液氮槽车用于煤气柜停柜置换的 研究和运用
2015/12/16 9:16:32 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
徐州港华燃气有限公司10×104m3的干式煤气气柜，利用该市焦化厂生产焦炉煤气供应市区部分居民生活用气已经有近15年了，1999年大修过一次，目前运行过程中有老化的征兆
。为此，徐州港华研究决定于2007年8月将气柜停气大修。
。为此，徐州港华研究决定于2007年8月将气柜停气大修。
气柜的置换方法有两种：直接置换和间接置换。直接置换就是用煤气(空气)直接将柜内的空气(煤气)置换出来。间接置换是先将柜内的煤气(空气)完全置换成惰性气体，再用空气
(煤气)来置换气柜内的惰性气体的方法。虽然气柜实行空气(煤气)直接置换的方法国内也获得过成功，但风险较大，所以徐州港华燃气有限公司领导组织多次讨论，为确保气柜大修安全，停柜时采用氮气置换柜内煤气，然后用空气置换柜内氮气的方法。升柜时采用氮气置换柜内空气，然后用煤气置换柜内氮气的方法。
(煤气)来置换气柜内的惰性气体的方法。虽然气柜实行空气(煤气)直接置换的方法国内也获得过成功，但风险较大，所以徐州港华燃气有限公司领导组织多次讨论，为确保气柜大修安全，停柜时采用氮气置换柜内煤气，然后用空气置换柜内氮气的方法。升柜时采用氮气置换柜内空气，然后用煤气置换柜内氮气的方法。
徐州港华燃气有限公司领导感到安全责任重大，除确保气柜大修期间全市安全供气外对于停柜、升柜置换方案是一项非常重要的工作，专门成立了置换工作组。制订了详细的大修置换方案及应急预案。
1 置换具体方案计算
1)十万气柜容积为 10×104m3，外围直径 45m，由柜体及活塞组成。气柜圆截面积计算：S=πR2=1590m2由于气柜内部为标准圆柱体，罐容降至0位后，底部空间高度为1.65m；气柜内需置换实际空间体积为：V=Sh＝2624m3
1)十万气柜容积为 10×104m3，外围直径 45m，由柜体及活塞组成。气柜圆截面积计算：S=πR2=1590m2由于气柜内部为标准圆柱体，罐容降至0位后，底部空间高度为1.65m；气柜内需置换实际空间体积为：V=Sh＝2624m3
2)标准氮气瓶容积40L，压力15MPa，每25瓶合1 m3，气体由15MPa降为常压按气态方程，其压力缩小150倍，则体积扩大150倍；每25瓶标准氮气可置换 150m3的空间，用250瓶就可置换1500m3的空间。考虑到气体置换时的损失和保险系数1.5倍，确定用660瓶氮气置换。
3） 置换气体沿气柜圆周 均 匀 分 布 ，3 个Dn=160mm手动放散阀排空。
本次设置两组气排，每组气排连有5个带减压阀接口，每次同时开启 5 瓶 / 组氮气；两组交叉开启、拆除，换瓶、连接。
2
气柜停柜置换2007年8月6日上午九时，所有准备工作按方案完成。在置换组组长的命令下，操作人员将氮气瓶与氮气充入阀门连接后置换开始：缓慢开启氮气瓶阀门，向气柜内缓慢注入氮气，柜内气体通过3个手动放散阀门向外排放；开始时由于操作人员将氮气瓶阀门一下子开启过大，造成减压阀结冰而失效，结果造成瓶内氮气不能放空。经现场研究，我们
要求操作人员将氮气瓶阀门缓缓打开，每释放一瓶氮气时间为7min 左右，开启、拆除，换瓶、连接四道程序为10min 左右，每小时 60 瓶，约每小时充入氮气 360m3。由于徐州恒扬化工厂提供了氮气瓶共200 只，所以每小时 60 只空瓶需要拉回厂灌充，充满后及时拉回置换现场，这样连续不断才能保证连续置换。置换过程属于人工操作，柜内压力上下波动，整个过程由专人观察柜内压力，保证柜内压力在 0.1kPa 以上。理想状态一瓶氮气压力为 15MPa，常 压 能 释 放6 m3氮 气 ， 但 实 际 压 力 为12MPa~13MPa，常压下只能释放 5 m3氮气，经过十几个小时的置换，三个取样点氮气含量化验达到95%以上，共用去氮气 812 瓶，经相关负责人员签字认可，氮气置换煤气结束。接着鼓风机开始工作，在预定方案下用空气置换氮气顺利完成。
