1、球罐的置換方案1 惰性氣體置換法用惰性氣體先置換球罐里的空氣，再用天然氣置換球罐里的惰性氣體。即把惰性氣體作為置換中間介質(zhì)，這里所說的惰性氣體是指既不可燃又不可助燃的無毒氣體。如氮氣（N2或液氮）、二氧化碳（CO2）、煙氣等，均可以采用。此法具體操作過程是先將惰性氣體充滿球罐，加壓到一定程度置換出空氣，直至罐時惰性氣體的濃度達到預定的置換標準為止；然后再以燃氣充滿球罐，同樣加壓到一定程度置換出惰性氣體，從而完成置換程序。此法操作復雜、煩瑣反復進行兩次換氣，不僅耗用大量惰性氣體還耗用大量的燃氣發(fā)生費用較高，其換氣時間長，工作量大，既不經(jīng)濟且費事。但是它可以確保進人罐內(nèi)的燃氣不會與罐內(nèi)空氣接觸，不

2、會形成具有爆炸的混合氣體。因此此法可靠性好，安全系數(shù)高，成功性大。對于本身有制氣（惰性氣體）手段和條件的工業(yè)、燃氣行業(yè)普遍采用這一成熟的傳統(tǒng)置換方案。2 水置換法用水先置換球罐里的空氣，再用天然氣置換球罐里的水。即把水作為置換中間介質(zhì)。此方法操作過程是先將球罐灌滿水以水排盡罐內(nèi)空氣，然后再排掉水同時充入燃氣，待罐內(nèi)水排盡時天然氣也充滿，置換就完成了。因為此法不但確保了進入罐內(nèi)的天然氣不會與罐內(nèi)空氣接觸，不會產(chǎn)生具有爆炸性的混合氣體，絕對安全可靠；而且水比其它惰性氣體便宜得多，也很容易解決。而對于儲配站內(nèi)一般都設(shè)置了消防水池（栓）、消防泵房，充足的儲水量以及配備的雙電源等，這些給水置換帶來了良好

3、的條件。若是將置換工作安排在球罐的強度（水）試壓會格后進行，即排水的同時進行充氣置換，那更是一件很經(jīng)濟的事情。因此此法具有安全可靠、成功率高、操作簡單、置換周期短、費用低和還可多臺罐連續(xù)置換等優(yōu)點。但是它要求球罐基礎(chǔ)條件較好，即球罐基礎(chǔ)（基座）可承擔置換重量，同時置換用水浪費較大，對于1000m3以上球罐置換，考慮到球罐基礎(chǔ)條件（因球罐投運多年）和置換用水量因素，一般不宜采用此法。3 燃氣直接置換法此法操作過程是直接將燃氣緩慢通人球罐替換出空氣，從而達到置換目的。其置換示意如圖1所示。當置換到一定程度時，從排空管的采樣口取樣，通過氣相色譜儀進行分析，可以確定空氣達到預定的置換標準，置換宣告結(jié)束

4、。此方法的特點是比較簡便也較經(jīng)濟，但是具有一定的危險性。因為在置換過程中，球罐里必然要產(chǎn)生燃氣與空氣的混合氣體，并且要經(jīng)歷爆炸極限范圍。對于純天然氣來講，它的爆炸極限為515，再考慮到其混合的不均勻性，天然氣含量45以下均應視為危險區(qū)，遇火源，就要發(fā)生爆炸。為此必須嚴格控制，采取各種安全措施，確保無火種，才能安全地渡過其危險區(qū)。要確保置換過程中，沒有任何火源引爆這極具危險的混會氣。為此進行如下分析：球罐的檢查入孔、接管（進出氣管、排污管）全部是封閉的，不可能由外部投入火種；球罐封閉前進行了開罐檢查、試壓、清掃等工序，有時還擱置了一段時間，內(nèi)部不可能有殘留火種；罐內(nèi)沒有活動部件，不可能因運動、撞

5、擊產(chǎn)生火花；唯一可能并需要控制的就是隨進罐天然氣流帶入的火種。這種帶人火種有兩種：一是高速氣流會因摩擦產(chǎn)生靜電。但是，由于球罐及管道系統(tǒng)都有良好的接地，即便有靜電負荷產(chǎn)生，也會立即通過接地裝置導人大地，不會有電荷集聚導致高電位，而產(chǎn)生放電火花。二是高速氣流吹動管道中可能殘留下來的石塊、鐵屑、焊條頭等固體物品帶進球罐，與罐壁、內(nèi)梯等碰撞產(chǎn)生火花，這種可能性是存在的，這就是危險。根源是高速氣流，解決它關(guān)鍵是堅決杜絕高速氣流而確保低速；即便有石塊等雜物，也不會被吹動，也就不可能產(chǎn)生火花了；同時為了避免雜物帶進球罐，應事先在進氣管道上設(shè)置過濾器。根據(jù)暖通資料及管道實際吹掃經(jīng)驗，我們確定將置換球罐用天然

