干式气柜在瓦斯回收系统中的应用
2015/11/6 14:16:44 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
炼油厂低压瓦斯的流量一般很不稳定, 压力也随装置操作的调整而剧烈波动 , 大多数瓦斯气体不能直接回收利用, 常通过火炬燃烧后再排放。但低压瓦斯火炬燃烧既污染了环境 ,又浪费了能源 ,还有安全隐患。因此, 消除火炬 ,节能降耗 , 便成为近些年来炼油厂挖潜增效的主要途径之一。
气柜的主要作用是回收、储存低压瓦斯, 并将低压瓦斯通过压缩机增压后送至高压瓦斯系统, 以调整瓦斯系统压力平衡和需求的波动 ,从而避免整个瓦斯管网系统因瓦斯过剩或不足而引起的压力不稳,保证各燃气装置的正常运行, 同时, 由于大量低压瓦斯的利用, 既增加了企业的经济效益,又无环境污染 ,提高了社会效益。
1 气柜的分类
气柜按其结构密封方法的不同分为干式和湿式两大类。干式气柜按其密封形式又分为 3 类:①稀油密封型(多边形, 密封油密封);②干油密封型(圆形,用油脂密封);③卷帘密封型(圆形,橡胶膜密封)。
几种不同形式气柜的比较参数如表 1 所示 。
在炼化企业中最常用的是稀油密封型气柜。卷帘密封型气柜以前多用于钢铁 、煤制气行业, 近年来由于橡胶密封膜技术的发展才开始用于炼化企业 。卷帘密封型干式气柜是一种不采用水、油、脂或半液体进行密封的新型气柜, 它主要借助于一种柔性的橡胶密封材料将气柜侧板和活塞密封连接, 靠活塞的升降储存气体。虽然这种气柜应用不多, 但它和其他气柜相比, 却有很多优点 。
卷帘密封型干式气柜的优点:①密封结构更合理;②安全可靠性更高 ;③运行费用低;④使用寿命长;⑤安装精度要求低 ;⑥使用维护方便;⑦维护费用低廉。
中国石化沧州分公司炼油厂在充分调研和详尽论证的基础上 ,于 2004 年增设了 1 台 20 000 m3的卷帘型干式气柜 。
中国石化沧州分公司炼油厂在充分调研和详尽论证的基础上 ,于 2004 年增设了 1 台 20 000 m3的卷帘型干式气柜 。
2 20000 m3
卷帘型干式气柜的设计
2.1 卷帘密封型气柜结构卷帘密封型气柜储存的是该厂低压瓦斯, 气柜结构示意图如图 1 所示,其技术参数如表 2 所示 。
2.2 运行原理
在气柜未收气时 ,橡胶膜全部沿柜壁垂直而下 ,柜内死空间可以有效减少 。当气柜收气时, 活塞开始上升 ,内侧的橡胶膜向上弯折而外侧的橡胶膜和T 型围栏则保持不动 。 气柜继续收气 , 当活塞支架的顶桁板碰到 T 型围栏时, 内侧橡胶膜被向上完全拉直。随着瓦斯的继续进入, 活塞和 T 型围栏一起上升, 外侧橡胶膜开始向上弯折。当 T 型围栏和活塞升至最高位置时, 外侧橡胶膜被完全拉直, 气柜容量达到最大 。在气柜排气时, 活塞和 T 型围栏及橡胶密封膜发生与上述过程完全相反的动作。
卷帘型干式气柜的设计
2.1 卷帘密封型气柜结构卷帘密封型气柜储存的是该厂低压瓦斯, 气柜结构示意图如图 1 所示,其技术参数如表 2 所示 。
在气柜未收气时 ,橡胶膜全部沿柜壁垂直而下 ,柜内死空间可以有效减少 。当气柜收气时, 活塞开始上升 ,内侧的橡胶膜向上弯折而外侧的橡胶膜和T 型围栏则保持不动 。 气柜继续收气 , 当活塞支架的顶桁板碰到 T 型围栏时, 内侧橡胶膜被向上完全拉直。随着瓦斯的继续进入, 活塞和 T 型围栏一起上升, 外侧橡胶膜开始向上弯折。当 T 型围栏和活塞升至最高位置时, 外侧橡胶膜被完全拉直, 气柜容量达到最大 。在气柜排气时, 活塞和 T 型围栏及橡胶密封膜发生与上述过程完全相反的动作。
3 20000m3卷帘型干式气柜的安全附件———瓦斯自动放散管
随着气柜的收气 , 柜容不断增大。当柜高度达到18.6 m 报警上限时 , 自动发出声光报警 , 此时操作人员关闭气柜入口蝶阀 。当柜高度达到 20 m 时 ,与上上限触点直接连锁控制的气柜入口蝶阀将自动关闭 ,气柜停止收气, 出口蝶阀打开 ,压缩机开始运行。气柜在收气过程中, 若柜高度超过 20 m 上上限时压力仍继续增加 ,此时(柜高度达到22.27m)气柜外侧沿周围均布设置的 4 根 Υ325 mm ×8.5 mm 的紧急放散管将在机械力作用下自动开启, 排放瓦斯进行泄压 ,活塞不再上升 ,保证了气柜的安全 。