气柜停柜置换2007年8月6日上午九时，所有准备工作按方案完成。在置换组组长的命令下，操作人员将氮气瓶与氮气充入阀门连接后置换开始：缓慢开启氮气瓶阀门，向气柜内缓慢注入氮气，柜内气体通过3个手动放散阀门向外排放；开始时由于操作人员将氮气瓶阀门一下子开启过大，造成减压阀结冰而失效，结果造成瓶内氮气不能放空。经现场研究，我们
要求操作人员将氮气瓶阀门缓缓打开，每释放一瓶氮气时间为7min 左右，开启、拆除，换瓶、连接四道程序为10min 左右，每小时 60 瓶，约每小时充入氮气 360m3。由于徐州恒扬化工厂提供了氮气瓶共200 只，所以每小时 60 只空瓶需要拉回厂灌充，充满后及时拉回置换现场，这样连续不断才能保证连续置换。置换过程属于人工操作，柜内压力上下波动，整个过程由专人观察柜内压力，保证柜内压力在 0.1kPa 以上。理想状态一瓶氮气压力为 15MPa，常 压 能 释 放6 m3氮 气 ， 但 实 际 压 力 为12MPa~13MPa，常压下只能释放 5 m3氮气，经过十几个小时的置换，三个取样点氮气含量化验达到95%以上，共用去氮气 812 瓶，经相关负责人员签字认可，氮气置换煤气结束。接着鼓风机开始工作，在预定方案下用空气置换氮气顺利完成。
3
置换方式的改进
1) 虽然目前氮气间接置换时都采用氮气瓶人工连接置换的方法，考虑到气柜大修结束后升柜仍然需要氮气置换，我们觉得这种方式存在置换时间长、劳动强度大、压力不稳定等弊端。我们想到了是否能采用液氮来置换.为此我们与徐州恒扬化工厂和徐州特种气体厂了解沟通，光有液氮还不行，必须要有汽化器，同时为了连续供氮气，必须用液氮槽车才能达到要求。
这种方法没有同类的经验可以借鉴，经过查阅资料，每立方液氮可汽化到常压下约为800 m3氮气，置换用4 000 m3氮气需液氮5m3左右，每小时汽化量1 500m3以上至少需要空浴式汽化器两台。最后我们与徐州恒扬化工厂协商达成协议；
置换方式的改进
1) 虽然目前氮气间接置换时都采用氮气瓶人工连接置换的方法，考虑到气柜大修结束后升柜仍然需要氮气置换，我们觉得这种方式存在置换时间长、劳动强度大、压力不稳定等弊端。我们想到了是否能采用液氮来置换.为此我们与徐州恒扬化工厂和徐州特种气体厂了解沟通，光有液氮还不行，必须要有汽化器，同时为了连续供氮气，必须用液氮槽车才能达到要求。
这种方法没有同类的经验可以借鉴，经过查阅资料，每立方液氮可汽化到常压下约为800 m3氮气，置换用4 000 m3氮气需液氮5m3左右，每小时汽化量1 500m3以上至少需要空浴式汽化器两台。最后我们与徐州恒扬化工厂协商达成协议；
①液氮槽车、汽化器由他们负责租赁，汽化器确保每小时汽化量 1500m3以上，三台 500m3汽化器。
②为了保证置换用氮气用量充足，液氮槽车到现场储量为8 m3，最终按实际用量结算。具体操作按使用前后的重量差，经理论换算成液氮 (ρN液=800kg/ m3)。
③液氮槽车与汽化器的连接及汽化器后与进气阀门前的管道由徐州恒扬化工厂负责制造和安装。
②为了保证置换用氮气用量充足，液氮槽车到现场储量为8 m3，最终按实际用量结算。具体操作按使用前后的重量差，经理论换算成液氮 (ρN液=800kg/ m3)。
③液氮槽车与汽化器的连接及汽化器后与进气阀门前的管道由徐州恒扬化工厂负责制造和安装。
④连接汽化器法兰后的装置由徐州港华自行委派燃气管道施工单位制造安装。
