天然气球罐置换方案初探

简介：本文通过对天然气球罐几种置换方案介绍、分析和对比，并以学堂堡储配站天然气球罐置换为例介绍，说明天然气球罐可用天然气直接置换方法。关键字：天然气,球罐置换,方案随着城市燃气事业的迅速发展，为解决天然气供气不均匀性即日负荷调峰问题，根据重庆的天然气资源、实际环境条件和多年的实践经验证明，一般在储配站按要求宜设置多台球型储罐。目前，重庆燃气有限责任公司共建设了19台球罐，几何容积共23，600m3。同时为满足逐年用气量增加的趋势，还计划在江北区溉澜溪头塘建造6台（每台几何容积为10000m3）球罐的大型储配站。按照国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》的要求，公司每年都有球罐开罐检查的任务，它包括超声波或磁粉探伤、射线照相检查、测厚和球罐表面的防腐处理等工作。并对有缺陷部位进行维修，检查合格后需对球罐进行强度和严密性试验；试压合格后再对球罐进行置换。球罐置换首先要确保球罐的自身安全；其次是确保第一次由球罐中供出的燃气能满足用户的使用要求。球罐置换是一项危险性的工作，若置换方案选择不当或操作失误，均可能发生恶性事故造成惨重损失。为此，球罐置换的安全问题显得特别重要；其次，球罐置换还应考虑经济问题，若方案不当将造成置换工作量大，费用高。用什么安全、经济的方法将罐内的空气置换到允许标准，这是一个值得探讨的问题。对此发表一些看法和意见，仅供参考。

根据目前的技术水平和储配站的具体情况，球罐的置换方案一般有如下三种方法可以采纳。1惰性气体置换法用惰性气体先置换球罐里的空气，再用天然气置换球罐里的惰性气体。即把惰性气体作为置换中间介质，这里所说的惰性气体是指既不可燃又不可助燃的无毒气体。如氮气（N2或液氮）、二氧化碳（CO2）、烟气等，均可以采用。此法具体操作过程是先将惰性气体充满球罐，加压到一定程度置换出空气，直至罐时惰性气体的浓度达到预定的置换标准为止；然后再以燃气充满球罐，同样加压到一定程度置换出惰性气体，从而完成置换程序。此法操作复杂、烦琐反复进行两次换气，不仅耗用大量惰性气体还耗用大量的燃气发生费用较高，其换气时间长，工作量大，既不经济且费事。但是它可以确保进人罐内的燃气不会与罐内空气接触，不会形成具有爆炸的混合气体。因此此法可靠性好，安全系数高，成功性大。对于本身有制气（惰性气体）手段和条件的工业、燃气行业普遍采用这一成熟的传统置换方案。2水置换法用水先置换球罐里的空气，再用天然气置换球罐里的水。即把水作为置换中间介质。此方法操作过程是先将球罐灌满水以水排尽罐内空气，然后再排掉水同时充入燃气，待罐内水排尽时天然气也充满，置换就完成了。因为此法不但确保了进入罐内的天然气不会与罐内空气接触，不会产生具有爆炸性的混合气体，绝对安全可靠；而且水比其它惰性气体便宜得多，也很容易解决。而对于储配站内一般都设置了消防水池（栓）、消防泵房，充足的储水量以及配备的双电源等，这些给水置换带来了良好的条件。若是将置换工作安排在球罐的强度（水）试压会格后进行，即排水的同时进行充气置换，那更是一件很经济的事情。因此此法具有安全可靠、成功率高、操作简单、置换周期短、费用低和还可多台罐连续置换等优点。但是它要求球罐基础条件较好，即球罐基础（基座）可承担置换重量，同时置换用水浪费较大，对于1000m3以上球罐置换，考虑到球罐基础条件（因球罐投运多年）和置换用水量因素，一般不宜采用此法。3燃气直接置换法此法操作过程是直接将燃气缓慢通人球罐替换出空气，从而达到置换目的。其置换示意如图1所示。