天然氣球罐置換方法探析

余健

摘 要：以四川宏源燃?xì)夤煞萦邢薰緸槔瑥那蚬拗脫Q方案分析了置換過程的組織管理。

關(guān)鍵詞：天然氣；球罐置換；方案

1.基本情況介紹

宏源天然氣儲配站位于涼帽山腳下。2座1000M3球形儲罐分別于***年和***年投運(yùn)，工作介質(zhì)為天然氣。

2.組織機(jī)構(gòu)及崗位職責(zé)

2.1現(xiàn)場總指揮

現(xiàn)場總指揮由四川宏源燃?xì)夤煞萦邢薰究偣?dān)任。負(fù)責(zé)儲配站球罐置換的總體組織、指揮、協(xié)調(diào)工作。下達(dá)閥門啟閉、放散、置換作業(yè)指令，檢查協(xié)調(diào)現(xiàn)場各點(diǎn)位工作情況，根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)急情況臨時(shí)確定新實(shí)施方案。四川宏源燃?xì)夤煞萦邢薰居蜌忾_發(fā)公司經(jīng)理配合現(xiàn)場總指揮做好相關(guān)工作。

2.2現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人

現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)監(jiān)督現(xiàn)場技術(shù)規(guī)程執(zhí)行情況和技術(shù)實(shí)施的執(zhí)行及對球罐置換操作流程進(jìn)行監(jiān)督，并將工作情況及時(shí)報(bào)告現(xiàn)場總指揮。儲配站站長配合技術(shù)負(fù)責(zé)人做好相關(guān)工作。

2.3現(xiàn)場安全負(fù)責(zé)人

安全負(fù)責(zé)人由公司安全監(jiān)察部經(jīng)理擔(dān)任。負(fù)責(zé)現(xiàn)場的安全監(jiān)督工作，確?，F(xiàn)場指揮操作程序符合相關(guān)安全規(guī)定，并將工作情況及時(shí)報(bào)告現(xiàn)場總指揮。四川宏源燃?xì)夤煞萦邢薰居蜌忾_發(fā)公司安全工作人員配合安全負(fù)責(zé)人做好相關(guān)工作。

2.4現(xiàn)場啟閉閥門、放散泄壓

啟閉閥門、放散泄壓由現(xiàn)場總負(fù)責(zé)人全權(quán)負(fù)責(zé)指揮，通過指令組織操作人員啟閉相應(yīng)閥門。檢查指揮啟閉閥門操作人員進(jìn)行操作，將閥門啟閉情況報(bào)告現(xiàn)場總指揮，并組織操作人員實(shí)施放散泄壓和置換檢測并將情況及時(shí)報(bào)告現(xiàn)場總指揮。四川宏源燃?xì)夤煞萦邢薰緝ε湔九浜蠁㈤]閥門、放散泄壓組負(fù)責(zé)人要做好相關(guān)工作。各操作人員落實(shí)好各自負(fù)責(zé)啟閉閥門的位置。

2.5現(xiàn)場應(yīng)急搶險(xiǎn)準(zhǔn)備

現(xiàn)場配備應(yīng)急搶險(xiǎn)組，負(fù)責(zé)現(xiàn)場可能出現(xiàn)險(xiǎn)情的處理、救護(hù)及消防搶險(xiǎn)等工作，明確搶險(xiǎn)隊(duì)員，將責(zé)任落實(shí)到人頭。由專人負(fù)責(zé)消防水泵啟閉，其余人員負(fù)責(zé)配合搶險(xiǎn)工作。

2.6現(xiàn)場記錄

由儲配站進(jìn)行現(xiàn)場記錄。

3.置換方案編制依據(jù)

（1）《燃?xì)夤艿拦に噷W(xué)》、《燃?xì)廨斉洹贰?/p>

（2）儲配站工藝流程圖

（3）儲配站球罐施工圖

（4）《壓力容器技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》1999年

（5）《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》1990年

（6）GB1350094—1998《球形儲罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》

（7）TB4730—94《壓力容器無損檢測》

（8）各同行業(yè)單位球罐置換實(shí)例。

4.置換方案

球罐技術(shù)參數(shù)：

Ⅰ#球罐

（1）設(shè)計(jì)溫度：— ℃—— + ℃

（2）設(shè)計(jì)壓力：MPa 試驗(yàn)壓力：MPa

工作壓力：MPa

安全閥啟動壓力：MPa 安全閥回坐壓力：MPa

（3）公稱直徑：D=米 幾何體積：M3

Ⅱ#球罐

（1）設(shè)計(jì)溫度：— ℃—— + ℃

（2）設(shè)計(jì)壓力：MPa 試驗(yàn)壓力：MPa

工作壓力：MPa

安全閥啟動壓力：MPa 安全閥回坐壓力：MPa

（3）公稱直徑：D=米 幾何體積：M3

根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》要求，球罐必須進(jìn)行四年一次開罐檢驗(yàn)。為保證球罐的開罐檢驗(yàn)和置換的安全，特制定此方案。

5.球罐的置換方法

天然氣直接置換空氣，以達(dá)到球罐投入運(yùn)行的需要。為確保球罐置換安全性，要求混合氣中含氧量小于2%為置換終點(diǎn)。此方法具有一定的危險(xiǎn)性。天然氣爆炸極限為5%—15%，考慮到混合的不均勻性，天然氣含量45%以下均視為危險(xiǎn)區(qū)。要確保置換過程中，沒有任何火源引爆這極具危險(xiǎn)的混合氣，就需要控制隨進(jìn)罐的天然氣帶入的“火種”。

