稀油干式氣柜運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析及管控措施

＊呂志西 趙金剛 龍?zhí)斐?/p>

（大連西太平洋石油化工有限公司 遼寧 116600）

稀油密封干式氣柜亦稱作曼型儲(chǔ)氣柜，作為煉廠瓦斯氣、焦?fàn)t煤氣、城市燃?xì)獾鹊牡蛪簝?chǔ)存設(shè)備，該類型氣柜承壓較高，運(yùn)行可靠，在石化、鋼鐵企業(yè)中有著重要的地位，不僅減少了企業(yè)日常生產(chǎn)時(shí)有害氣體向大氣的排放，實(shí)現(xiàn)二次能源的再利用[1]，而且對企業(yè)本身的燃?xì)夤芫W(wǎng)也起到了壓力調(diào)節(jié)作用。

但是，由于氣柜在不同工況下的運(yùn)行，及外部條件的變化，會(huì)對其產(chǎn)生各種不同的影響，這些因素會(huì)給氣柜帶來不同的風(fēng)險(xiǎn)。主要風(fēng)險(xiǎn)包括：儀表故障、密封油粘度降低等封油問題、氣柜柜頂腐蝕等。因此，針對這些影響因素，制定相應(yīng)的管控措施，可以保障氣柜的長周期運(yùn)行。

1.稀油干式氣柜組成

圖1 稀油干式氣柜主體結(jié)構(gòu)圖

稀油密封干式氣柜是一個(gè)正多邊形，通過活塞上、下浮動(dòng)體積可變的容器。主要由柜底板、側(cè)板、立柱、柜頂、可升降的活塞及密封油系統(tǒng)等部分構(gòu)成。密封油系統(tǒng)是保障氣柜安全運(yùn)行最重要的部分，它由在活塞四周的上油溝、在柜底板四周的下油溝及封油泵3部分組成，通過封油泵的啟停，自動(dòng)控制上油溝的液位。一般在柜體一側(cè)設(shè)有電梯一座，可直達(dá)氣柜的柜頂，在各層平臺(tái)設(shè)有電梯出口，在柜頂有一部升降機(jī)與逃生吊籃，可以從柜頂?shù)交钊喜?，進(jìn)行活塞各部件的檢查與維護(hù)。還有上部油箱、活塞上下導(dǎo)輥、防水平回轉(zhuǎn)裝置、油水分離器、放散管、柜容表、雷達(dá)表、密封油監(jiān)測設(shè)施及人孔等附件。

圖2 稀油干式氣柜封油系統(tǒng)示意圖

當(dāng)氣柜正常運(yùn)行時(shí)，活塞隨瓦斯氣的進(jìn)入與抽出在柜體內(nèi)上升或下降。密封機(jī)構(gòu)緊貼在柜體側(cè)板內(nèi)壁同時(shí)上升或下降。密封油借助提升泵所屬自動(dòng)控制系統(tǒng)，始終保持一定的液位，從而形成油封，使瓦斯氣密封在氣柜內(nèi)。

氣柜的主體結(jié)構(gòu)與封油系統(tǒng)示意圖，見圖1和圖2[2]。

常用稀油干式氣柜主要的規(guī)格型式如表1。

表1 稀油干式氣柜主要規(guī)格

2.氣柜日常運(yùn)行中存在的風(fēng)險(xiǎn)

氣柜長期運(yùn)行中，由于各種因素的影響，如果日常檢查與維護(hù)不當(dāng)，會(huì)從以下不同的方面產(chǎn)生運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

(1)控制儀表故障

氣柜儀表故障主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①柜容表失靈

有很多氣柜柜容表是鋼帶表，由于導(dǎo)輪磨損、鋼絲繩粘附雜質(zhì)等導(dǎo)致柜容表卡澀，甚至有的柜容表由于鋼絲繩斷開，導(dǎo)致柜容表沒有顯示；有些企業(yè)的氣柜表是雷達(dá)表，由于氣柜長期的運(yùn)行，活塞上部進(jìn)入一些封油或者局部活塞密封不好，造成活塞的傾斜加大，活塞上部的桁架會(huì)使雷達(dá)表產(chǎn)生虛假回波，產(chǎn)生假液位。這些因素都可能導(dǎo)致氣柜落床或沖頂事故的發(fā)生。

