稀油干式氣柜運行風險分析及管控措施

＊呂志西 趙金剛 龍天池

（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氣柜，作為煉廠瓦斯氣、焦爐煤氣、城市燃氣等的低壓儲存設備，該類型氣柜承壓較高，運行可靠，在石化、鋼鐵企業中有著重要的地位，不僅減少了企業日常生產時有害氣體向大氣的排放，實現二次能源的再利用[1]，而且對企業本身的燃氣管網也起到了壓力調節作用。

但是，由于氣柜在不同工況下的運行，及外部條件的變化，會對其產生各種不同的影響，這些因素會給氣柜帶來不同的風險。主要風險包括：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，制定相應的管控措施，可以保障氣柜的長周期運行。

1.稀油干式氣柜組成

圖1 稀油干式氣柜主體結構圖

稀油密封干式氣柜是一個正多邊形，通過活塞上、下浮動體積可變的容器。主要由柜底板、側板、立柱、柜頂、可升降的活塞及密封油系統等部分構成。密封油系統是保障氣柜安全運行最重要的部分，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，自動控制上油溝的液位。一般在柜體一側設有電梯一座，可直達氣柜的柜頂，在各層平臺設有電梯出口，在柜頂有一部升降機與逃生吊籃，可以從柜頂到活塞上部，進行活塞各部件的檢查與維護。還有上部油箱、活塞上下導輥、防水平回轉裝置、油水分離器、放散管、柜容表、雷達表、密封油監測設施及人孔等附件。

圖2 稀油干式氣柜封油系統示意圖

當氣柜正常運行時，活塞隨瓦斯氣的進入與抽出在柜體內上升或下降。密封機構緊貼在柜體側板內壁同時上升或下降。密封油借助提升泵所屬自動控制系統，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。

氣柜的主體結構與封油系統示意圖，見圖1和圖2[2]。

常用稀油干式氣柜主要的規格型式如表1。

表1 稀油干式氣柜主要規格

2.氣柜日常運行中存在的風險

氣柜長期運行中，由于各種因素的影響，如果日常檢查與維護不當，會從以下不同的方面產生運行的風險。

(1)控制儀表故障

氣柜儀表故障主要表現在以下幾個方面。

①柜容表失靈

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

②氣柜壓力顯示失效

瓦斯氣組分比較復雜，有時里面含有C5以上組分，有時可能還存在水蒸汽，這些都可能產生凝液，這些凝液會堵塞引壓管，造成壓力顯示異常；如果儀表線纜長期不進行維護，產生松動等，也會造成壓力顯示異常。這些因素如果不能及時發現或處理，可能存在密封油不能完全密封，瓦斯氣泄漏的風險。

③氣柜聯鎖系統失效

氣柜聯鎖或報警系統出現故障，如果不能及時發現并進行處理，當裝置出現大量排放時，可能導致氣柜沖頂的事故發生。

(2)封油系統運行異常

氣柜封油在日常運行中出現異常情況主要有表現在以下幾個方面。

①粘度下降，溢流量增加

因為瓦斯氣來源比較復雜，從C1到C5類組分都能存在，進入氣柜后，較重組分會融入封油中，造成粘度下降；瓦斯氣中水分融入封油，同樣會造成粘度下降。如果粘度過低，溢流量增加較大，可能造成封油系統無法正常運行，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率極大增加。

②閃點下降，安全運行風險增加

閃點下降，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在柜壁板上凝結成液，隨著活塞的升降，從而融入密封油中，同時密封油溫度也比較低，更不容易揮發出來，所以造成閃點越來越低。

③封油量增加，活塞上部封油量超負荷

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，造成活塞的重量增加，嚴重的情況可能從上油溝內溢出到活塞上部，影響氣柜的安全運行。

④活塞密封系統運行不穩定

密封油系統的滑板日常是靠彈簧壓在氣柜的側板上，與側板緊密結合，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產生不同位置的變形，這些變形就靠彈簧的伸縮進行補償，由于彈簧伸縮疲勞，補償能力將下降；另外，由于瓦斯氣與空氣中的灰塵會進入封油中，通過封油會附著在彈簧上，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、轉角帆布下沉；帆布脫離檔板后，會與氣柜側板接觸，由于長期的上下浮動，會使帆布磨損開裂，造成密封油大量泄漏。