5.1做好接地裝置

高速氣流會因“摩擦”產(chǎn)生靜電。需要保證球罐及管道系統(tǒng)都有良好的接地，即便有靜電負(fù)荷產(chǎn)生，也會立即通過接地裝置導(dǎo)入大地，不會有電荷集聚導(dǎo)致高電位，而產(chǎn)生火花。認(rèn)真檢測球罐和輸氣管道的防靜電接地，注意檢查刷漆有沒有影響接地狀態(tài)，其接地電阻不得大于5Ω。

5.2預(yù)防高速氣流

高速氣流吹動管道中可能殘留下來的石塊、鐵屑、焊條頭等固體物品帶進(jìn)球罐，與罐壁等碰撞產(chǎn)生火花。根源是高速氣流，解決的關(guān)鍵是堅(jiān)決杜絕高速氣流而確保低速；即便有石塊等“雜物”，也不會被吹動，也就不可能產(chǎn)生火花；同時(shí)為了避免“雜物”帶進(jìn)球罐，應(yīng)事先在進(jìn)氣管路上設(shè)置“過濾器”。

5.3噴淋沖洗

經(jīng)過一段時(shí)間使用后的球罐、工藝管道內(nèi)壁會附著一層硫化物或靜電灰塵，在天然氣直接置換空氣過程中由于氣流的帶動產(chǎn)生摩擦，在可燃混合氣中是極具危險(xiǎn)的。解決的方法就是在置換前進(jìn)行噴淋沖洗，盡可能的將附著在球罐及管道內(nèi)壁的“危險(xiǎn)物質(zhì)”沖刷干凈，并且可以改善置換設(shè)備環(huán)境，增加內(nèi)部潮濕度。

綜上分析，確保球罐置換安全的關(guān)鍵是控制氣體流速。采用微壓表（現(xiàn)有微壓表量程偏大、精度不夠，考慮是否可換用U型壓力計(jì)）和球罐壓力變送器，根據(jù)球罐壓力變送器和壓力計(jì)的變化，控制閥門的開啟度。達(dá)到安全置換之目的。

7.置換步驟

7.1關(guān)閉各放空部位的閥門。這時(shí)球罐里的空氣體積在計(jì)算工況（0.1MPa，20℃）下為1000M3。

7.2置換采用臨時(shí)連接管連接民用二調(diào)壓器后壓力表與球罐壓力表處的方式進(jìn)氣。啟動民用二調(diào)壓器，先將出口壓力調(diào)節(jié)為0.1MPa，緩慢開啟節(jié)流閥，置換臨時(shí)進(jìn)氣管道，流速控制在5m/s以下（調(diào)節(jié)節(jié)流閥，工況瞬時(shí)流量要保證在317.9米3/時(shí)即5.3m3/min以下）。用檢漏儀（可測濃度）測排出氣體，當(dāng)天然氣含量超過50%時(shí)，關(guān)閉節(jié)流閥，裝好臨時(shí)進(jìn)氣管。

7.3緩慢開啟節(jié)流閥，同時(shí)觀測瞬時(shí)流量（可通過球罐下微壓表或球罐壓力變送器反算瞬量，球罐壓力每漲0.001MPa時(shí)進(jìn)氣量為10m3，），不時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，要求工況瞬時(shí)流量要保證在317.9米3/時(shí)以下（即管道流速不超過5米/秒，結(jié)合球罐壓力計(jì)算約1分57秒進(jìn)103氣，即球罐壓力漲0.001MPa）。當(dāng)球罐表壓力達(dá)到0.05MPa時(shí)，關(guān)閉節(jié)流閥停止進(jìn)氣。再將臨時(shí)調(diào)壓器出口壓力調(diào)節(jié)為0.2MPa，緩慢開起節(jié)流閥，要求工況瞬時(shí)流量要保證在317.9米3/時(shí)以下。

7.4當(dāng)球罐表壓達(dá)到0.08MPa時(shí)換掉微壓表。當(dāng)壓力達(dá)到0.2MPa后，關(guān)閉閥門進(jìn)氣。靜置24小時(shí)后，先緩慢開啟排污管上的放散閥放散，然后用可測濃度的檢漏儀測排出氣體，當(dāng)天然氣含量達(dá)到45%以上時(shí)，可認(rèn)為罐內(nèi)混合氣已度過危險(xiǎn)區(qū)。

7.5濃度達(dá)到45%，度過危險(xiǎn)期后，可以將流速提高致20m/s以下，即工況下瞬量不超過1271.7米3/時(shí)，直到球罐表壓為0.95Mpa。

7.6當(dāng)球罐工作壓力達(dá)到0.95MPa時(shí)，由氣體定律得知，空氣在球罐內(nèi)占容積為954m3，天然氣為9046m3，球罐內(nèi)混合氣體的含氧量為2%，符合含氧量標(biāo)準(zhǔn)，可以采用只混氣，不放散的特殊處理方式達(dá)到轉(zhuǎn)換目的。

7.7考慮夏天氣溫較高，本方案所述爆炸極限為常溫常壓極限值。為提高置換的安全性，置換過程（特別是天然氣含量在危險(xiǎn)區(qū)時(shí)）建議在早晚氣溫較低時(shí)進(jìn)行?；蚩蓪摅w進(jìn)行噴淋降溫。

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