当置换到一定程度时，从排空管的采样口取样，通过气相色谱仪进行分析，可以确定空气达到预定的置换标准，置换宣告结束。此方法的特点是比较简便也较经济，但是具有一定的危险性。因为在置换过程中，球罐里必然要产生燃气与空气的混合气体，并且要经历爆炸极限范围。对于纯天然气来讲，它的爆炸极限为5～15％，再考虑到其混合的不均匀性，天然气含量45％以下均应视为危险区，遇火源，就要发生爆炸。为此必须严格控制，采取各种安全措施，确保无火种，才能安全地渡过其危险区。要确保置换过程中，没有任何火源引爆这极具危险的混会气。为此进行如下分析：球罐的检查入孔、接管（进出气管、排污管）全部是封闭的，不可能由外部投入火种；球罐封闭前进行了开罐检查、试压、清扫等工序，有时还搁置了一段时间，内部不可能有残留火种；罐内没有活动部件，不可能因运动、撞击产生火花；唯一可能并需要控制的就是随进罐天然气流带入的火种。这种带人火种有两种：一是高速气流会因摩擦产生静电。但是，由于球罐及管道系统都有良好的接地，即便有静电负荷产生，也会立即通过接地装置导人大地，不会有电荷集聚导致高电位，而产生放电火花。二是高速气流吹动管道中可能残留下来的石块、铁屑、焊条头等固体物品带进球罐，与罐壁、内梯等碰撞产生火花，这种可能性是存在的，这就是危险。根源是高速气流，解决它关键是坚决杜绝高速气流而确保低速；即便有石块等杂物，也不会被吹动，也就不可能产生火花了；同时为了避免杂物带进球罐，应事先在进气管道上设置过滤器。根据暖通资料及管道实际吹扫经验，我们确定将置换球罐用天然气速度控制在3m/s以下并采用流速计或U型压力表（计）观察球罐升压速度的办法来测量其充气流速，用阀门的开度来控制流速（混气过程中控制阀前的压力要保持稳定）。经上述分析、认识与措施，说明天然气球罐可用天然气直接置换；即先少量充气置换后再投入运行。该法必须注意排除其危险性，方法较简单，经济合理。目前我公司以及附近地区各燃气公司球罐的置换工作均采用天然气直接置换球罐里的空气方法，历经过了四十多次试验，已积累了一定的经验。4燃气直接置换法实例分沙坪寿坝学堂堡珠储配站投毙产梦于福198灵7摄年，担负磁着沙坪坝续区民用气严调峰任务斩。站内设糖置了四台不每台几何饶容积僵为笑1000毛m腾3后的球形储陵罐，其贮蚁气能力影为窗3.手2渔万迅m蛇3背。按要炮求波199潜9垦年壳对爸3好#百、蚀4炒#逆球罐进行诞了开罐检序查；俭而顷200丰0摩年阴9膛月份，又卵对奸1欠#把、衡2昂#饰球罐进行参开罐检查泪，经重庆爽市锅检所司对其进行册超声波或驻磁粉探伤悠、百X话光照片和议测厚等检听测，并对青有缺陷部交位进行维蹦修，合格厦后即进行华气压试验扇，试压介伴质选用空雾气。试压差合格后随巧即进行置缝换，步骤罗操作如下觉：馅疫（筑1个）试压、智置换前的爷准备工作煌凯准①针成立球罐钻开罐检查丰（试压、忽置换）工齐作领导小魄组，明确茫具体的分揪工，各负泰其责。惜言赴②匀经过多方怀研究讨论泳，确定了笋试压、置特换方案，烟并制定了着实施细则妇和具体措呈施，打印昆成文以便接遵照实施伞。救苦妥③父对与球罐呆相联接的漠管道和秆设备风进行了试询压，对阀逆门、法兰利、焊缝等聪各种设备杜和联接处乐都进行认报真细致的锦检查，对昌有泄漏之俊处进行处细理。塑汉逗④竞联接好试粱压、置换贴工作所需卷用的临时骂管道和设竹备。如加发气管、排璃气管、空仿压机等；肝并作好其缺它一切有鼻关的安全菌防范物质疤准备工作店。务族（漫2喉）试压及邪置换工艺密流程因迈驳①脚在球罐的吃排污阀腐（耳6揉）之后，晴加一短节纠。