浅谈如何提升气柜置换的效率

上海大众燃气有限公司　徐立敏

浅谈如何提升气柜置换的效率

上海大众燃气有限公司徐立敏

对储气柜中的煤气进行置换是一项危险的工作，若置换方案选择不当或操作失误，均可能发生恶性事故，造成严重损失。文章对徐泾站气柜的置换进行了具体的探讨和反复论证，采取了科学、合理、高效的置换方法，全面提高了对气柜中气体置换的效率，一定程度上既降低工作强度，又提高经济效益。

煤气储气柜烟气置换法置换效率

随着上海城市能源结构的不断调整和优化，天然气作为一种清洁、安全的能源将会替代人工煤气，供广大用户所使用。根据《上海市燃气发展“十二五”规划》要求，在2015年5月，上海实现了管道天然气全覆盖，至此，为大家熟悉的“煤气包”退出了历史舞台，然而，在拆除这些煤气储气柜之前，需要先将储气柜穹顶中存留的约1.4万立方米的煤气进行置换(以下简称“气柜置换”)，以确保安全。

1　气柜置换工艺

1.1置换方法

气柜置换采用的是“烟气置换法”，即以燃气作为燃烧源，在烟气炉中和空气充分燃烧，经过冷却，水汽分离后所得的混合气体(烟气)通过管道输送进气柜，逐渐将气柜中的煤气转化成不可燃烧的烟气，从而保证拆除气柜时的安全。

1.2气柜置换流程

气柜置换流程如图1所示。

图1　储气柜置换流程

气柜置换步骤如下：

(1)将两台烟气炉安装于图1所示位置，烟气投气管从气柜水封井前面接入，燃气管从场外接入。

(2)对就位的烟气炉进行调试，观察其运行状态，确保运行正常。

(3)正式置换开始，调节进口燃气量与风量，在放散口取样，当出口烟气中氧气含量小于2%，并且一氧化碳含量小于1%后，开启烟气炉与气柜连接的阀门(见图2)，将烟气经管道送入气柜进行置换。

图2　开启烟气炉与气柜连接的阀门

(4)参与置换的工作人员在现场进行不间断巡视，随时掌握烟气炉的燃烧情况和置换进程。

(5)定时在气柜的放散口对柜内的气体进行取样检测和分析，当气柜内混合气体CO含量低于爆炸下限(小于等于1%)的合格标准，该气柜的置换工作得以完成。

1.3该置换工艺的优缺点

“烟气置换法”的优点是质量好、成本低、运送便捷，难点是操作较为复杂、工期较长、对现场的安全要求高。万一操作失误有可能发生恶性事故。另外，在对气柜进行置换的过程中，现场会产生较大的噪音以及烟雾，并且，置换工作需要昼夜连续进行，这对储配站附近居民的正常生活带来了很大的干扰和不安。因此，我们希望通过优化置换方案，来缩短气柜置换工程的时间，尽量减少对周边市民的影响。

2　对可能影响气柜置换效率的问题分析

过程中存在的主要问题，我们利用问卷调查的形式，对25名曾参加杨高路站气柜置换的技术及管理人员进行资料采集，让他们各自选出在气柜置换中最应解决的问题，并将收集到的信息进行汇总，制成了“气柜置换主要问题统计表”(见表1)。

表1　气柜置换主要问题统计

从表1中我们可以看出，“气柜置换时间长”和“现场设备发生故障”这两项问题是可能影响气柜置换效率的主要症结，因此，我们决定运用技术攻关来解决和优化这两项主要问题，从而提升气柜置换效率。

“气柜置换时间长”和“现场设备发生故障”的原因分析：

(1)电路跳闸使置换中断。通过现场分析后发现水泵、风机等大功率电气设备在长时间工作运行下，会发生短路、过载等引发跳闸的现象。在杨高路站置换过程中曾发生过4次因跳闸导致的置换中断。

(2)产生的烟气中煤气含量过大。烟气中的煤气含量过大会直接影响置换的进度，由于之前是通过每4小时一次的化学实验来判断烟气中的煤气含量，无法进行随时检测，故对煤气进气量的掌控有时会有偏差。

(3)安置和调试烟气炉的用时较长。每置换一个气柜都要调整和移动烟气炉，待烟气炉就位后，重新要对设备进行调试，根据杨高路站置换时的时间统计，每次安置和调试置换设备平均用时49个小时，占到工程近一半的时间。

3　提高气柜置换效率的可行性分析

3.1杨高路站置换用时统计分析

根据杨高路站置换时的统计，平均置换一个气柜工期在4天以上(104个小时)，且根据置换过程中所统计的时间数据，制作了饼分图(见图3)。

图3　杨高路站气柜置换主要用时

由图3中我们看到，整个置换过程中，非换气作业占了近一半时间，如果能缩短这部分时间，整个置换工程进度可能会大大的降低。

3.2置换工艺和方法分析

之前杨高路储配站完成置换时所采用的工艺和方法都是沿用较早前的传统方式。随着当前科技的不断进步，我们相信应该会有更好的设备或工艺可供使用。经专业技术人员分析，待置换的两个储配站(徐泾站、漕宝路站)的站区工艺情况较杨高路站更为有利，如能科学、合理地利用，将有很大机会提高置换效率。