(3)氣柜油水分離器故障

氣柜油水分離器結構比較復雜，如果瓦斯氣含水量極少，停止分離器運行，可能造成封油跑損。

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

(4)氣柜放散管閥門泄漏

氣柜投用置換時，一般通過放散管排放，運行正常后，閥門確認關閉。但是如果閥門使用時間較長，內部有雜質，可能導致閥門關閉不嚴，造成瓦斯輕微泄漏。

3.風險管控措施

為了管控日常運行中出現的風險，要按照下表（表2）做好氣柜日常的定期檢查與維護保養。

表2 氣柜主要附件的檢查與維護

續表

除了做好表2中各項附件的定期檢查，還要做好以下各項工作：

(1)加強控制儀表的檢查與維護

①增加可靠液位測量設施

目前，針對柜容鋼帶表故障多發的情況，安裝雷達表的氣柜越來越多，因為這種液位表不存在機械磨損，耐腐蝕能力強，適應的環境比較廣泛，維修方便，所以比較適合瓦斯氣這種組分比較復雜的介質。

②強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，氣柜壓力表現仍舊異常，檢查壓力表元件、相關儀表線及引壓管是否堵塞，通過這些檢查，可以排除故障。

③加強聯鎖的定期調校

氣柜安裝了高低位報警及聯鎖設施，當柜體內氣體容積低于10%或高于90%報警器會發出聲光報警，提醒操作員及時進行操作調整，改變運行狀態；如果操作沒有及時調整，當柜體內氣體容積低于5%或高于95%會觸發聯鎖，當低于5%時，氣體外送壓縮機會停止運行，同時會關閉出氣閥門；當高于95%時，會關閉進氣閥門，停止氣體進入氣柜。通過這些安全措施，可以保障氣柜不會產生落床與沖頂等安全事故。應定期進行儀表調校，一季度進行一次為宜。

(2)穩定封油系統的運行

①保持封油粘度與閃點處于合適的范圍

封油粘度在40℃運動粘度在50～100mm2/s為宜，封油泵日常運行時，夏季15～20min啟動一次，冬季25～30min啟動一次為宜[1]；封油閃點不宜低于60℃[3]。

如果封油中含水較多導致粘度下降，應加強水的分離，并且排查水的來源。如果發現氣柜加熱器內漏、柜頂板滲漏等故障應及時進行檢修。

如果是瓦斯氣中重組分融入封油，導致粘度下降、閃點上升，加強上游裝置瓦斯氣的排放管控，進行有序、可控的排放，檢查火炬沿途分液罐輸液泵是否正常啟停，及時外送分流出的重液，減少含油液體進入氣柜。上游裝置發生非正常排放時，氣柜應及時停收，把瓦斯氣排放到火炬燃燒，避免大量含油液體進入氣柜，融入密封油，造成氣柜密封油粘度下降。如果有閃蒸汽系統，也可以利用閃蒸的工藝進行這部分重組分的脫除，如果沒有閃蒸系統，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定

因為氣柜封油泵自動提升系統的設置，下部封油溝的液位是穩定的，所以可以在上部封油溝內設置液位監測系統，隨時監控上部封油的液位，同時也方便觀察活塞的傾斜情況。

根據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，制定相應的管控措施，從而保持封油量的穩定。

③活塞系統的檢查及維護

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

活塞應保持日常定期巡檢，及時處理初發問題是保障活塞穩定運行的重要手段，巡檢的主要項目如下：

A.檢查上油溝油位的變化，通過與液位計的比對，觀察溢流是否均勻。B.觀察上油溝及活塞上部是否有異物，氣柜側壁上是否有油泥等，防止進入油溝內影響帆布的密封。C.檢查活塞導輥是否沿著導軌板中心平穩垂直轉動，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，判斷是否有雨水進入氣柜。

(3)加強氣柜油水分離器日常檢查與維護

操作員日常巡檢時，要經常檢查油水分離器排口的水質情況，如果發現有含油的情況，要及時排除是操作的原因還是設備的原因，如果是操作的原因，及時進行排水系統的調節，如果是設備的原因，停止故障側油水分離器的運行，進行設備維修。

(4)氣柜旁路的隔離

氣柜放散管屬于環保設施旁路的一種，在氣柜正常投用后，應該及時加盲板與外界進行隔離，防止瓦斯氣的泄漏。

4.總結

在氣柜檢修時，氣柜的各部件，如活塞上下導輥、密封油提升泵、油水分離器等應全部進行維修維護，針對瓦斯氣腐蝕性較強的情況，應定期進行防腐及測厚等。在日常運行過程中，應定期對氣柜全方位進行狀態檢查、加強日常維修維護、確保密封油系統平穩運行，采取更換或閃蒸等手段確保密封油閃點、粘度等指標在安全范圍內，保證氣柜實現長周期運行。