低壓濕式氣柜工程設計應用的安全措施淺談

余建鋒（浙江省天正設計工程有限公司，浙江 杭州 310012）

1 概述

氣柜是儲存各種工業氣體的設備，目前在實際生產中利用氣柜存儲有毒有害氣體較為普遍，這就要求我們對氣柜的安全生產加以重視。有關氣柜的安全設計國家規范也規定的比較詳細，在此不再贅述。本文結合設計過程中的實際情況，就低壓濕式氣柜工程設計應用過程中所需要采取的一些主要安全措施簡單談一下看法。

1.1 氣柜的選擇

氣柜可以分為低壓氣柜和高壓氣柜兩大類。前者有濕式氣柜與干式氣柜兩種。濕式低壓氣柜設計壓力一般在4000Pa以下，是最簡單常用的一種氣柜。它由水封槽和鐘罩兩部分組成。鐘罩是沒有底可以上下活動的圓筒形容器，若儲氣量大時，鐘罩可以單層改成多層筒式，各節之間以水封環形槽密封。

濕式低壓氣柜按導軌形式可以分為螺旋氣柜、外導架直升式氣柜和無外導架直升式氣柜。三種氣柜有各自的特點，選擇合適的氣柜用于生產顯得非常重要。螺旋氣柜優點是節約材料。由于沒有外導架，用鋼量少，氣柜越大，省材越多；缺點是抗傾覆性能不及外導架直升式氣柜，導軌加工難度較大，制造、安裝精度要求較高。外導架直升式氣柜的優點是有外導軌，抗傾覆性能好，尤其適用于高烈度地震區；導軌制作、安裝比較容易；缺點是鋼材耗量較螺旋氣柜多15％～25％。無外導架直升式氣柜的優點：結構簡單，導軌制作容易；鋼材耗量少，與螺旋氣柜相當；缺點是抗傾覆性能較差，臺風區、高烈度地震區不宜采用。一般僅用于單節氣柜。因此，在工程設計中首先要根據建設地點的氣象、地質情況和所存儲氣體的物化性質，選著合適的氣柜。例如在非臺風區、高烈度地震區存儲氫氣可以選用無外導架直升式氣柜，也可選用其余兩種形式氣柜，協同造價等經濟因素綜合考慮；若存儲磷化氫氣體宜選用外導架直升式氣柜，因為磷化氫氣體遇到空氣自燃、有毒，若氣柜鐘罩在運行過程中傾覆或卡軌，容易造成氣體泄漏引起安全事故。外導架直升式氣柜可有效避免此類事故的發生。

1.2 氣柜設備的設計

氣柜設備設計技術較為成熟，可以根據《鋼制低壓濕式氣柜》HG20517-92標準來設計。在此，我認為還有兩點安全措施值得我們重視。一是水槽鋼平臺應根據實際情況設置內欄桿。濕式低壓氣柜水槽上部有平臺，根據標準設置有外圍欄桿，但沒規定設置內環欄桿，這是存在安全隱患的。因為鐘罩和水槽之間有空隙，對于小容積氣柜，空隙較小，操作人員在水槽平臺上行走，不會掉入此空隙；但對于較大容積氣柜，此空隙較大，人員易跌入，由于壁陡且深，很難再爬上來，所以宜在水槽平臺內側也裝上欄桿，以防止人身傷害事故的發生。二是水槽的高度有時也要根據生產的實際情況進行調整。一般來說，水槽高度與鐘罩的筒體上端平（未上浮時），即鐘罩封頭高出水槽。但對于整個氣柜需要水置換的時候，就需要加高水槽，使鐘罩能夠完全沒入水中。例如磷化氫氣體遇到空氣自燃且有毒，因此氣柜置換時要求系統內不能有空氣存在，一般的惰性氣體置換不能滿足要求，較為有效的方法是用水置換，這就要求置換過程中鐘罩完全沒入水中，以排出里面空氣，故設計時應適當增加水槽高度使得鐘罩能完全浸沒水中。

1.3 氣柜裝置平面布置要求

氣柜裝置的平面布置應該符合《石油化工企業設計防火規范》。對存儲可燃氣體氣柜儲存設施內，泵和壓縮機的旋轉設備或其房間與儲罐的防火間距不應小于15m。裝置內氣柜與控制室、機柜間、變配電所、化驗室、辦公室或明火設備的距離不應小于15m。水槽式氣柜罐組內儲罐的防火間距應不小于相鄰較大儲罐的直徑的0.5倍。

1.4 氣柜的導氣管的排凈

氣柜的進出氣管道應做到"步步高"或"步步低"，防止氣管內積液。一般氣柜都設置有進出氣導氣管，由于進出氣口在氣柜底部，故管道勢必會形成"U"彎，在其底部易積液，堵塞管路，影響安全生產。故做好導氣管的安全排水顯得尤為重要。目前導氣管的排水方式一般有兩種，一種是旁路式，即在導氣管（進氣或出氣管）底部設置一組旁路閥進行定期排水，如圖1。

圖1

另一種是水封式，即在導氣管（進氣或出氣管）底部設置水封進行排水，要求水封高度大于氣柜內氣壓，如圖2。

圖2

旁路式安裝、施工簡單，適用于無毒危險性小的氣體管排凈，不適用氣體夾帶固體顆?；蛘吵硪后w的管道排凈。水封式土建工作量稍大，適用于有害氣體管道的排凈，也適用氣體夾帶固體顆粒或粘稠液體管道排凈，但應在水封槽上設置引風裝置，使夾帶的少量有害氣體高空排放。另外為使鐘罩運行平穩，進出導氣管保持盡可能遠的距離，導氣管的氣速宜小于15m/s。

1.5 DCS控制技術的應用

現代控制技術較發達，故應充分利用DCS控制技術，確保氣柜安全生產。濕式低壓氣柜若存儲有毒有害氣體，則在氣體進出管線應設置雙閥，并盡量采用自動控制閥。氣柜的水槽應該設置低液位報警，防止水槽水過少引起氣體的泄漏。氣柜（鐘罩）宜設高低液位報警，對于特別危害介質，可設置雙液位計系統，確保氣柜不自動排空。氣柜（鐘罩）宜設置壓力表，設置高低壓力報警，并與進氣閥和出氣閥連鎖，防止氣柜負壓或超壓。另在氣柜裝置現場應設置可燃氣體報警或有毒氣體報警裝置。

1.6 氣柜的防雷

氣柜一般體積較大，高度較高，故做好氣柜的防雷也十分重要。氣柜防雷應按第一類工業建筑物防雷要求進行設計。氣柜鐘罩頂板厚度大于或等于4mm時，方可作為閃接器。頂板厚度等于3mm時，必須另設避雷網，其網格不大于5～10m。氣柜的導軌與導輪的接觸及水封掛圈內的水，使各塔節與水槽成為通路，故氣柜本體可以做為引下線。

當然輸送有毒有害易燃易爆氣體我們也要做好防火防爆、消防、靜電接地等的設計。同時應設置洗眼器、醫藥箱等勞動安全用品。

2 結束語

工程設計是一項系統工程，有關安全措施也涉及方方面面，在此不能都一一述及?？傊?，根據設計規范，做好安全設計，并不斷總結實際生產中的經驗，采取合理的措施是關鍵所在。當然，合理的施工、規范的檢驗檢測和嚴格的生產管理也是安全生產的保證。

［1］HG20517-92鋼制低壓濕式氣柜［S］.

［2］GB50160-2008.石油化工企業設計防火規范［S］.