氣柜直接置換論文
摘 要：根據韶關市氣源轉換實際情況，用直接置換氣柜內水煤氣以達到安全拆除氣柜的目的。
我公司3萬m3氣柜自1993年使用以來，一直運行正常，由于種種原因，迫使我們更換液化石油氣摻空氣為氣源，氣柜已無作用，必須拆除。但由于氣柜內有剩余8000m3水煤氣，管道和設備上均有水煤氣，所以必須置換至安全范圍才能動火拆除。
余氣放散后需要置換的范圍是氣柜弓頂 1500m3，站區工藝管道及脫硫裝置約100m3，合成氨廠至儲配站的輸氣管道1400m，約100m3，臺計1700m3，置換用有二種方法，第一種是間接置換，即先用惰性氣體置換煤氣后再用空氣置換惰性氣體。第二種是采用空氣來直接置換。二種方法各有優缺點。
1 選用直接置換方案的研討
氣柜的問接置換被廣泛采用，但對于我們公司來說有以下問題：
（1）由于合成氨廠已停產，若用煙氣或蒸氣置換，已無煙氣等氣體產生，我們也無此裝置，所以此方案不切合實際。
（2）采用氮氣來置換，此方案是可行，但是采用這一方案存在以下問題。
①需要 N2量大，置換的體積有 1700m3 ，共需氮氣達 8000m3 。
②勞動強度大，需要裝卸鋼瓶近200噸。
③費用大，約需8萬多元。
④這次是反置換，有煤氣不哪附，有一定的危險性。
采用惰性氣體置換存在著諸多難題，我們否定了氣柜的間接置換方案，而對直接置換方案進行調研，認為在采取安全措施的前提下是可取的。首先查閱了大量資料，1995年南京煤氣廠曾對10萬m3氣柜進行了直接置換，置換空間達8223.3m3，置換獲得成功，并節省了大量的費用。1997年河南駐馬店市煤氣公司氣柜也實行直接置換獲得成功，并節省置換費用15萬元。兩家公司的經驗曾在《煤氣與熱力》雜志上介紹，他們的經驗值得借鑒。這兩個單位都是用煤氣來直接置換空氣的，而我們的氣柜置換是空氣置換煤氣，置換終點更慢，要求更高，與他們相比我們有以下優越條件：①在管道施工中經常用直接置換形式，特別是1998年西河橋改管，也采用空氣來置換煤氣，積累了成熟的經驗。②置換場地寬敞，無人來往。③靜電接地只有2Ω，效果好。④我們氣柜已停止使用，其置換不受時間限制，可以用很慢的速度來置換，防止靜電的發生。⑤氣柜性能良好，升降正常。根據上述的有利條件，我們決定采用空氣來直接置換煤氣。
2 置換終點的確定
用空氣置換煤氣，必然會遇到煤氣與空氣混合進入爆炸極限問題。停氣的氣體組成見表1。
經上述計算，這次置換終點決定：各系數各點O2 必須大于19.1%，平均大于19.60。
3 置換過程的操作
在選擇了置換的方法及置換終點后，我們制訂了詳細的置換方案，采用0.5m3/分的空壓機提供空氣及自然通風相結合的置換方法，由于工作量小，為了保證安全，只有四人參加這一工作。
3.1 氣柜置換
（1）剩余的煤氣處理
在換氣結束后，氣柜中尚存8000m3 煤氣，采用氣柜放散管自然放散的辦法，三天時問處理完畢，只留下弓頂約 1500m3 的煤氣需置換。
（2）切斷氣柜與其他系統聯系的管道，對多余系統采取拆除，與城區管道連接管道用盲管封死。
（3）氣柜置換的操作
按“置換方案”操作，不留死角，在氣柜頂四點取樣，3月22日正式開始置換，至3月31日，氣柜的混合氣 O2含量達18.8%。當 O2達180以上時，O2上升的速度已非常慢，氣柜中尚有10000m3水要放出，可以大量沖淡混合氣的煤氣量。經計算終點O2含量：18.8＋（20．8-18.8）×10000/（ 1500＋1000）＝20.74％。同時氣柜一經放水，氣柜中會產生負壓，氣柜中的氣體不會向管道滲透，不會影響其他置換合格的管道，所以31日停止對氣柜的置換，轉人工藝管道的置換。
3.2 脫硫裝置的置換
在進柜前有二個脫硫塔、脫硫塔每個體積約6m3，置換每 15分鐘取樣分析，O2達到 20％，置換合格，置換時間為1小時。
3.3工藝管道的置換
管網中旁通，并聯管道多、死角多、設備多，所以必須仔細認真。置換每15分鐘在出站總管取樣，以總管取樣合格為控制點，整個置換使用時間3小時。最終結果見表2。
3.4原輸氣管道的置換
合成氨廠停產后對合成氨廠管道已作了置換，我公司氣柜內部的管道也已置換，合成氨廠至氣庫的輸氣管是一段直管。在放散口取樣合格作為置換的終點，置換4小時后，分析O2為20%。
經上述置換，從合成氨廠至出站總管原水煤氣氣相系統已全部置換完畢，不留死角，為水煤氣系統拆除創造了條件，同時為了更安全，合格后把所有的放散管通大氣，不至產生局部富集現象。
3.5 放水
氣柜中有近10000m3的密封用水，由于長期與弛放氣接觸，含NH3量較高，3月31日氣柜基本置換合格后放水，采用天晴時少放，下雨放大的原則，至4月9日全部水放完。由于氣柜在在置換后階段O2提高很慢，4月4日氣柜的O2已達19.8％。
此時已全部達到預定的'要求，混合氣體已離開爆炸限 50％以上，所以在動火時已不會產生任何危險。
到4月9日上午為止水煤氣系統已恢復到原始狀態，為了更加可靠，在動火拆除前4月 14日再次對氣柜取樣，其O2含量已達20.6%。
4 數據整理及分析
我們對這次置換的有關數據進行整理，詳見表3。
從數據表明，全部已達到預定的終點。其混合氣中可燃氣體的含量僅為爆炸下限的一半，同時所有系統均進行了球膽取樣明火點火試驗，均不產生燃燒現象及聽到爆鳴聲。
全部工作從3月19日起至4月9日結束，歷時22天。具體分配見表4。
分析化驗共84次，在放散余氣及放水時作業人員3～4人。在管道置換時動用了約15人及必要通訊設備。
5 經濟效益
由于這次置換采用了空氣的直接置換，節省了大量的人力、物力及財力。具體如下：
（1）不用氮氣置換，節省2500瓶的氮氣費用。
（2）省去氮氣運輸 100車，節省運費 5000元。
（3）不用制作氮氣的專用卸車裝置2000元，同時也消除了在氣柜上焊接的危險性。
（4）節省了氮氣送人氣柜的裝卸送氣工日約 150個約 8000元。
6 體會
（l）用空氣（煤氣）來直接置換氣柜，只要在事前有一個周密的方案，在置換中認真操作是可行的。
（2）直接置換有省時、省力、省財的優點，節省費用8萬多元。
（3）用轉慢的跟進氣可達到更穩定、更安全的目的。
（4）本次使用的空壓機排氣量太小，使置換時間太長，給安全控制帶來難度，如采用了3m3用氣量空壓機或采用低壓的鼓風機會更好。
（5）對于沒有惰性氣體產生裝置的氣源廠，這次實踐又一次證明直接置換的優越性及安全性。
（6）對人員較雜、管理難度大的地區采用直接置換時，必須采取更嚴格措施或采用間接置換的方式，以確保安全。
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