天然气球罐检验方案

宝鸡中燃4×4000M3球罐置换方案
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℃——+40℃
2.设计压力：1.05MPa 试验压力：1.20Mpa
工作压力：0.30 MPa——0.90 MPa
安全阀启动压力：0.95Mpa
安全阀回座压力：0.90Mpa
3.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：
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 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、方案编制依据：
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.GB1350094－1998《球形储罐施工及验收规范》
7.TB4730－94《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、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，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5～15%,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；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、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υ≤5米／秒，(18000米/小时)时
根据Q=πR2υ=3.14×0.12×18000=565.2米3／时。

只须控制瞬时工况流量Q不超过565.2米3／时即可。

2.流速υ=10米⁄秒（36000米⁄时）时，
根据Q=πR2υ=3.14×0.12×36000=1130.4米3／时。

只须控制瞬时工况流量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。

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：
（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。

5、参与置换的人员必须熟知自己岗位的任务、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，时间定在凌晨3：00～5：00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DN219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：
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≤2%时为合格。

若气体含氧量高，应从罐底排污口处放散一定量气体，再打开1A阀门向球罐内充进天然气，待压力回升到0.90Mpa时，停止进气，然后再做气体含氧量分析。

采样分析要求检测3次，每次间隔3分钟。

直到合格。

8.按照同样的方法置换其他球罐。

（一）、置换前的准备工作：
1、必须经过各相关部门检查验收，出具合格报告，办理好球罐再次投运前的相关手续。

2、铺设临时管道及附属设施。

3、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。

4、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、开关迅速、动作灵活，并要配备必要的抢修机具、设备和材料。

5、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。

6、参与置换的人员必须熟知自己岗位的任务、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，已确保
正式置换时能准确操作。

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。

8、在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。

9、置换工作实施前打开球罐底部排污阀排污。

10、置换工作实施前关闭置换区域内所有阀门。

八、置换纪律：
（一）、公司参与人员纪律要求：
1球罐开罐检验工作周期性强、工序繁多、操作严密、危险性很大的工作，只允许现场指挥人员发布操作指令，其他人员无权指挥操作人员。

2各岗位操作人员还须按照指令操作，不得擅自行动，做到有呼必应，令行禁止。

3操作人员须坚守岗位，高度负责、履行职责，不许串岗，不得擅离职守。

4参与置换人员须穿戴防静电工作服，防静电鞋，上交手机。

5各操作人员必须熟悉置换方案，明确程序、职责。

熟悉操作要求，开启、关闭阀门必须两人在场，一人操作，一人监护。

6放散点设安全警界区域，做警界标示，无关人员禁止围观、入内，杜绝一切明火。

放散人员应处于在上风向操作，确保自身安全。

7置换过程如有特殊情况发生，应迅速报告现场指挥。

（二）、外协施工单位参与人员纪律要求：
1项目经理、工长、安全员、作业人员必须经过行业培训，持证上岗。

2严禁违章指挥，严禁违章作业，严格执行安全操作规程，遵守劳动纪律。

3参与施工人员必须明确生产性质，熟悉施工流程、方法，明确施工危险区域及其安全防护的基本知识和注意事项。

4进入现场，必须戴安全帽，严格遵守安全生产规章制度。

5操作工岗前严禁喝酒。

6高处作业严禁穿皮鞋和带钉易滑鞋。

7非操作人员不得进入危险区域。

8未经施工负责人批准，不准任意拆除防护设施及安全装置，严禁动用站场设备。

9不准从高处向下抛扔任何物资材料。

10施工作业现场应随时保持整洁，器材、配件、物资的堆放整齐有序，上盖下垫，成行成方。

11现场施工应尽量避免多层垂直作业。

12爱护厂内一草一木，保持原有绿化效果，严禁随意踩踏，破坏植被。

（三）、消防器具配备
1施工现场应配备足够、有效的消防器材，设专人看管，摆放在明显、易取的地方。

2消防水泡应保证随时启用，处于良好状态。

九、设备、材料的准备
1、检测设备：
设备名称单位数量设备名称数量
气相色谱分析仪台1压力表0-0.6MPa五块
测氧仪台2水柱板四块
测漏仪台2DN25针型阀两个
取样球胆只5DN15针型阀两个
流速仪台2
2、其他设备：
设备名称型号数量
中低压调压器飞奥一台
流量计LWQZ-1-100型一台
流量计LWQZ-1-200型一台
过滤器DN100一台
活塞式节流阀DN100一台
活塞式节流阀DN200一台
焊管、管件一批
十、置换结束时间：
在8月31日
宝鸡中燃4×4000M3天然气球罐
开罐检验施工方案。