气柜/储罐的置换方法
2015/12/17 9:04:47 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
大型气柜与储罐在结构上最大的区别在于气柜能沿导轨升降，在充气加压时柜体因为移动会使操作增多一些安全注意事项。气柜储存燃气基本是低压，由于内部压力使柜顶升起，大型储罐则通常是高压储存，因而在分多次排放置换时具体操作细节会有差异，但两者整体置换工艺流程基本相似。
1 气柜/储罐完全氮气置换法
早期天然气未普及时，很多大型气柜/储罐内都是储存的人工煤气。人工煤气都是有毒的，如果采取直接置换法，则需要连续不断的往外排放人工煤气，没有缓冲时间，对周边环境污染影响较大，有些离居民区域较近的工厂更是得优先考虑此问题，所以为稳妥起见，大多采用先氮气置换合格再通后续气体的做法。后来由于此种传统工艺的影响，不少天然气气柜/储罐设施在置换时也采用完全的氮气置换法。
1.1一般空气中氧气含量为 21%，用氮气置换，使含氧量低于 2%时为合格，采取的方案为：“通氮气——静置混合——排放——通氮气”，经过多次重复操作，使得氧气含量低于 2%，所耗氮气量大约是需要置换空间体积的 4 倍。
操作上气柜可以先通 1 倍体积的氮气，待气柜升起后静置一段时间，待氮气与空气混合均匀后放空至与大气压平衡，此时混合气中氧气只剩下 10.5%，再通 1 倍体积的氮气，重复之前的操作，可以使氧气降至 5.3%。如此前后共操作 4 次，可以达到置换目的。待用氧气分析仪在几个放空点分别测试混合气氧含量，少于 2%为置换合格，随后可以直接通入燃气。考虑到外送气体的热值要符合使用条件，故必须通入足量燃气，根据测算气柜弧顶的体积可以大约算出通入燃气的最低限量，亦即置换后气柜起码要上升到一定高度，其内气体混合后燃气特性才具备用户燃气具的使用条件。当气柜上升到此高度时，整个置换工作结束。
储罐的置换工艺大致相同，如果一次通氮气升压至 0.1MPa，则相当于通入了 1 倍体积的氮气，前后只需操作 4 次，跟气柜一样。如果升压小于 0.1MPa，则操作次数会相应增加，反之则减少。后续通入燃气一般采取边放散边通气的方式，待放散口测到有2%的可燃气时即可关阀，待储罐升至预定运行压力则置换结束。一般达到储罐的储存压力其混合气都可满足用户使用要求。
1.2 空气置换燃气
1.2 空气置换燃气
空气置换燃气的氮气置换工艺主要是算出柜内可燃气体的爆炸下限，通过通入氮气使可燃气的体积百分比下降到爆炸下限以下，则后续通入空气将使混合气不具备爆炸条件，从而确保置换过程的安全。一般空气置换燃气多发生在设备停产检修时。以天然气为例，爆炸极限为 5%~15%。若为气柜，基本操作与燃气置换空气类同，不过要用氮气置换 5 次，方可达到置换目的，再后续通入空气。如果急于开始检修作业，可以用鼓风机吹扫，边吹边放散。如果不急于赶工，也可采用大气自然稀释，当作业前测量气柜空间内氧气含量大于 15%即可。储罐的空气置换燃气的操作过程与其燃气置换空气的过程类似，当氮气置换结束后通入空气，后续过程与气柜处理方式类似。
1.3 气柜/储罐部分氮气置换法
由于技术的进步，在之前的完全氮气置换法基础上，工程技术人员逐渐意识到可以减少氮气置换次数和用量，只要使整个过程中始终不出现达到爆炸极限的情况就可以了。这样，该方法重点是研究置换的终止点，围绕爆炸的上下限进行探讨。
1.4燃气置换空气
1.5空气置换燃气
由于天然气的爆炸极限为 5%~15%，因此相应的空气量对应为 95~85%，其对应的氧气含量为 19.95%~17.85%。也就是说，当用氮气置换空气时，不用使氧气降到 2%，只要降到 17.85%以下，氧气已不足以使混合气达到爆炸条件。但考虑到气柜/储罐有混合不均匀的情况，故取 3 倍安全系数，使氧气降到 5.95%以下。因此按照完全氮气置换法，只需通入 2 次氮气，氧气便可降到 5.3%，即已达到目的，后续不管如何通入天然气，都不用担心会产生爆炸。此种方法的优点在于节省了一半氮气置换的时间和用量
由于天然气的爆炸上限不高，故在气柜/储罐中充入相当数量的空气都是安全的，因此可以先直接通入空气，到接近爆炸上限时停止。由于不能低于爆炸上限，因此控制过程要求比较准确，故一般采取不放散操作，先后 2 次充入同密闭空间体积的空气，混合均匀后再放空，如此可保证操作后剩余天然气的含量在 25%左右。随后采取氮气置换，同前方法操作 2 次，可使天然气体积含量降至 6.25%附近。从天然气的含量来看，该浓度已进入爆炸极限，但此时其余部分气体为 90%氮气和 3.75%氧气，氧气含量太少，不足以起到助燃作用。此种情况下再通空气，氧气量不断增加，天然气含量不断减少，当混合气中天然气百分比降至 5%时，氧气含量仍然只有 7.2%，远远未达到对应的 19.95%的爆炸条件。再继续通空气，虽然氧气量在增加，但天然气含量却已离爆炸下限越来越远，故混合气失去了爆炸性能。
这种方法由于在适当浓度点加入了氮气，在气柜/储罐这种密闭空间实施置换时，正好使天然气和氧气错开了形成爆炸极限的最佳配比条件。-----------本文由气柜维修公司整理发布，如需转载，请注明！
- 上一篇：气柜/储罐直接置换法 2015/12/17
- 下一篇：液氮槽车用于煤气柜停柜置换的 研究和运用 2015/12/16