短节一污端采用法双兰联接，租另一端盲深死；在短逝节两侧各粗焊一加气芳管，并装锡上控制阀渐（售7井或败8侍）加以控崖制，它们这与空压机著（落9梨）相连。帆炸嫂②怜以球罐的井进（出）剪气管作为域置换的进树气管，球雄罐上的安淋全放空、防增设的加键气管（卸荷下空压机羡后）作为扯空气的放础空管，也森可作为取柄样点。如意图军2饺所示。拉熊（艇3笋）试压、业置换的操贞作步骤比歌呢①吗为了便于挣指挥、控弦制，不致缎操作失误炮，在试压逃、置换前攻，首先关杜闭全部阀闸门，并加娃装盲板，宫使整个系粥统成为密速闭状态。趟壁衔②赠启动空压柔机觉（平9颠），打开拨加气管的骑控制阀门刮（贼7财或拿8晚），向球晌罐充空气酸，使压力她先缓慢升雹压至规定草试验压力齐的争1数0签％，保昆压编5-1烟0胖分钟并对桃所有焊缝城和连接部月位进行初台次检查；诊如织无泄漏可傅继续升压呢到试验压锅力抵的庸5惩0昆％；如无遥异常现象蓄，其后按禾规定试验息压力择的响1利0滤％逐级升忙压，直至递试验压抄力伴0.92塔MP赵a绸时（因球奇罐设计压炮力灵为良0.8M鸣P线a楚，实际运兴行压力编为镰0.78竭MP鹿a键，试验压贿力为设计殖压力振的定1.1百5扮借人停止倦加压稳压漫半小时，坚在试压前宝应将球罐浴的安全阀劣送国家压凡力容器检演验部门将按其开启压脆力调煌至记0.92杜MP杀a爽（试压后遵将其压力柴调至设计解压力，但刚不得超过震设计压力捐的狡1.0跌5抬倍），以气确保球罐壁试压安全般；最后将返压力降至慨设计压力衰，保压足疗够时间进召行检查，版检查期间魔压力应保牺持稳定，研观察球罐驴及基础均共无异常情许况，经肥挑皂液或其环他检漏液下检查无漏侦气、无可蹈见变形即齐为合格。候王责③籍试压合格累后进行置少换。首先得拆下空压澡机沙），兆打开加气芳管的阀门摘（仿7径或宏8记）和安全绍阀租（奶2沃）进行放深空，待与萝大气相平齐衡为止，宅关闭各放浮空部位的巡阀门。这炎时球罐里派空气体积横在计算工塞况崖（掏0.1M论P旋a融，留2贼0狐℃哭）下运为舟1000吊m临3勺。翁仰判④停打开球罐狂的进（出栗）气管上辫的阀门纯（路4阁），向球呢罐缓慢充男气，流速偷控制污在宋3m/计s什以下；当疗球罐充气养到固0.05千MP敌a丢时，可适拆当提高充买气速度，杰流速不超削过格5m/料s短；当充装坐天然气疯到身0.1M肯P点a敏后，关闭对进气阀尺（垒4合）停止进丧气，开启形加气管上梦的控制阀俘（苍7蜻或宫8栋）缓慢地床向外放散逝，其速度套不超事过便10m/踏s燥，表压犯为罪10KP育a葡时停止放尊散，这时弹取样进行拨分析，确哀认天然气捎含量达到专置换标准翅（伞5佣0部％以上）载；再次开脑启球罐的皱进气阀陕办（卫4疗）以不超旅过辩10妇m田／欧s殿流速向球偶罐充装天红然气，直藏至球罐运菠行压貌力棵0.78布MP篮a菊为止，置效换完毕。镰在置慧换过程中乞，球罐的议表晴压庄P药（逆MP将a好）随进罐监天然气体亚积秀V驰（诱m袍3牧）变化而避变化，其鞭变化过程毛视为等温咱过程（注巧：锤P柴n构为当地大敲气压，取渠值伍0.1M子P脑a闲）。跳够（燥a忠）当球罐病压力升我至筛0.1M董P石a熔（表压）速时，球罐严里空气体死积在计算蚕工况堂（钥0.1M孕P号a童，膏2绩0布℃乐）下奉为焰1000鸟m旺3碗，而在某医一工死况汁P句下其空气夏体积为摄（其1000傍-能V川）态m章3块，其关系晨式为：酱橡（挡b淋）当球罐孕充气阳至竟0.1M擦P招a底（表压）国时，停止阳进气，进垂行放空抵至盼10KP咸a鸟止，这时方球罐里空柱气和天然末气的体积行在计算工胞况岩（犁0.1M绵P圣a忙，痰2伴0缝℃宋）下各熊为酿550m登