1? 前言
煤气工程竣工后，设备、管道的气体置换是一项责任重大、技术安全要求极为严格的工作，保证煤气工程安全投产是很重要的问题。因此，制定煤气工程置换方案时，要进行充分的研究和论证。本文以石嘴山区城市煤气输配系统用焦炉煤气直接置换的实践，论证煤气直接置换法的可行性和安全性。
2?置换方式比较
煤气工程系统的置换，通常有直接置换和间接置换两大类。煤气直接置换：利用所储存或生产的煤气直接替换系统内的原有空气，使之达到工艺指标后，系统即可投入正常运行。在煤气直接置换空气的过程中，混合气必然会经过其爆炸极限范围(见表1)，在此阶段若遇明火易发生爆炸性事故。?人工煤气的爆炸极限范围比天然气宽，即潜在，的爆炸危险大。在设备多、范围大、置换时间长钓工程中，若用直接置换，则在爆炸范围内的时间长，爆炸的几率也大。
表1 燃气的组成与爆炸极限
|
名称 |
组成 |
爆炸极限（％） |
|||||||||
|
CH4 |
C3H8 |
C4H10 |
CnHm |
H2 |
CO2 |
O2 |
N2 |
CO |
下限 |
上限 |
|
|
焦炉煤气 |
27 |
? |
? |
2 |
56 |
3 |
0.8 |
5 |
6 |
4.5 |
33.0 |
|
重油催化裂解气 |
16.6 |
? |
? |
5 |
46.5 |
7 |
1.0 |
6.7 |
17.2 |
5.6 |
44.8 |
|
重油热裂解气 |
28.5 |
? |
? |
32.17 |
3.51 |
2.13 |
0.62 |
2.39 |
2.68 |
4.7 |
30.4 |
|
纯天然气 |
98 |
0.3 |
0.3 |
0.4 |
? |
? |
? |
1.0 |
? |
4.9 |
14.0 |
|
油田伴生气 |
81.7 |
6.2 |
4.86 |
4.94 |
? |
0.3 |
0.2 |
1.8 |
? |
4.5 |
14.0 |
|
凝析气田气 |
74.3 |
6.75 |
1.87 |
14.91 |
? |
1.62 |
? |
0.55 |
? |
4.0 |
13.8 |
惰性气体间接置换：先用某种惰性气体替换系统内原有的空气，达到合格标准后，再用储存或生产的煤气替换惰性气体。这种方法可避免形成爆炸性气体，所以，为了确保安全生产，被人们普遍选择采用。根据公司的具体条件，如采用氮气置换，以被置换体积的2-2．5倍计算，需氮气约5?100m3，气源无法解决：采用燃烧后的烟气置换比较稳妥，但烟气的制造难度人，且需另外制造制烟装置，采用废气置换也不现实。因此，只有采用焦炉气直接置换。当然，这样就增加了置换的难度与危险性。
3?置换参数的确定
3.1?置换终止点
从安全投产的角度，采用煤气直接置换法，只要超过煤气的爆炸上限就可以了。由表1可知，各种人工煤气的爆炸上限在30％-44．8％之间。若贮气罐的混合气休中空气量分别降到70％-55％(即含氧量14％—11％)以下就可避免爆炸了。然而，还尚需考虑投产后向用户提供的煤气组分，必须保证煤气能适应用户灶旦的要求。根据焦炉煤气的分析数据及气柜拱顶的总休积，气柜置换的终止点确定在混合气的含氧量≤3％为合格。
3.2?置换介质流速
在进行气柜置换时，置换介质的流速控制足重要的参数指标，尤其是以焦炉煤气为介质置换空气时，流速过大或囚气流絮乱产生的静电火花会引起爆炸。实践证明，焦炉煤气直接置换空气，流速控制在4-5m／s是完全可行的。
4?置换程序及方法
4.1?储配站内的置换
由于直接用煤气置换空，为了缩短置换时间，采取了分段、并联置换的方法。
4.1.1?置换由焦化厂煤气出口管道阀至于箱入口前放散阀为止的煤气管道内的空气。置换合格后，即可分别同时置换洗萘塔和脱硫箱。
4.1.2?洗萘塔的置换
打开洗萘塔1的进口阀一打开洗茶塔1塔顶的放散阀一关洗萘塔1的出口阀，让煤气从塔顶放散，使终止点的含氧量≤15％为合格(取样化验)-关闭欣散问一开洗杀塔1的煤气口阀，使煤气进入洗萘塔2，其置换方法I司洗萘塔1。
