天然氣球罐置換方法探析

余健

摘 要：以四川宏源燃氣股份有限公司為例，從球罐置換方案分析了置換過程的組織管理。

關鍵詞：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，工作介質為天然氣。

2.組織機構及崗位職責

2.1現場總指揮

現場總指揮由四川宏源燃氣股份有限公司總工擔任。負責儲配站球罐置換的總體組織、指揮、協調工作。下達閥門啟閉、放散、置換作業指令，檢查協調現場各點位工作情況，根據現場應急情況臨時確定新實施方案。四川宏源燃氣股份有限公司油氣開發公司經理配合現場總指揮做好相關工作。

2.2現場技術負責人

現場技術負責人負責監督現場技術規程執行情況和技術實施的執行及對球罐置換操作流程進行監督，并將工作情況及時報告現場總指揮。儲配站站長配合技術負責人做好相關工作。

2.3現場安全負責人

安全負責人由公司安全監察部經理擔任。負責現場的安全監督工作，確保現場指揮操作程序符合相關安全規定，并將工作情況及時報告現場總指揮。四川宏源燃氣股份有限公司油氣開發公司安全工作人員配合安全負責人做好相關工作。

2.4現場啟閉閥門、放散泄壓

啟閉閥門、放散泄壓由現場總負責人全權負責指揮，通過指令組織操作人員啟閉相應閥門。檢查指揮啟閉閥門操作人員進行操作，將閥門啟閉情況報告現場總指揮，并組織操作人員實施放散泄壓和置換檢測并將情況及時報告現場總指揮。四川宏源燃氣股份有限公司儲配站配合啟閉閥門、放散泄壓組負責人要做好相關工作。各操作人員落實好各自負責啟閉閥門的位置。

2.5現場應急搶險準備

現場配備應急搶險組，負責現場可能出現險情的處理、救護及消防搶險等工作，明確搶險隊員，將責任落實到人頭。由專人負責消防水泵啟閉，其余人員負責配合搶險工作。

2.6現場記錄

由儲配站進行現場記錄。

3.置換方案編制依據

（1）《燃氣管道工藝學》、《燃氣輸配》。

（2）儲配站工藝流程圖

（3）儲配站球罐施工圖

（4）《壓力容器技術監察規程》1999年

（5）《在用壓力容器檢驗規程》1990年

（6）GB1350094—1998《球形儲罐施工及驗收規范》

（7）TB4730—94《壓力容器無損檢測》

（8）各同行業單位球罐置換實例。

4.置換方案

球罐技術參數：

Ⅰ#球罐

（1）設計溫度：— ℃—— + ℃

（2）設計壓力：MPa 試驗壓力：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）設計溫度：— ℃—— + ℃

（2）設計壓力：MPa 試驗壓力：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

根據國家質量技術監督局《壓力容器安全技術監察規程》和《在用壓力容器檢驗規程》要求，球罐必須進行四年一次開罐檢驗。為保證球罐的開罐檢驗和置換的安全，特制定此方案。

5.球罐的置換方法

天然氣直接置換空氣，以達到球罐投入運行的需要。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。此方法具有一定的危險性。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%以下均視為危險區。要確保置換過程中，沒有任何火源引爆這極具危險的混合氣，就需要控制隨進罐的天然氣帶入的“火種”。

5.1做好接地裝置

高速氣流會因“摩擦”產生靜電。需要保證球罐及管道系統都有良好的接地，即便有靜電負荷產生，也會立即通過接地裝置導入大地，不會有電荷集聚導致高電位，而產生火花。認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，其接地電阻不得大于5Ω。

5.2預防高速氣流

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球罐，與罐壁等碰撞產生火花。根源是高速氣流，解決的關鍵是堅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，也就不可能產生火花；同時為了避免“雜物”帶進球罐，應事先在進氣管路上設置“過濾器”。

5.3噴淋沖洗

經過一段時間使用后的球罐、工藝管道內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生摩擦，在可燃混合氣中是極具危險的。解決的方法就是在置換前進行噴淋沖洗，盡可能的將附著在球罐及管道內壁的“危險物質”沖刷干凈，并且可以改善置換設備環境，增加內部潮濕度。

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

7.置換步驟

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

7.2置換采用臨時連接管連接民用二調壓器后壓力表與球罐壓力表處的方式進氣。啟動民用二調壓器，先將出口壓力調節為0.1MPa，緩慢開啟節流閥，置換臨時進氣管道，流速控制在5m/s以下（調節節流閥，工況瞬時流量要保證在317.9米3/時即5.3m3/min以下）。用檢漏儀（可測濃度）測排出氣體，當天然氣含量超過50%時，關閉節流閥，裝好臨時進氣管。

7.3緩慢開啟節流閥，同時觀測瞬時流量（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時進氣量為10m3，），不時調節節流閥，要求工況瞬時流量要保證在317.9米3/時以下（即管道流速不超過5米/秒，結合球罐壓力計算約1分57秒進103氣，即球罐壓力漲0.001MPa）。當球罐表壓力達到0.05MPa時，關閉節流閥停止進氣。再將臨時調壓器出口壓力調節為0.2MPa，緩慢開起節流閥，要求工況瞬時流量要保證在317.9米3/時以下。

7.4當球罐表壓達到0.08MPa時換掉微壓表。當壓力達到0.2MPa后，關閉閥門進氣。靜置24小時后，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，當天然氣含量達到45%以上時，可認為罐內混合氣已度過危險區。

7.5濃度達到45%，度過危險期后，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，直到球罐表壓為0.95Mpa。

7.6當球罐工作壓力達到0.95MPa時，由氣體定律得知，空氣在球罐內占容積為954m3，天然氣為9046m3，球罐內混合氣體的含氧量為2%，符合含氧量標準，可以采用只混氣，不放散的特殊處理方式達到轉換目的。

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區時）建議在早晚氣溫較低時進行。或可對罐體進行噴淋降溫。

參考文獻：

[1]樊強. 天然氣置換工程中項目管理的應用分析[J]. 中國石油和化工標準與質量，2014，34（07）：228.

[2]柳彥從. 天然氣置換過程中的問題探討[J]. 山西科技，2013，28（01）：135-137.

[3]何穎，王眾明，張慶飛. 探討天然氣置換工程中項目管理的應用[J]. 中國外資，2011，（06）：128.