②氣柜壓力顯示失效

瓦斯氣組分比較復(fù)雜，有時(shí)里面含有C5以上組分，有時(shí)可能還存在水蒸汽，這些都可能產(chǎn)生凝液，這些凝液會(huì)堵塞引壓管，造成壓力顯示異常；如果儀表線纜長期不進(jìn)行維護(hù)，產(chǎn)生松動(dòng)等，也會(huì)造成壓力顯示異常。這些因素如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理，可能存在密封油不能完全密封，瓦斯氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

③氣柜聯(lián)鎖系統(tǒng)失效

氣柜聯(lián)鎖或報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理，當(dāng)裝置出現(xiàn)大量排放時(shí)，可能導(dǎo)致氣柜沖頂?shù)氖鹿拾l(fā)生。

(2)封油系統(tǒng)運(yùn)行異常

氣柜封油在日常運(yùn)行中出現(xiàn)異常情況主要有表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①粘度下降，溢流量增加

因?yàn)橥咚箽鈦碓幢容^復(fù)雜，從C1到C5類組分都能存在，進(jìn)入氣柜后，較重組分會(huì)融入封油中，造成粘度下降；瓦斯氣中水分融入封油，同樣會(huì)造成粘度下降。如果粘度過低，溢流量增加較大，可能造成封油系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，從而造成瓦斯氣泄漏，由于封油輸送量大，封油飛濺到活塞上部的機(jī)率極大增加。

②閃點(diǎn)下降，安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增加

閃點(diǎn)下降，也是由于瓦斯氣較重組分融入密封油中，尤其是在冬季，柜壁板溫度較低，部分重組分瓦斯氣會(huì)在柜壁板上凝結(jié)成液，隨著活塞的升降，從而融入密封油中，同時(shí)密封油溫度也比較低，更不容易揮發(fā)出來，所以造成閃點(diǎn)越來越低。

③封油量增加，活塞上部封油量超負(fù)荷

封油量增加的原因比較多，常見的有日常瓦斯氣中的水份與重組分融入、密封油加熱器泄漏、氣柜柜頂板腐蝕造成雨水滲入氣柜等。封油量增加后，由于柜底油溝液位是自動(dòng)控制的定值，所以增加的封油全部提升到活塞四周的上油溝內(nèi)，造成活塞的重量增加，嚴(yán)重的情況可能從上油溝內(nèi)溢出到活塞上部，影響氣柜的安全運(yùn)行。

④活塞密封系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定

密封油系統(tǒng)的滑板日常是靠彈簧壓在氣柜的側(cè)板上，與側(cè)板緊密結(jié)合，局部最大間隙允許值為0.5mm，由于柜壁板隨著氣溫變化或者本身制造不均勻會(huì)產(chǎn)生不同位置的變形，這些變形就靠彈簧的伸縮進(jìn)行補(bǔ)償，由于彈簧伸縮疲勞，補(bǔ)償能力將下降；另外，由于瓦斯氣與空氣中的灰塵會(huì)進(jìn)入封油中，通過封油會(huì)附著在彈簧上，也能造成彈簧伸縮能力的下降，甚至無伸縮能力。

在活塞升降過程中，存在著上油溝底帆布、轉(zhuǎn)角帆布下沉；帆布脫離檔板后，會(huì)與氣柜側(cè)板接觸，由于長期的上下浮動(dòng)，會(huì)使帆布磨損開裂，造成密封油大量泄漏。

(3)氣柜油水分離器故障

氣柜油水分離器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如果瓦斯氣含水量極少，停止分離器運(yùn)行，可能造成封油跑損。