3.3操作人员和技术人员因素

现场操作和技术人员之前大都已参与过气柜置换，积累了许多工作的经验和数据资料，也为提高气柜置换效率提供了有力的支撑。

4　提高气柜置换效率的改进措施

4.1解决安置和调试烟气炉的用时较长问题

技术人员对徐泾站区的工艺情况进行综合分析后认为，站区的管线布置较杨高路简洁，且大多工艺阀门都为电动阀门，方便调度操作，安放置换设备的场地也很宽敞，有利于置换工作的开展。

通过分析站区管网(见图4)结合现场勘查后发现，如果将置换设备安置于靠近3#气柜的5#阀门附近，把烟气管道与进入气柜的管道进行镶接后，可直接对3#气柜进行置换，等3#气柜置换完成后，调节阀门使烟气通过站区内连通的管道进入下一个要置换的气柜，并利用站区的水管向气柜与阀门间的分隔水井进行灌水以阻隔烟气进入，如此，便可连续进行气柜置换，省去了移动和调试置换设备的不利因素。

图4　徐泾储配站储气柜和部分管网

4.2解决电路跳闸使置换中断问题

电气技术人员在查阅相关图纸资料后发现，置换现场用电主要集中在一些大功率的辅助设备，例如：风机、水泵、大功率照明等，而之前杨高路站转换时所采用的供电方式为一路进线，因此，长时间的电气设备运行会受到过载或绝缘短路等影响，发生跳电。

在研究了站区电路图后，技术人员决定从站区低压配电室接出两路进线连接到现场的电气控制箱，从而将之前的一路进线改为两路进线的配电方式，这样即便有一路进线发生跳闸，另一路进线也能确保电气设备的连续运行。

4.3解决产生的烟气中煤气含量过大问题

我们认为，之前以化学实验来判断煤气含量方法，每次检测需要近半个小时，每隔4小时检测一次，因此，不能对煤气含量进行精确掌控。通过上网查询、专业咨询等多种途径来寻找更为合理的检测工具。经过多项比较，并在得到上级部门的同意下，最终决定采用一款先进的煤气检测仪来进行煤气含量检测。

新采用的煤气检测仪，从取样到完成检测仅需3分钟就能完成，所测得的结果与化学实验进行多次对比，结果基本一致。现场人员可随时根据测得的煤气含量多少来决定调节进气阀门的大小。

根据之前的多次试验，我们认为在置换过程中将检测时间定为每小时一次较为合理。

5　效果与结论

5.1效果确认

2014年9月，根据公司要求，正式对徐泾储配站的3个气柜进行置换工作。技术人员对置换情况和数据进行了记录和统计，并制作了徐泾站置换进度统计表(见表2)。

表2　徐泾站置换进度统计

由表2中我们可以发现，此次，徐泾站完成一个气柜置换的平均用时58.6小时，与之前104小时相比，减少了45.4个小时，缩短了近43.6%的工程时间，提高了气柜置换的工作效率，由此证明，改进措施取得了很好地成效。

在各项措施实施后，技术人员对实施效果进行了检验和确认：

(1)采用二路进线的方式能够很好地满足电气设备的长时间运行，可以满足我们的使用要求。

(2)新采用的煤气检测仪测量准确、使用方便，能随时掌握并调节烟气中的煤气含量，为置换工作的顺利进行起到了很好地辅助作用。

(3)采用该工艺方法，以煤气代替烟气进行了试验。通过试验后得出结论为，现场阀门均可通过远程控制，启闭方便可靠，每个水井灌满水10分钟左右，阻隔情况良好，无煤气泄漏，可以较好地满足置换要求。

5.2安全效益

通过本次的工艺改进，在气柜置换过程中采取了科学、合理、高效的置换方法，一定程度上大大减轻施工现场的安全压力和工作强度，保证了施工作业的安全完成。

5.3经济效益

置换效率的调高，也提升了经济效益。特别是为保证置换需要所供应的水、电、煤的消耗有了明显的下降。经计算，与之前相比，平均每个气柜置换节约用电666元(30度/小时×30小时×0.74元/度)，节约用水5 988元(40立方米/小时×30小时×4.99元/立方米)，节约用气32 175(250立方米/小时×30小时×4.29元/立方米)，三个气柜水电煤总计节约11.6万元，很好地实现了公司降本增效的管理目标。

6　结语

我们应用科学的方法，制定并实施了有效的对策，成功解决了气柜置换中存在主要问题，通过缩短了气柜置换的时间，减少了对周边的影响，保障了公司天然气置换工作的有序开展，一定程度上为上海市民在使用清洁能源的过程中作出了贡献。同时本次气柜置换种所取得技术数据和实践成果对行业内的企业也有一定可推广价值。

Improvement on the Conversion Efficiency of Gas Tank

Shanghai Dazhong Gas Co., Ltd.Xu Limin

Gas conversion of the gas tank is a dangerous work. Inappropriate conversion scheme or operational error will lead to serious accidents. This paper gives a detailed case study of Xujing Gas tank conversion. Adopting scientific, reasonable, high efficiency conversion methods, and overall production efficiency, to some extent, these works can reduce the working strength and improve the economic benefit.

gas tank, gas conversion method, conversion efficiency