气柜的放散管有 2 种启闭方式:一是自动启闭 ,即上述自动泄压过程中放散管的开启方式;二是手动启闭 ,主要用于气柜在开停工过程中吹扫空气和吹扫瓦斯 。
放散管的自动启闭动作原理是:当气柜高度不断增大,超过其上上限时 ,随活塞一起上升的 T 型围栏的顶桁板碰到了设在柜顶的 4 套顶杆装置。于是在T 围栏的作用下, 顶杆装置随活塞一起上升 。顶杆垂直上升的距离再通过柜顶定滑轮传送给放散管的放散阀杆,使其也上升一定距离(最大开启行程为300 mm), 放散管自动打开 。
气柜放散管的手动开启系统作用原理是利用气柜底部的 1 t 手摇绞车 ,柜壁、柜顶的各型滑轮及限位导向装置等, 通过手摇绞车卷绕的钢绳长度转化为放散管阀杆的垂直上升距离 , 从而完成放散管的手动开启 。
4 干式气柜运行事故隐患及防范措施
4.1 事故隐患
存在的事故隐患如下 :
(1)由于种种原因造成的停电、停风、停水 、停气而引起上游装置瓦斯大量排放 ,造成气柜超高 ;
(2)气柜高度超高限位时(大于 18.6 m)报警系统不好用 ;
(3)气柜高度超过 22.27 m 时 ,气柜顶部 4 台自动放散阀不能自动开启放散;
(4)气柜橡胶膜破裂或排凝管阀门损坏等导致大量瓦斯气泄漏 ;
(5)气柜高度过低时压缩机仍然运行 ,将气柜抽成负压;
(6)气柜区域可燃气体报警仪失灵。
4.1 事故隐患
存在的事故隐患如下 :
(1)由于种种原因造成的停电、停风、停水 、停气而引起上游装置瓦斯大量排放 ,造成气柜超高 ;
(2)气柜高度超高限位时(大于 18.6 m)报警系统不好用 ;
(3)气柜高度超过 22.27 m 时 ,气柜顶部 4 台自动放散阀不能自动开启放散;
(4)气柜橡胶膜破裂或排凝管阀门损坏等导致大量瓦斯气泄漏 ;
(5)气柜高度过低时压缩机仍然运行 ,将气柜抽成负压;
(6)气柜区域可燃气体报警仪失灵。
4.2 防范措施
(1)气柜入口蝶阀只可在复位后手动打开 ,不能自动开启 ,但有自动关闭和手动关闭2 种操作方式 。气柜蝶阀为 FC 结构 ,当发生停风 、停电事故 , 或者净化风压力低于 0.3 MPa ,阀门会自动关闭, 以后即使风 、电恢复正常, 阀门仍然关闭 ,直至人工复位后才能打开 。
(2)当活塞上升速度大于 4 cm/s,气柜入口蝶阀立即关闭 ,活塞上升速度信号采用“三取二”方案, 一点异常报警,有两点以上异常 ,连锁自动投入 。以后即使活塞上升速度恢复正常, 阀门仍然关闭, 直至人工复位后才能打开。
(3)当气柜活塞高度大于 20 m, 气柜入口蝶阀立即关闭 ,活塞高度信号采用“六取二”方案, 一点异常报警,有两点以上异常 ,连锁自动投入 。以后即使活塞高度恢复正常, 阀门仍然关闭 ,直至人工复位后才能打开 。
(4)当活塞膜发生破裂 ,柜内瓦斯气泄出, 气柜入口蝶阀立即关闭, 报警信号采用“三取二”方案, 一点异常报警,有两点以上异常 ,连锁自动投入 。以后即使报警信号恢复正常, 阀门仍然关闭 ,直至人工复位后才能打开。
此外 ,事故状态下若放散阀不能自动打开 ,应迅速赶到现场手动打开进行放散 。可燃气体报警仪需定期校验 ,使之处于完好状态 。
(1)气柜入口蝶阀只可在复位后手动打开 ,不能自动开启 ,但有自动关闭和手动关闭2 种操作方式 。气柜蝶阀为 FC 结构 ,当发生停风 、停电事故 , 或者净化风压力低于 0.3 MPa ,阀门会自动关闭, 以后即使风 、电恢复正常, 阀门仍然关闭 ,直至人工复位后才能打开 。
(2)当活塞上升速度大于 4 cm/s,气柜入口蝶阀立即关闭 ,活塞上升速度信号采用“三取二”方案, 一点异常报警,有两点以上异常 ,连锁自动投入 。以后即使活塞上升速度恢复正常, 阀门仍然关闭, 直至人工复位后才能打开。
(3)当气柜活塞高度大于 20 m, 气柜入口蝶阀立即关闭 ,活塞高度信号采用“六取二”方案, 一点异常报警,有两点以上异常 ,连锁自动投入 。以后即使活塞高度恢复正常, 阀门仍然关闭 ,直至人工复位后才能打开 。
