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1、1宝鸡中燃宝鸡中燃 44000M44000M3 3球罐置换方案球罐置换方案一、基本情况：一、基本情况：宝鸡中燃天然气储配厂位于宝虢路光明村。4 座 4000m3球形储罐于 2005 年 11 月投运，工作介质为天然气。球罐技术参数：（四个 4000M3球罐参数相同）1.设计温度：-20+402.设计压力：1.05MPa 试验压力：1.20Mpa工作压力：0.30 MPa0.90 MPa安全阀启动压力：0.95Mpa安全阀回座压力：0.90Mpa3.公称直径：D=19.7 米 几何体积：4000 M3，4.材质 SA 738 Gr.A，壁厚 32mm。根据国家质量技术监督局压力容器安全技术监察规
2、程和在用压力容器检验规程的要求，球罐投用一年后必须进行开罐检验。为保证球罐的开罐检验和置换的安全，特制定此方案。二、组织机构：二、组织机构：1、公司成立球罐开罐检验、置换领导小组：组 长：陈福元副组长：袁虎让 李英玉 风广科成 员：杨鸿斌 董智斌 赵少锋 王伟军，周志敬袁虎让同志担任现场总指挥，负责下达整个置换过程现场工2作指令。李英玉同志担任技术总负责，负责整个置换过程现场技术工作指导。各部门职责如下：1.生产运营部：（部门负责人：张小军）1.1 负责本次置换实施方案的审定。1.2 负责置换现场的管理及协调工作。2.安全监察部（部门负责人：董志斌）2.1 负责置换现场的安全监护工作。2.2
3、负责检查球罐和输气管道的防静电接地工作是否达到要求。2.3 依照方案负责检查布署各项安全工作。3. 储配厂：（部门负责人：赵少峰）依照分工成立安全监护小组、阀门操控小组、置换放散小组、采样分析化验小组、抢修抢险小组。3.1 负责对球罐和输气管道上所有开关阀门、安全阀、压力表等设施认真检查维护，做到坚固、严密、有效。3.2 负责落实现场安全监护工作。4.3 负责阀门开启与关闭、并将各类主要仪表的读数及时向现场指挥汇报。4.4 负责置换放散及设备调试工作。4.5 负责置换现场的抢修、抢险工作，并抽取“附图图1”所3示1#阀门后DN300盲板一块。4.6 负责采样分析化验工作。4.7 负责置换前期材
4、料准备工作。4.8 保证工艺区直供部分的正常生产。5、工程部：（部门负责人：周志敬）负责购置置换所需的仪器、仪表等设备。6、管网所：（部门负责人：王伟军）抽调管道工 名，成立抢修、抢险小组，由储配厂统一调配。三、三、方案编制方案编制依据：依据：1.燃气管道工艺学 、 燃气输配 。2.中国华北市政设计院设计的光明村储配站施工图。3.焦耐院设计的球罐施工图3.储配站工艺流程图。4.压力容器技术监察规程1999 年5.在用压力容器检验规程1990 年6.GB13500941998球形储罐施工及验收规范7.TB473094压力容器无损检测8.各施工单位提供的竣工资料。9.西安等地兄弟单位球罐置换实例四
5、、球罐的置换方法四、球罐的置换方法参照国内燃气行业对球罐置换的做法，以及球罐置换的实际经验，4目前常用的置换方法有两种，即直接置换法和间接置换法，为缩短置换时间、降低置换费用，本方案采用直接置换。天然气或空气直接置换，顾名思义就是天然气直接置换空气或空气直接置换天然气。以达到球罐开罐检验或球罐投入运行之需要。为了确保球罐置换安全性，一般来讲空气直接置换天然气要求混合气中甲烷含量小于 2%作为置换终点。天然气直接置换空气要求混合气中含氧量小于 2%为置换终点，所以本方案的置换终点以甲烷含量小于 2%，含氧量小于 2%为最终目标。此方法的特点是比较简便，但是具有一定的危险性。因为在置换过程中，球罐
