氫氣氣柜運行保障措施

張波，白虎雄，趙鵬

(陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團股份有限公司(以下簡稱“北元化工”)現(xiàn)配套有80萬t/a燒堿生產(chǎn)裝置，分為A/B/C/D四條生產(chǎn)線。為了保障系統(tǒng)穩(wěn)定性，依據(jù)設(shè)計在A/B線氫氣系統(tǒng)和C/D線氫氣系統(tǒng)分別安裝1臺容量為1 000 m3的氫氣氣柜，用于保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。雖然這種設(shè)計使得系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，但是由于近年來關(guān)于氣柜的事故時有發(fā)生，給人民生命和財產(chǎn)安全帶來重大損失，所以如何預(yù)防氣柜不出現(xiàn)故障或事故，是氯堿生產(chǎn)企業(yè)近年來思考的重點問題。

1 氫氣氣柜簡介

北元化工使用的是低壓濕式氣柜，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

低壓濕式氣柜主要由水槽、中節(jié)、鐘罩、外導(dǎo)架、導(dǎo)軌、配重等部件構(gòu)成，中節(jié)、鐘罩依靠導(dǎo)軌、導(dǎo)輪在水槽中自由升降而改變儲氣容積。

2 存在問題及改進措施

2.1 完善氣柜檢修標準

氣柜的維修周期及內(nèi)容如表1所示。

表1 氣柜的維修周期及內(nèi)容Table 1 Cycle and content of gas holder maintenance

氫氣氣柜的維修保養(yǎng)情況，直接關(guān)系到氣柜的安全穩(wěn)定運行。沒有完善的氣柜檢維修標準，氣柜維修過程中就會滋生、遺留隱患。因此通過查閱氣柜相關(guān)國家標準、行業(yè)標準，并結(jié)合開元化工氣柜實際運行情況，制定了詳細的氣柜檢維修周期及內(nèi)容(其中包括氣柜的臨時維修、小修、中修、大修和具體內(nèi)容)。

1—鋼水槽；2—內(nèi)導(dǎo)輪；3—下配重塊；4—鐘罩；5—外導(dǎo)輪；6—放空帽；7—上配重塊；8—鋼架及外導(dǎo)軌。圖1 單節(jié)氣柜結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structural diagram of single-layer gas holder

2.2 完善氣柜聯(lián)鎖邏輯控制

起初氫氣氣柜聯(lián)鎖只設(shè)置有“當氫氣氣柜液位高度(3選2)≥80%，聯(lián)鎖打開氫氣大放空閥開度50%，氫氣氣柜壓力下降至4.0 kPa后自動關(guān)閉氫氣放空閥；當氣柜液位(3選2)≤15%時，氣柜對應(yīng)的氫氣壓縮機(簡稱氫壓機)跳?！眱蓷l液位聯(lián)鎖，在這種情況下，當氣柜發(fā)生卡阻時，氣柜內(nèi)部壓力變化無法引起液位變化，則可能發(fā)生氣柜低壓或者超壓的異常情況，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、著火爆炸等事故，后果不堪設(shè)想。

為此，北元化工在氣柜頂部增加了壓力聯(lián)鎖，改造為“當氫氣氣柜頂部壓力(3選2)≥4.0 kPa，聯(lián)鎖氫氣大放空閥開度50%和小放空閥同時打開，氫氣氣柜壓力下降至3.95 kPa后大放空和小放空同時自動關(guān)閉；當氫氣氣柜頂部壓力(3選2)≤2 kPa，聯(lián)鎖該臺氣柜對應(yīng)的氫壓機全部停機”。這樣進一步保障了氣柜液位、壓力的正常輸出顯示，便于崗位人員應(yīng)急操作和處置。

2.3 完善氣柜自動切斷系統(tǒng)

原設(shè)計氣柜水封槽補水方式為手動操作補水，且水封槽液位通過現(xiàn)場磁翻板液位計顯示，不便于事故狀態(tài)下的緊急切斷。為此經(jīng)過數(shù)次討論、現(xiàn)場調(diào)研，最終確定把進氣柜的水封槽加水方式變更為在原手動閥后增加自動切斷閥，實現(xiàn)DCS遠程自動補水，進而實現(xiàn)氣柜的一鍵切斷，并在氣柜水封槽增加遠傳液位計，設(shè)立報警值，防止切斷閥內(nèi)漏，對正常運行氣柜造成影響。通過改造氣柜切斷，不需要崗位人員現(xiàn)場操作，避免人員暴露在危險源處，且操作快速、簡單，便于應(yīng)急處置。

