气柜直接置换论文
摘 要：根据韶关市气源转换实际情况，用直接置换气柜内水煤气以达到安全拆除气柜的目的。
我公司3万m3气柜自1993年使用以来，一直运行正常，由于种种原因，迫使我们更换液化石油气掺空气为气源，气柜已无作用，必须拆除。但由于气柜内有剩余8000m3水煤气，管道和设备上均有水煤气，所以必须置换至安全范围才能动火拆除。
余气放散后需要置换的范围是气柜弓顶 1500m3，站区工艺管道及脱硫装置约100m3，合成氨厂至储配站的输气管道1400m，约100m3，台计1700m3，置换用有二种方法，第一种是间接置换，即先用惰性气体置换煤气后再用空气置换惰性气体。第二种是采用空气来直接置换。二种方法各有优缺点。
1 选用直接置换方案的研讨
气柜的问接置换被广泛采用，但对于我们公司来说有以下问题：
（1）由于合成氨厂已停产，若用烟气或蒸气置换，已无烟气等气体产生，我们也无此装置，所以此方案不切合实际。
（2）采用氮气来置换，此方案是可行，但是采用这一方案存在以下问题。
①需要 N2量大，置换的体积有 1700m3 ，共需氮气达 8000m3 。
②劳动强度大，需要装卸钢瓶近200吨。
③费用大，约需8万多元。
④这次是反置换，有煤气不哪附，有一定的危险性。
采用惰性气体置换存在着诸多难题，我们否定了气柜的间接置换方案，而对直接置换方案进行调研，认为在采取安全措施的前提下是可取的。首先查阅了大量资料，1995年南京煤气厂曾对10万m3气柜进行了直接置换，置换空间达8223.3m3，置换获得成功，并节省了大量的费用。1997年河南驻马店市煤气公司气柜也实行直接置换获得成功，并节省置换费用15万元。两家公司的经验曾在《煤气与热力》杂志上介绍，他们的经验值得借鉴。这两个单位都是用煤气来直接置换空气的，而我们的气柜置换是空气置换煤气，置换终点更慢，要求更高，与他们相比我们有以下优越条件：①在管道施工中经常用直接置换形式，特别是1998年西河桥改管，也采用空气来置换煤气，积累了成熟的经验。②置换场地宽敞，无人来往。③静电接地只有2Ω，效果好。④我们气柜已停止使用，其置换不受时间限制，可以用很慢的速度来置换，防止静电的发生。⑤气柜性能良好，升降正常。根据上述的有利条件，我们决定采用空气来直接置换煤气。
2 置换终点的确定
用空气置换煤气，必然会遇到煤气与空气混合进入爆炸极限问题。停气的气体组成见表1。
经上述计算，这次置换终点决定：各系数各点O2 必须大于19.1%，平均大于19.60。
3 置换过程的操作
在选择了置换的方法及置换终点后，我们制订了详细的置换方案，采用0.5m3/分的空压机提供空气及自然通风相结合的置换方法，由于工作量小，为了保证安全，只有四人参加这一工作。
3.1 气柜置换
（1）剩余的煤气处理
在换气结束后，气柜中尚存8000m3 煤气，采用气柜放散管自然放散的办法，三天时问处理完毕，只留下弓顶约 1500m3 的煤气需置换。
（2）切断气柜与其他系统联系的管道，对多余系统采取拆除，与城区管道连接管道用盲管封死。
（3）气柜置换的操作
按“置换方案”操作，不留死角，在气柜顶四点取样，3月22日正式开始置换，至3月31日，气柜的混合气 O2含量达18.8%。当 O2达180以上时，O2上升的速度已非常慢，气柜中尚有10000m3水要放出，可以大量冲淡混合气的煤气量。经计算终点O2含量：18.8＋（20．8-18.8）×10000/（ 1500＋1000）＝20.74％。同时气柜一经放水，气柜中会产生负压，气柜中的气体不会向管道渗透，不会影响其他置换合格的管道，所以31日停止对气柜的置换，转人工艺管道的置换。
3.2 脱硫装置的置换
在进柜前有二个脱硫塔、脱硫塔每个体积约6m3，置换每 15分钟取样分析，O2达到 20％，置换合格，置换时间为1小时。
3.3工艺管道的置换
管网中旁通，并联管道多、死角多、设备多，所以必须仔细认真。置换每15分钟在出站总管取样，以总管取样合格为控制点，整个置换使用时间3小时。最终结果见表2。
3.4原输气管道的置换
合成氨厂停产后对合成氨厂管道已作了置换，我公司气柜内部的管道也已置换，合成氨厂至气库的输气管是一段直管。在放散口取样合格作为置换的终点，置换4小时后，分析O2为20%。
经上述置换，从合成氨厂至出站总管原水煤气气相系统已全部置换完毕，不留死角，为水煤气系统拆除创造了条件，同时为了更安全，合格后把所有的放散管通大气，不至产生局部富集现象。
3.5 放水
气柜中有近10000m3的密封用水，由于长期与弛放气接触，含NH3量较高，3月31日气柜基本置换合格后放水，采用天晴时少放，下雨放大的原则，至4月9日全部水放完。由于气柜在在置换后阶段O2提高很慢，4月4日气柜的O2已达19.8％。
此时已全部达到预定的要求，混合气体已离开爆炸限 50％以上，所以在动火时已不会产生任何危险。
到4月9日上午为止水煤气系统已恢复到原始状态，为了更加可靠，在动火拆除前4月 14日再次对气柜取样，其O2含量已达20.6%。
4 数据整理及分析
我们对这次置换的有关数据进行整理，详见表3。
从数据表明，全部已达到预定的终点。其混合气中可燃气体的含量仅为爆炸下限的一半，同时所有系统均进行了球胆取样明火点火试验，均不产生燃烧现象及听到爆鸣声。
全部工作从3月19日起至4月9日结束，历时22天。具体分配见表4。
分析化验共84次，在放散余气及放水时作业人员3～4人。在管道置换时动用了约15人及必要通讯设备。
5 经济效益
由于这次置换采用了空气的`直接置换，节省了大量的人力、物力及财力。具体如下：
（1）不用氮气置换，节省2500瓶的氮气费用。
（2）省去氮气运输 100车，节省运费 5000元。
（3）不用制作氮气的专用卸车装置2000元，同时也消除了在气柜上焊接的危险性。
（4）节省了氮气送人气柜的装卸送气工日约 150个约 8000元。
6 体会
（l）用空气（煤气）来直接置换气柜，只要在事前有一个周密的方案，在置换中认真操作是可行的。
（2）直接置换有省时、省力、省财的优点，节省费用8万多元。
（3）用转慢的跟进气可达到更稳定、更安全的目的。
（4）本次使用的空压机排气量太小，使置换时间太长，给安全控制带来难度，如采用了3m3用气量空压机或采用低压的鼓风机会更好。
（5）对于没有惰性气体产生装置的气源厂，这次实践又一次证明直接置换的优越性及安全性。
（6）对人员较杂、管理难度大的地区采用直接置换时，必须采取更严格措施或采用间接置换的方式，以确保安全。