4.1.3?脱硫箱的置换
在洗萘塔至干箱的煤气管道置换合格后，开干箱煤气入口阀，使煤气进入干箱，煤气与空气经过一段时间的混合后，开干箱放散阀进行置换，直至取样化验，干箱内煤气含氧量≤2％即为合格，关闭放散阀，置换完毕。在以后的置换过程中，干箱即町投入止常运行。根据煤气量确定千箱的开停数量或串、并联状态等。
4.1.4?气柜的置换
打开储气柜入口前阀门(提前从水封阀将水放净)，煤气经水封阀进入气柜。为了将拱顶四周的空气置换得比较彻底，采取将气柜顶上边部的放散阀全却打开(中却主放散阀暂不打开)，让进入气拒的煤气与柜内空气混合，即由边部放散阀进行放散。约30min后，将其逐步关小，缓慢地开启中部的主放散阀，让混合气从中部的主放敌管排出。40mm后，逐步缓慢关闭气柜放散阀，使气柜徐徐升起，待气柜升至2m高时取柜内气体进行化验，含氧量达4%，同时缓慢开启气柜放散阀；当气柜降落至770mm时，天闭煤气放散阀，使气柜升商至2：5m时，再取气柜内煤气化验(盲氧重为2％)。这样舵收到非常理想的效果。关闭气柜进口阀，气柜置换完毕。30min后，再对气柜内的煤气取样化验，如结果仍为2％，则表明气柜内的煤气成分是均匀的。
4.1.5?鼓风机及连接管的置换
将气柜出口水封阀内的水排净，打开气柜出口管道阀，煤气从气柜进入管道，打开鼓风机进、出口阀，并打开室外煤气放散阀放散煤气，置换该段煤气管道，约15min后，开排送机旁通阀，经取样分析合格(氧含量<1％)，关闭鼓风机入口、出口阀。
4.2?中压管道、调压站、低压管道的置换
4.2.1?中压管道
中压管道的置换必须在经管道的强度试验、气密性试验合格，竣工资料齐全无误，并能准确反映管线的实际构成的情况下方可进行。置换程序开启储配站煤气出口总阀一开肩鼓风机进出口管道的阀门一打开气柜的进出口阀(压力不够时，可打开鼓风机管道上的旁通阀，让煤气从旁通管至储配站煤气出口总阀出站)一关闭所有调压站入口阀，打开调压站前的煤气放散阀一换气开始后，沿煤气流向将煤气管道上的凝水缸阀门逐一打开，观察是否有气体溢出，如有则关闭阀门，进行下一个集水井的检查工作一当一个放散点置换完毕后，关闭放散阀，拆除放散管+检查置换亢毕的中压管道，集水井阀门是否关闭，有无漏气现象；
4.2.2?调压站
调压站施工完成后，需经强度试验和气密性试验，合格后方可进行换气。?置换程序凋压站的门窗全部打开+抽掉总进口阀门处的有扳-打开旁通阀和凋压室山口总阀前的放散阀，进行煤气放散一缓慢开户调压室外煤气进口总阀，煤气流入室内管道，把旁通管道中的空气赶出，当间到排出气体中有煤气味时，即取样做点火爆鸣试验，合格后，关闭放敞管及旁通阀一打开工凋压器前、后阀门，再打开总出口阀上的放散阀进行放散，当闻到煤气味日寸取样做点火试验，合格后关闭放散阀一将针形阀开启至最大，打开脱荼筒前的旋塞阀，然后慢慢打开水封阀门进行了置换一取样，进行点火试验-置换过程中，逐一检查凝水缸，观家有无气体泄漏一在放散点嗅到煤气味时，取样进行点火实验，合格后关阀。
4.2.4?室内(户管)管道置换及点火
室内管道试漏合格后，按以下程序进行置换。在主管顶端拆下丝堵，装上单头旋塞，用管道接到室外一打开旋塞、打开引入管的总阀门-在放散处嗅到煤气味时，取样进行点火试验一将旋塞拆掉，装上丝堵，打开表前阀-打开嫌气灶的阀门将煤‘飞表及分支管中的空气放出，待嗅到煤气味时关闭，用户便可投入使用。
5?结论
煤气工程置换投产，最重要的是安全问题，必须在置换前制订周密的置换计划和实施细则以及应对突发情况的应变方法和措施。?通过石嘴山区城市煤气输配系统的煤气直接置换成功，证实该方法是一种既经济又快速的换气工艺，它是安全、可靠的，尤其是对无惰性气体来源的城市新建煤气工程的置换工作有着重大的意义。
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