6、里必然要产生天然气与空气的混合气体，并且要经历爆炸极限范围。对于天然气来讲，它的爆炸极限为 515%,再考虑到其混合的不均匀性，天然气含量 45%以下均应视为危险区，若遇火源，就要发生爆炸。为此必须严格控制，采取各种安全措施，确保无火源。要确保置换过程中，没有任何火源引爆这极具危险的混合气。唯一可能并需要控制的就是随进罐的天然气或空气带入的“火种” 。这种带入的“火种”有两种：一是高速气流会因“摩摖”产生静电。但是，由于球罐及管道系统都有良好的接地，即便有静电负荷产生，也会立即通过接地装置导入大地，不会有电荷集聚导致高电位，而产生放电火花。二是高速气流吹动管道中可能残留下来的石块、铁屑、焊条头
7、等固体物品带进球罐，与罐壁等碰撞产生火花，这种可能性是存在的，也是危险的。根源是高速气流，解决的关键是坚决杜绝高速气流而确保低速；即便有石块等“杂物” ，不会被吹动，也就不可能产生火花；5同时为了避免“杂物”带进球罐，应事先在进气管路上设置“过滤器” 。三是经过一段时间使用后的球罐、工艺管道内壁会附着一层硫化物或静电灰尘，在空气直接置换天然气过程中由于气流的带动产生摩擦，在可燃混合气中也是极具危险的。解决它的方法就是在置换前加装喷淋设备，尽可能的将附着在球罐及管道内壁的“危险物质”冲刷干净，并且可以改善置换设备环境，增加内部潮湿度。为确保球罐置换的安全，关键是控制气体流速。采用流速仪或 U型压
8、力计，根据流速仪和压力计的变化，控制阀门的开启度，达到安全置换之目的。五、五、置换过程控制方法：置换过程控制方法：（一） 、流速控制：通过球罐底部的进气管道的瞬时工况流量和输气管道截面积的比值，可以间接得到进气管道的瞬时工况流速。流速的控制可以通过调节进气管道上的阀门开启度控制瞬时工况流量来实现。阀门一般选择可以调节流量的节流阀。计量设备选择可以显示瞬时工况流量和累计流量的流量计。我司球罐的充气管道管径为 DN200，即半径为 0.1 米。1.流速 5 米秒，(18000 米/小时)时根据 Q=R2=3.140.1218000=565.2 米3时。只须控制瞬时工况流量 Q 不超过 565.2
9、米3时即可。2.流速 =10 米秒（36000 米时）时，根据 Q=R2=3.140.1236000=1130.4 米3时。只须控制瞬时6工况流量 Q 不超过 1130.4 米3时即可。（二） 、采样点和放散点的选择：我司球罐进气口位于球罐底部，放散口位于球罐顶部。空气的密度（比重）大于天然气，混合气体在球罐内静置一段时间后，会由于密度（比重）的关系，理论上天然气会积聚在球罐上部，空气会沉积在球罐底部。但是由于正、反置换球罐密闭条件不同，气体混合情况复杂，有一定的不可预见性，所以从球罐底部或顶部排出气体均不能真实反映球罐内部混合气体的真实状态。介于此原因应在球罐底部和顶部同时设置放散、采样点。
10、分析结果以最不利的部位作为参考。六、空气置换天然气步骤：六、空气置换天然气步骤：（一） 、准备工作。1、高压喷淋装置制做、调试，由消防水炮接入，沿扶梯铺设到位。排污及置换临时管线制作安装。2、对厂站内的各个阀门和引射器检查维护，做到坚固严密、动作灵活、开关迅速，确保作业时运转正常。准备必要的抢修机具和设备以及放散、检测所用的仪器材料。3、储配站一定范围内设置防火安全警戒区域，禁止一切火源，禁止无关人员和车辆进入。对站内消防和保安设备进行详细的检查，确保使用正常。4、对各放散点、取样点、已编号的阀门要制作卡片并挂于相对应的位置，卡片上要注明编号、操作人员名单等信息。 75、参与置换的人员必须熟知
11、自己岗位的任务、操作规程，明确责任，严禁违规操作、越权操作。并且要在置换前进行模拟操作，确保正式置换时能准确操作。6、认真检测球罐和输气管道的防静电接地，其接地电阻不得大于5 欧姆。7、制定周密的置换实施方案和操作规程，落实各级领导和各个工作岗位的责任，并要确保置换时指挥联络畅通。（二）实施步骤：（以 1 号球罐置换为例）1.置换前将球罐压力降至 0.23Mpa，由主供气管路向市区供气。关闭主供球罐支路的进出气阀门，开启球罐引射支路及引射器，通过引射作用使球罐压力尽可能降低，减少因放散引起浪费。2.如引射装置不能正常使用，打开放散总阀进行放散，在球罐压力与大气压力平衡后，关闭放散总阀，时间定在
