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”)現配套有80萬t/a燒堿生產裝置，分為A/B/C/D四條生產線。為了保障系統穩定性，依據設計在A/B線氫氣系統和C/D線氫氣系統分別安裝1臺容量為1 000 m3的氫氣氣柜，用于保障系統的穩定運行。雖然這種設計使得系統穩定性提高，但是由于近年來關于氣柜的事故時有發生，給人民生命和財產安全帶來重大損失，所以如何預防氣柜不出現故障或事故，是氯堿生產企業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，具體結構見圖1。

低壓濕式氣柜主要由水槽、中節、鐘罩、外導架、導軌、配重等部件構成，中節、鐘罩依靠導軌、導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容如表1所示。

表1 氣柜的維修周期及內容Table 1 Cycle and content of gas holder maintenance

氫氣氣柜的維修保養情況，直接關系到氣柜的安全穩定運行。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國家標準、行業標準，并結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容(其中包括氣柜的臨時維修、小修、中修、大修和具體內容)。

1—鋼水槽；2—內導輪；3—下配重塊；4—鐘罩；5—外導輪；6—放空帽；7—上配重塊；8—鋼架及外導軌。圖1 單節氣柜結構圖Fig.1 Structural diagram of single-layer gas holder

2.2 完善氣柜聯鎖邏輯控制

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

為此，北元化工在氣柜頂部增加了壓力聯鎖，改造為“當氫氣氣柜頂部壓力(3選2)≥4.0 kPa，聯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閉；當氫氣氣柜頂部壓力(3選2)≤2 kPa，聯鎖該臺氣柜對應的氫壓機全部停機”。這樣進一步保障了氣柜液位、壓力的正常輸出顯示，便于崗位人員應急操作和處置。

2.3 完善氣柜自動切斷系統

原設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場磁翻板液位計顯示，不便于事故狀態下的緊急切斷。為此經過數次討論、現場調研，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DCS遠程自動補水，進而實現氣柜的一鍵切斷，并在氣柜水封槽增加遠傳液位計，設立報警值，防止切斷閥內漏，對正常運行氣柜造成影響。通過改造氣柜切斷，不需要崗位人員現場操作，避免人員暴露在危險源處，且操作快速、簡單，便于應急處置。

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，冬季室外溫度最低可達到-25 ℃左右。冬季日?？刂茪夤袼鈨人臏囟戎饕ㄟ^水面內插入的蒸汽管線閥門開度來控制，并沒有實時數據顯示水的溫度，在極端天氣情況下，可能出現部分水面結冰的情況，進而導致氣柜卡塞。因此，在氣柜水封水面增加了遠傳溫度儀，并在DCS室設置溫度報警值，預防此類情況。

氣柜正常運行時，氣柜環形水封槽液面為敞開式。夏季氣溫較高，水蒸發加快，環形水封槽液位會逐漸下降，出現氣柜水封低液位運行，此時易觸發氣柜低液位聯鎖停車。為了保障氣柜水封槽液位處于溢流狀態，在溢流口旁邊增加遠程液位開關，當氣柜水封槽液位距離溢流口大于300 mm時，液位開關報警，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，所以氣柜發生少量泄漏時很難發現，只有泄漏較多時才能通過液位、壓力或巡檢人員巡檢發現。為了能實現氣柜漏點早發現早處理，在氣柜頂部和進氣柜水封槽頂部增加氫氣報警儀，并把數據接入控制室的GDS系統，按照標準設定報警值，一旦發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

系統正常運行時，氣柜液位波動較小。隨著運行時間的延長，系統出現異常狀況時，氣柜在短時間內液位較大波動時可能存在氣柜卡頓的風險。為了降低這種風險，規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次環形水封槽液位等措施，保證氣柜的高品質運行管理。

2.7 完善人員培訓教育

通過加強對行業內發生事故進行類比學習，吸取事故教訓，進一步梳理完善氫氣氣柜的應急處置。梳理的內容包括“當氣柜壓力大于4.0 kPa，觸發壓力聯鎖，壓力恢復后，氣柜液位仍然無變化”“當氣柜壓力持續降低(未低于2 kPa)時，氣柜液位曲線顯示為直線”“氣柜異常并發生泄漏”等情景的應急處置措施。通過對應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，避免氣柜相關的事故發生。

3 結語

2013年11月24日，習近平總書記在聽取青島黃島經濟開發區輸油管線泄漏引發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氣柜出現的事故教訓，北元化工經過多次調研討論、查標準，最終形成了以工程、技術、管理等模塊構建的具體防范措施，氣柜的穩定運行得到保障，實現公司的安全穩定運行。