6、氣速度控制在3m/s以下并采用流速計或U型壓力表（計）觀察球罐升壓速度的辦法來測量其充氣流速，用閥門的開度來控制流速（混氣過程中控制閥前的壓力要保持穩(wěn)定）。經(jīng)上述分析、認識與措施，說明天然氣球罐可用天然氣直接置換；即先少量充氣置換后再投入運行。該法必須注意排除其危險性，方法較簡單，經(jīng)濟合理。目前我公司以及附近地區(qū)各燃氣公司球罐的置換工作均采用天然氣直接置換球罐里的空氣方法，歷經(jīng)過了四十多次試驗，已積累了一定的經(jīng)驗。4 燃氣直接置換法實例沙坪壩學堂堡儲配站投產(chǎn)于1987年，擔負著沙坪壩區(qū)民用氣調(diào)峰任務(wù)。站內(nèi)設(shè)置了四臺每臺幾何容積為1000m3的球形儲罐，其貯氣能力為3.2萬m3。按要求1999年

7、對3#、4#球罐進行了開罐檢查；而2000年9月份，又對1#、2#球罐進行開罐檢查，經(jīng)重慶市鍋檢所對其進行超聲波或磁粉探傷、X光照片和測厚等檢測，并對有缺陷部位進行維修，合格后即進行氣壓試驗，試壓介質(zhì)選用空氣。試壓合格后隨即進行置換，步驟操作（1）試壓、置換前的準備工作成立球罐開罐檢查（試壓、置換）工作領(lǐng)導小組，明確具體的分工，各負其責。經(jīng)過多方研究討論，確定了試壓、置換方案，并制定了實施細則和具體措施，打印成文以便遵照實施。對與球罐相聯(lián)接的管道和設(shè)備進行了試壓，對閥門、法蘭、焊縫等各種設(shè)備和聯(lián)接處都進行認真細致的檢查，對有泄漏之處進行處理。聯(lián)接好試壓、置換工作所需用的臨時管道和設(shè)備。如加氣管

8、、排氣管、空壓機等；并作好其它一切有關(guān)的安全防范物質(zhì)準備工作。（2）試壓及置換工藝流程在球罐的排污閥（6）之后，加一短節(jié)。短節(jié)一端采用法蘭聯(lián)接，另一端盲死；在短節(jié)兩側(cè)各焊一加氣管，并裝上控制閥（7或8）加以控制，它們與空壓機（9）相連。以球罐的進（出）氣管作為置換的進氣管，球罐上的安全放空、增設(shè)的加氣管（卸下空壓機后）作為空氣的放空管，也可作為取樣點。如圖2所示。（3）試壓、置換的操作步驟為了便于指揮、控制，不致操作失誤，在試壓、置換前，首先關(guān)閉全部閥門，并加裝盲板，使整個系統(tǒng)成為密閉狀態(tài)。啟動空壓機（9），打開加氣管的控制閥門（7或8），向球罐充空氣，使壓力先緩慢升壓至規(guī)定試驗壓力的10，保

9、壓5-10分鐘并對所有焊縫和連接部位進行初次檢查；如無泄漏可繼續(xù)升壓到試驗壓力的50；如無異?，F(xiàn)象，其后按規(guī)定試驗壓力的10逐級升壓，直至試驗壓力0.92MPa時（因球罐設(shè)計壓力為0.8MPa，實際運行壓力為0.78MPa，試驗壓力為設(shè)計壓力的1.15借人停止加壓穩(wěn)壓半小時，在試壓前應將球罐的安全閥送國家壓力容器檢驗部門將其開啟壓力調(diào)至0.92MPa（試壓后將其壓力調(diào)至設(shè)計壓力，但不得超過設(shè)計壓力的1.05倍），以確保球罐試壓安全；最后將壓力降至設(shè)計壓力，保壓足夠時間進行檢查，檢查期間壓力應保持穩(wěn)定，觀察球罐及基礎(chǔ)均無異常情況，經(jīng)肥皂液或其他檢漏液檢查無漏氣、無可見變形即為合格。試壓合格后進行

10、置換。首先拆下空壓機沙），打開加氣管的閥門（7或8）和安全閥（2）進行放空，待與大氣相平衡為止，關(guān)閉各放空部位的閥門。這時球罐里空氣體積在計算工況（0.1MPa，20）下為1000m3。打開球罐的進（出）氣管上的閥門（4），向球罐緩慢充氣，流速控制在3m/s以下；當球罐充氣到0.05MPa時，可適當提高充氣速度，流速不超過5m/s；當充裝天然氣到0.1MPa后，關(guān)閉進氣閥（4）停止進氣，開啟加氣管上的控制閥（7或8）緩慢地向外放散，其速度不超過10m/s，表壓為10KPa時停止放散，這時取樣進行分析，確認天然氣含量達到置換標準（50以上）；再次開啟球罐的進氣閥（4）以不超過10ms流速向球罐充裝天然氣，直至球罐運行壓力0.78MPa為止，置換完畢。在置換過程中，球罐的表壓P（MPa）隨進罐天然氣體積V（m3）變化而變化，其變化過程視為等溫過程（注：Pn為當?shù)卮髿鈮?，取?.1MPa）。（a）當球罐壓力升至0.1MPa（表壓）時，球罐里空氣體積在計算工況（0.1MPa，20）下為1000m3，而在某一工況P下其空氣體積為（1000-V）m3，其關(guān)系式為（b）當球罐充氣至0.1MPa（表壓）時，停止進氣，進行放空至10KPa止，這時球罐里空氣和天然氣的體積在計算工況（0.1MPa，20）下各為550m3。再次將球罐壓力升至其