12、凌晨 3：005：00 时进行。3.关闭球罐底部天然气进、出管线球阀。打开球罐顶部手动放散阀，将球罐放散至微正压 5000Pa。4.将球罐顶部 DN100 的放散阀拆除，带气加装高压喷淋装置，用高压水向球罐内壁进行冲洗，打开球罐底部排污阀，将排出物排至排污池。5. 检测排出水中杂质，直至冲洗干净为止。关闭排污阀，继续喷淋 5 分钟罐内存部分水，增大置换过程中罐内湿度。 6.拆除喷淋装置，放散阀始终处于开启状态。抽取球罐底部8DN219 进气阀门盲板，缓慢开启节流阀，通过流量计和流速仪观测瞬时流量和流速，要求流速控制 5m/s 以下，流量在 565m3/h 以下。利用天然气与空气的比重差，形成自
13、然气流置换。7.每隔 2 小时，在球罐放散点检测一次放散浓度，分析罐内混合气体成分，甲烷含量低于 2%后再次取样确认化验 3 次后认定合格。8.打开球罐顶部人孔，放散 2 小时后，打开球罐底部人孔，自然通风两天。9.为确保安全，可在人员进罐作业前一天，放入活体物检测。10.四座球罐置换按上述步骤交替进行。（三) 置换时应注意：1、球罐放散应选择夜间进行，避开雷雨天气，确认风向利于放散安全，周围环境无明火发生。2、每一个小时，停止放散一次（间隔 10 分钟） ，使燃气有效的飘逸。3、置换放散过程进气口、放散口布置警戒区域，专职人员监护并在罐顶操作平台上配备灭火器等消防设备。4、带气作业及人孔开启
14、环节防爆措施严格遵守，必要时加水喷淋作业。5、在整个置换阶段，厂应加强值班力量；管网所应组织调压运行人员监控市区管网压力，预防压力过低导致调压器（箱）关闭；加气站应配合做好宣传解释工作。七、天然气置换空气步骤：七、天然气置换空气步骤：9因为天然气密度比空气小，放散点选在罐底部的排污口。在球罐底部放散口处，接胶皮管引至安全区域。1.缓慢打开“附图图 1”所示 1#球罐顶部放散阀放空，与大气相平衡为止。关闭各放空部位的阀门。这时球罐里空气体积在计算工况（0.1 Mpa，20）下为 4000 M3。2.打开 3#集气管上的排污阀，启动临时调压器，先将出口压力调节为 0.1 Mpa，拆掉 1A 阀门前
15、的压力表，缓慢开启 DN80 活塞式节流阀，置换临时进气管道，流速控制在 5m/s 以下（调节活塞式节流阀，工况瞬时流量要保证在 565m3/h 以下）。，用检漏仪（可测浓度）测排出气体，当天然气含量超过 50%时，关闭 DN80 活塞式节流阀，装好 1A 阀门前的压力表。3.缓慢开启 DN80 活塞式节流阀，同时观测临时流量计的瞬时流量显示，不时调节活塞式节流阀，要求工况瞬时流量要保证在 565m3/h 以下（即管道内气体流速不超过 5 米/秒）。当球罐表压达到 0.05Mpa 时，关闭活塞式节流阀停止进气。再将临时调压器出口压力调节为0.2Mpa，缓慢开启活塞式节流阀，要求工况瞬时流量要保
16、证在 565m3/h以下。4.当 1#球罐表压达到 0.2MPa 后，关闭 1A 阀门停止进气。静置 24小时后，先缓慢开启排污管上的放散阀放散，然后用可测浓度的检漏仪测排出气体，当天然气含量达到 45以上时，可以认为罐内混合气已渡过危险区。若天然气含量未达到 45以上时，要继续放散，直至天然气含量达到 45以上。要求检测 3 次，每次间隔 3 分钟。直到合10格。5.关闭 1A 阀门停止进气，拆掉 1A 阀门前的压力表放散临时管道内的余气，拆除临时管道设施。同时将恢复安装到原来位置。6.选择在用气量较为平稳的时间段假定用气量为 Xm3/h，打开 1A阀门，并缓慢开启 1#、2#阀门，通过调节 3#阀门（笼式节流阀）的开度来控制流速。由于危险区已渡过，可以将流速提高至 20m/s 以下，即工况下的图 1 所示站场流量计 J1 或 J2 瞬时流量不超过（X+2260）m3/h。直到球罐表压为 0.90Mpa。7.这时从罐底排污口处取样进行分析，气体含氧量