2.4 完善氣柜水封槽水溫檢測和液位檢測

北元化工位于陜西神木地區(qū)，冬季室外溫度最低可達到-25 ℃左右。冬季日?？刂茪夤袼鈨?nèi)水的溫度主要通過水面內(nèi)插入的蒸汽管線閥門開度來控制，并沒有實時數(shù)據(jù)顯示水的溫度，在極端天氣情況下，可能出現(xiàn)部分水面結(jié)冰的情況，進而導(dǎo)致氣柜卡塞。因此，在氣柜水封水面增加了遠傳溫度儀，并在DCS室設(shè)置溫度報警值，預(yù)防此類情況。

氣柜正常運行時，氣柜環(huán)形水封槽液面為敞開式。夏季氣溫較高，水蒸發(fā)加快，環(huán)形水封槽液位會逐漸下降，出現(xiàn)氣柜水封低液位運行，此時易觸發(fā)氣柜低液位聯(lián)鎖停車。為了保障氣柜水封槽液位處于溢流狀態(tài)，在溢流口旁邊增加遠程液位開關(guān)，當氣柜水封槽液位距離溢流口大于300 mm時，液位開關(guān)報警，提示操作人員注意控制水封槽液位，保障氣柜水封槽水位正常。

2.5 完善氫氣泄漏預(yù)警

由于氣柜運行時壓力在3.80 kPa左右，且氫氣的密度遠小于空氣，所以氣柜發(fā)生少量泄漏時很難發(fā)現(xiàn)，只有泄漏較多時才能通過液位、壓力或巡檢人員巡檢發(fā)現(xiàn)。為了能實現(xiàn)氣柜漏點早發(fā)現(xiàn)早處理，在氣柜頂部和進氣柜水封槽頂部增加氫氣報警儀，并把數(shù)據(jù)接入控制室的GDS系統(tǒng)，按照標準設(shè)定報警值，一旦發(fā)生氫氣報警可提醒崗位人員進行快速處置。

2.6 完善氣柜運行管理

系統(tǒng)正常運行時，氣柜液位波動較小。隨著運行時間的延長，系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況時，氣柜在短時間內(nèi)液位較大波動時可能存在氣柜卡頓的風(fēng)險。為了降低這種風(fēng)險，規(guī)定對氣柜定期進行升降操作，同時對崗位巡檢人員的巡檢標準及內(nèi)容進行量化。如氣柜每周進行一次升降操作、控制氣柜的升降速度慢于1.2 m/min、每2 h巡檢1次環(huán)形水封槽液位等措施，保證氣柜的高品質(zhì)運行管理。

2.7 完善人員培訓(xùn)教育

通過加強對行業(yè)內(nèi)發(fā)生事故進行類比學(xué)習(xí)，吸取事故教訓(xùn)，進一步梳理完善氫氣氣柜的應(yīng)急處置。梳理的內(nèi)容包括“當氣柜壓力大于4.0 kPa，觸發(fā)壓力聯(lián)鎖，壓力恢復(fù)后，氣柜液位仍然無變化”“當氣柜壓力持續(xù)降低(未低于2 kPa)時，氣柜液位曲線顯示為直線”“氣柜異常并發(fā)生泄漏”等情景的應(yīng)急處置措施。通過對應(yīng)急處置措施的熟練掌握，可以有效地幫助操作人員作出正確的操作，避免氣柜相關(guān)的事故發(fā)生。

3 結(jié)語

2013年11月24日，習(xí)近平總書記在聽取青島黃島經(jīng)濟開發(fā)區(qū)輸油管線泄漏引發(fā)燃爆事故情況匯報時指出，要做到“一廠出事故，萬廠受教育，一地有隱患，全國受警示”。為了深刻吸取同行業(yè)氣柜出現(xiàn)的事故教訓(xùn)，北元化工經(jīng)過多次調(diào)研討論、查標準，最終形成了以工程、技術(shù)、管理等模塊構(gòu)建的具體防范措施，氣柜的穩(wěn)定運行得到保障，實現(xiàn)公司的安全穩(wěn)定運行。