2）解决了采用液氮槽车获取连续的氮气，但液氮槽车经汽化后的氮气为 0.2MPa~0.6MPa, 升柜置换时希望得到压力为 2kPa 左右稳定的氮气，若大于2.6kPa 则活塞要被顶起，为此我们决定设计一台缓冲罐加上一台调压器来达到目的。为了置换单独去买一台缓冲罐和一台调压器肯定不行，光一台调压器就要几十万元，我们想办法将仓库里工商用户的一台调压器暂时借用一下（经用户同意）。至于缓冲罐，考虑到气柜大修也是十年一次。我们就用以前报废的一根 φ610mm×9.5mm，L=10m 的螺旋焊缝管制造，为了确保置换万无一失，我们将停柜置换时用的两组气排焊在缓冲罐上，保证在液氮槽车出故障时氮气能连续充入(见图 1)。
4气柜升柜置换2007年8月31日上午9时，随着置换组组长的一声令响，十万气柜大修后升柜置换开始，液氮槽车正常启动，液氮经汽化器气化成氮气经缓冲罐进入调压器。缓冲罐压力表显示为0.4MPa,调压器出口压力表显示为2kPa，置换持续了三个多小时，经多点采样化验含氧量在 0.2%以下，达到规定范围以内，氮气置换空气工作结束，实际用液氮4.8 m3。随后在预定方案用煤气置换氮气顺利完成，宣告十万气柜大修安全按期完成。同年十月，徐州港华用液氮槽车经二台500 m3汽化器后的氮气通过发球筒 （不设调压器） 为 φ610mm×9.5mm
天然气高压管道5.3km置换获得成功。
2）解决了采用液氮槽车获取连续的氮气，但液氮槽车经汽化后的氮气为 0.2MPa~0.6MPa, 升柜置换时希望得到压力为 2kPa 左右稳定的氮气，若大于2.6kPa 则活塞要被顶起，为此我们决定设计一台缓冲罐加上一台调压器来达到目的。为了置换单独去买一台缓冲罐和一台调压器肯定不行，光一台调压器就要几十万元，我们想办法将仓库里工商用户的一台调压器暂时借用一下（经用户同意）。至于缓冲罐，考虑到气柜大修也是十年一次。我们就用以前报废的一根 φ610mm×9.5mm，L=10m 的螺旋焊缝管制造，为了确保置换万无一失，我们将停柜置换时用的两组气排焊在缓冲罐上，保证在液氮槽车出故障时氮气能连续充入(见图 1)。
天然气高压管道5.3km置换获得成功。
5结束语
1）氮气瓶置换：812 瓶,单价为 42 元 / 瓶，共计34 104 元。氮气来回运输 30 车，运费 6 000 元。氮气送气柜装卸送气工费用约8000 元。装置制造安装费2000元。共需费用50104元。
2）液氮槽车置换：液氮4.8m3，单价3 000元/m3，共计14 400元，汽化器租用费1 000元/d，槽车租用费1 000元/d，装置制造安装费5 000元，调压器等退还仓库。共需费用 21400 元。
结论：通过两种方式的对比：用液氮槽车置换比用氮气瓶置换可节省28 704 元，经济效益明显，同时用液氮槽车置换，避免置换现场操作人员众多，车辆进出频繁带来的不安全因素。达到置换气流更稳定、置换更安全的目的。------------------------本文由气柜维修公司整理发布，如需转载请注明！
1）氮气瓶置换：812 瓶,单价为 42 元 / 瓶，共计34 104 元。氮气来回运输 30 车，运费 6 000 元。氮气送气柜装卸送气工费用约8000 元。装置制造安装费2000元。共需费用50104元。
2）液氮槽车置换：液氮4.8m3，单价3 000元/m3，共计14 400元，汽化器租用费1 000元/d，槽车租用费1 000元/d，装置制造安装费5 000元，调压器等退还仓库。共需费用 21400 元。
结论：通过两种方式的对比：用液氮槽车置换比用氮气瓶置换可节省28 704 元，经济效益明显，同时用液氮槽车置换，避免置换现场操作人员众多，车辆进出频繁带来的不安全因素。达到置换气流更稳定、置换更安全的目的。------------------------本文由气柜维修公司整理发布，如需转载请注明！
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