炉膛内时作为辅助燃料 在钢瓶内部燃烧 得到了再利用 从 而降低了成本 2 1 2 技术可行性 钢瓶废气污染物主要是液化气钢瓶抽残出的液化气废气 钢瓶内残留的污物 怎样有效的除掉污物 是我们急于解决的 环保问题 我们通过调查研究 决定采用焚烧装置来解决这一 问题 为了确保安全及其可行性 我们对其进行了初步试验 2 1 2 1 钢瓶焚烧试验工作情况具体参数 燃烧炉每天试验时间 3 小时 风机风量为 1000m3 h 燃烧炉每天耗 0 号柴油约 60 公斤 柴油及液化气残液残 气燃烧产生的烟气污染物较少 并且烟气通过烟道到达水净化 装置 利用净化装置对烟气进行净化后 排放到大气中 不污 染环境 2 1 2 2 焚烧前后试验结果 钢瓶焚烧前后钢瓶瓶体爆破试验的比较如下表 根据国家标准 钢瓶检修中必须进行水压试验和气密性试 验 水压试验压力为 3 2mpa 气密性试验压力为 2 1mpa 一 旦钢瓶达不到上述压力要求 就按报废处理 不得投入使用 而焚烧后钢瓶经破坏性爆破试验后 实际爆破压力远远超过理 论爆破压力 爆破压力及屈服压力也大大超过水压试验和气密 性试验压力要求 由此可见 经过对钢瓶焚烧工艺评定 确定 所采用的焚烧工艺方式不会对液化石油气钢瓶的机械和化学性 能产生不良影响 2 2 焚烧工艺流程与原工艺流程的对比 2 2 1 原工艺流程 倒空 残液回收 卸角阀 蒸汽吹扫 第一次浓度检测 运输 第二次浓度检测 水压 表面碳化 除 锈 后道工序 2 2 2 调整后工艺流程 倒空 残液回收 卸角阀 残液燃 烧及表面碳化 第一次浓度检测 运输 水压 除锈 后道工序 2 2 3 从工艺流程比较可以看出 调整后工艺流程中 采用 碳化燃烧代替蒸汽吹扫后 残液燃烧及表面碳化可以同时完成 保障了生产和运输安全 此外本工艺取消了原工艺过程中的蒸 汽吹扫 第二次浓度检测 表面碳化工序 简化了检修工艺流 程 减少了三道生产工序 并且碳化燃烧工艺中直接利用钢瓶 内残液残气作为辅助燃料 节约了能源 从而降低了钢瓶检修 成本 2 3 主要考核技术指标 2 3 1 焚烧后 钢瓶内部残余液化气浓度 2 3 2 钢瓶外表面涂层的碳化质量 2 3 3 技术指标测试情况 数据如下表 从上表的平均残余液化气浓度的测试结果可以看出 0 28 低于 0 4 焚烧后钢瓶残余液化气浓度能满足国家标准要求 碳化质量由最初的部分碳化到完全碳化 满足了后面工序 除 锈的要求 最初试验时 由于没有经验 链条速度过快 使钢瓶焚烧 时间短 碳化不完全 经过多次试验调整后 将链条速度确定 为 400 500r min 使钢瓶充分焚烧 达到完全碳化的要求 传统的蒸汽吹扫工艺 除锈主要靠钢丸除锈机打磨进行 消耗大量的钢丸 占用大量时间 而采用碳化燃烧工艺 由于 在焚烧瓶内残油的过程中 同时对钢瓶表