(4)当活塞膜发生破裂 ,柜内瓦斯气泄出, 气柜入口蝶阀立即关闭, 报警信号采用“三取二”方案, 一点异常报警,有两点以上异常 ,连锁自动投入 。以后即使报警信号恢复正常, 阀门仍然关闭 ,直至人工复位后才能打开。
此外 ,事故状态下若放散阀不能自动打开 ,应迅速赶到现场手动打开进行放散 。可燃气体报警仪需定期校验 ,使之处于完好状态 。
5 结语
20000 m3卷帘型干式气柜的投用, 避免了瓦斯火炬燃烧消耗的大量蒸汽 ,降低了能耗 ,减少了污水的排放 ,降低了处理费用。此外,该气柜的投用,减少了瓦斯气的放空量,降低了烟尘和噪声的污染,为中国石化沧州分公司炼油厂提高了经济效益和社会效益。20000m3卷帘型干式气柜是一个构造复杂、操作条件严格的储气设备, 能否保证气柜的安全运行 ,关键在于干式气柜调试及气体密封工作的好坏。该气柜基本达到了设计的目的, 但在运行的过程中, 也出现了一些问题 ,需要做以下的改进:
(1)由于压缩机系统不配套 ,压缩机出口压力超压(设计压力0.80MPa,运行压力0.83MPa)运行, 仍不能满足系统压力, 导致系统高压瓦斯压力不稳;而且由于压缩机排凝管线太细而易堵塞 ,所以 PSA 压缩机部分只能间歇运行, 湿式气柜及湿式气柜的压缩机在绝大多数时间内仍处于运行状态, 这样的弊端是装置分散、操作不便 , 人员不好管理, 因此建议将湿式气柜的压缩机尽快移位 , 使气柜和压缩机系统尽快配套运行 。
(2)由于压缩机系统不配套 ,PSA 压缩机部分只能间歇操作 ,导致干式气柜的凝缩油罐压油时冲压必须用氮气 ,无形中增加了车间的费用。压缩机系统配套后 ,此问题就会迎刃而解。
(3)干式气柜运行几天后,出现了活塞平衡块脱轨现象,险些酿成重大恶性事故,建议在下次大修时做活塞偏移度测试。
(4)干式气柜运行仅 1 个月就发生严重泄漏事故,经进柜内检查发现卷帘连接螺栓松动,造成柜内
4 处连接部位漏气 , 后将柜内全部螺栓逐个进行紧固,经过一周时间的处理后,干式气柜恢复投用。在以后的运行中, 要密切注意,以防恶性事故的发生 。
(5)干式气柜液位一直在高位(15 m 左右)运行,不利于突发事件下气柜的安全操作 ,建议上游装置调整操作,使干式气柜液位能控制在(5±1)m, 有充裕的空间接收事故状态时的大量过剩瓦斯气。
20000 m3卷帘型干式气柜的投用, 避免了瓦斯火炬燃烧消耗的大量蒸汽 ,降低了能耗 ,减少了污水的排放 ,降低了处理费用。此外,该气柜的投用,减少了瓦斯气的放空量,降低了烟尘和噪声的污染,为中国石化沧州分公司炼油厂提高了经济效益和社会效益。20000m3卷帘型干式气柜是一个构造复杂、操作条件严格的储气设备, 能否保证气柜的安全运行 ,关键在于干式气柜调试及气体密封工作的好坏。该气柜基本达到了设计的目的, 但在运行的过程中, 也出现了一些问题 ,需要做以下的改进:
(1)由于压缩机系统不配套 ,压缩机出口压力超压(设计压力0.80MPa,运行压力0.83MPa)运行, 仍不能满足系统压力, 导致系统高压瓦斯压力不稳;而且由于压缩机排凝管线太细而易堵塞 ,所以 PSA 压缩机部分只能间歇运行, 湿式气柜及湿式气柜的压缩机在绝大多数时间内仍处于运行状态, 这样的弊端是装置分散、操作不便 , 人员不好管理, 因此建议将湿式气柜的压缩机尽快移位 , 使气柜和压缩机系统尽快配套运行 。
(2)由于压缩机系统不配套 ,PSA 压缩机部分只能间歇操作 ,导致干式气柜的凝缩油罐压油时冲压必须用氮气 ,无形中增加了车间的费用。压缩机系统配套后 ,此问题就会迎刃而解。
(3)干式气柜运行几天后,出现了活塞平衡块脱轨现象,险些酿成重大恶性事故,建议在下次大修时做活塞偏移度测试。
(4)干式气柜运行仅 1 个月就发生严重泄漏事故,经进柜内检查发现卷帘连接螺栓松动,造成柜内
4 处连接部位漏气 , 后将柜内全部螺栓逐个进行紧固,经过一周时间的处理后,干式气柜恢复投用。在以后的运行中, 要密切注意,以防恶性事故的发生 。
(5)干式气柜液位一直在高位(15 m 左右)运行,不利于突发事件下气柜的安全操作 ,建议上游装置调整操作,使干式气柜液位能控制在(5±1)m, 有充裕的空间接收事故状态时的大量过剩瓦斯气。
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