如果瓦斯氣含水較多，日常應(yīng)該做好油水分離器的檢查與維護(hù)，尤其是盤根的密封件，容易損壞，導(dǎo)致油水不能正常分離，導(dǎo)致封油跑損。

(4)氣柜放散管閥門泄漏

氣柜投用置換時(shí)，一般通過放散管排放，運(yùn)行正常后，閥門確認(rèn)關(guān)閉。但是如果閥門使用時(shí)間較長，內(nèi)部有雜質(zhì)，可能導(dǎo)致閥門關(guān)閉不嚴(yán)，造成瓦斯輕微泄漏。

3.風(fēng)險(xiǎn)管控措施

為了管控日常運(yùn)行中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，要按照下表（表2）做好氣柜日常的定期檢查與維護(hù)保養(yǎng)。

表2 氣柜主要附件的檢查與維護(hù)

續(xù)表

除了做好表2中各項(xiàng)附件的定期檢查，還要做好以下各項(xiàng)工作：

(1)加強(qiáng)控制儀表的檢查與維護(hù)

①增加可靠液位測量設(shè)施

目前，針對柜容鋼帶表故障多發(fā)的情況，安裝雷達(dá)表的氣柜越來越多，因?yàn)檫@種液位表不存在機(jī)械磨損，耐腐蝕能力強(qiáng)，適應(yīng)的環(huán)境比較廣泛，維修方便，所以比較適合瓦斯氣這種組分比較復(fù)雜的介質(zhì)。

②強(qiáng)化壓力的檢查與對比

氣柜壓力受氣柜收付瓦斯氣量、活塞上部封油量等因素影響，如果排除這些因素后，氣柜壓力表現(xiàn)仍舊異常，檢查壓力表元件、相關(guān)儀表線及引壓管是否堵塞，通過這些檢查，可以排除故障。

③加強(qiáng)聯(lián)鎖的定期調(diào)校

氣柜安裝了高低位報(bào)警及聯(lián)鎖設(shè)施，當(dāng)柜體內(nèi)氣體容積低于10%或高于90%報(bào)警器會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒操作員及時(shí)進(jìn)行操作調(diào)整，改變運(yùn)行狀態(tài)；如果操作沒有及時(shí)調(diào)整，當(dāng)柜體內(nèi)氣體容積低于5%或高于95%會(huì)觸發(fā)聯(lián)鎖，當(dāng)?shù)陀?%時(shí)，氣體外送壓縮機(jī)會(huì)停止運(yùn)行，同時(shí)會(huì)關(guān)閉出氣閥門；當(dāng)高于95%時(shí)，會(huì)關(guān)閉進(jìn)氣閥門，停止氣體進(jìn)入氣柜。通過這些安全措施，可以保障氣柜不會(huì)產(chǎn)生落床與沖頂?shù)劝踩鹿省?yīng)定期進(jìn)行儀表調(diào)校，一季度進(jìn)行一次為宜。

(2)穩(wěn)定封油系統(tǒng)的運(yùn)行

①保持封油粘度與閃點(diǎn)處于合適的范圍

封油粘度在40℃運(yùn)動(dòng)粘度在50～100mm2/s為宜，封油泵日常運(yùn)行時(shí)，夏季15～20min啟動(dòng)一次，冬季25～30min啟動(dòng)一次為宜[1]；封油閃點(diǎn)不宜低于60℃[3]。

如果封油中含水較多導(dǎo)致粘度下降，應(yīng)加強(qiáng)水的分離，并且排查水的來源。如果發(fā)現(xiàn)氣柜加熱器內(nèi)漏、柜頂板滲漏等故障應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢修。

如果是瓦斯氣中重組分融入封油，導(dǎo)致粘度下降、閃點(diǎn)上升，加強(qiáng)上游裝置瓦斯氣的排放管控，進(jìn)行有序、可控的排放，檢查火炬沿途分液罐輸液泵是否正常啟停，及時(shí)外送分流出的重液，減少含油液體進(jìn)入氣柜。上游裝置發(fā)生非正常排放時(shí)，氣柜應(yīng)及時(shí)停收，把瓦斯氣排放到火炬燃燒，避免大量含油液體進(jìn)入氣柜，融入密封油，造成氣柜密封油粘度下降。如果有閃蒸汽系統(tǒng)，也可以利用閃蒸的工藝進(jìn)行這部分重組分的脫除，如果沒有閃蒸系統(tǒng)，可以在封油中添加增粘劑提高粘度。

②保持氣柜中封油量的穩(wěn)定

因?yàn)闅夤穹庥捅米詣?dòng)提升系統(tǒng)的設(shè)置，下部封油溝的液位是穩(wěn)定的，所以可以在上部封油溝內(nèi)設(shè)置液位監(jiān)測系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)控上部封油的液位，同時(shí)也方便觀察活塞的傾斜情況。

根據(jù)日常瓦斯氣中的水份與重組分融入、密封油加熱器泄漏、氣柜柜頂板腐蝕造成雨水滲入等不同的因素，制定相應(yīng)的管控措施，從而保持封油量的穩(wěn)定。

③活塞系統(tǒng)的檢查及維護(hù)

氣柜根據(jù)瓦斯氣的組分清潔程度，要定期進(jìn)行檢修，檢修時(shí)，活塞與密封油系統(tǒng)要進(jìn)行徹底的清理，彈簧、帆布等易損件要進(jìn)行更新。

活塞應(yīng)保持日常定期巡檢，及時(shí)處理初發(fā)問題是保障活塞穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段，巡檢的主要項(xiàng)目如下：

A.檢查上油溝油位的變化，通過與液位計(jì)的比對，觀察溢流是否均勻。B.觀察上油溝及活塞上部是否有異物，氣柜側(cè)壁上是否有油泥等，防止進(jìn)入油溝內(nèi)影響帆布的密封。C.檢查活塞導(dǎo)輥是否沿著導(dǎo)軌板中心平穩(wěn)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，防止有局部卡澀的情況。D.檢查下油箱油位、下油溝視鏡及溢流口溢流情況，判斷溢流是否穩(wěn)定。E.通過觀察活塞上部是否有存油，判斷是否有封油飛濺現(xiàn)象。F.通過觀察氣柜頂部的腐蝕情況，柜頂是否有穿孔情況，判斷是否有雨水進(jìn)入氣柜。

(3)加強(qiáng)氣柜油水分離器日常檢查與維護(hù)

操作員日常巡檢時(shí)，要經(jīng)常檢查油水分離器排口的水質(zhì)情況，如果發(fā)現(xiàn)有含油的情況，要及時(shí)排除是操作的原因還是設(shè)備的原因，如果是操作的原因，及時(shí)進(jìn)行排水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，如果是設(shè)備的原因，停止故障側(cè)油水分離器的運(yùn)行，進(jìn)行設(shè)備維修。

(4)氣柜旁路的隔離

氣柜放散管屬于環(huán)保設(shè)施旁路的一種，在氣柜正常投用后，應(yīng)該及時(shí)加盲板與外界進(jìn)行隔離，防止瓦斯氣的泄漏。

4.總結(jié)

在氣柜檢修時(shí)，氣柜的各部件，如活塞上下導(dǎo)輥、密封油提升泵、油水分離器等應(yīng)全部進(jìn)行維修維護(hù)，針對瓦斯氣腐蝕性較強(qiáng)的情況，應(yīng)定期進(jìn)行防腐及測厚等。在日常運(yùn)行過程中，應(yīng)定期對氣柜全方位進(jìn)行狀態(tài)檢查、加強(qiáng)日常維修維護(hù)、確保密封油系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，采取更換或閃蒸等手段確保密封油閃點(diǎn)、粘度等指標(biāo)在安全范圍內(nèi)，保證氣柜實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)行。