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燃氣低壓儲氣罐儲氣壓力及罐位的控制

文檔作者：李偉陳娟劉蘭慧王衛(wèi)琳文檔來源：中國市政工程華北設計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月08日
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144· 煤氣與熱力 第22卷第2期
文章編號：1000—4416(2002)02—0144—03
燃氣低壓儲氣罐儲氣壓力及罐位的控制
李偉。陳娟。劉蘭慧，王衛(wèi)琳
(中國市政工程華北設計研究院，天津3(~074)
摘要：介紹了低壓濕式儲氣罐、曼型稀油密封干式儲氣罐、威金斯型柔膜密封干式儲氣罐
的儲氣壓力的控制方法及罐位的控制。
關鍵詞：低壓儲氣罐；壓 控制；限位
中圖分類號：TU996 7 J；TQ547 91 文獻標識碼：13
1 前 言
目前我國常用的燃氣低壓儲氣罐有t種類型：
濕式儲氣罐、曼型稀油密封干式儲氣罐、威金斯型柔
膜密封干式儲氣罐，它們被廣泛應用于城市煤氣、鋼
鐵、化工等行業(yè)天然氣、煤制氣、高爐煤氣、沼氣、氫
氣等可燃氣體的儲存。
三種儲氣罐盡管密封形式不同，但都存在著可
能因超壓或負壓而發(fā)生的結構破壞或運行事故的町
能，因此設置壓力控制、罐位報警及緊急放散等安全
保護系統(tǒng)是十分是重要的。本文論述了三種類型儲
氣罐在超壓或負壓狀態(tài)下可能產牛的結構破壞或運
行事故，以及對儲罐壓力與罐位的控制方法。
2 低壓濕式儲氣罐
j
常用的5 ooo～20×lo4 m3低壓濕式儲氣罐，一
般均按4 kPa壓力和7，8度抗震設防進行設計，因此
在運行中要求儲氣壓力小于4 kPa，如儲存籃力大丁
該壓力，應重新進行罐體鋼結構的沒計。
2．1 超壓破壞
低壓濕式儲氣罐的發(fā)生超壓的情況有3種
(1)地基沉降不均勻時，將會產生卡軌情況，這
時儲氣壓力超過設計壓力，造成水封不能封住氣體，
發(fā)生跑氣現(xiàn)象。
解決方法：控制地基不均勻沉降量，要求沉降差
不大十0．0O2倍儲罐直徑。超過這一數(shù)值時，用千
斤頂將水槽頂起，充砂，調平，直到沉降差滿足要求。
(2)大風時，由于構件本身制作的誤差與肌荷
載作用下導軌受力不均等原因，可能造成卡軌或跑
氣等情況，卡軌嚴重會造成罐體局部受力過大而破
壞，跑氣則致使罐體升不到位，影響使用。
解決的方法：施工驗收嚴格按標準執(zhí)行，對制造
精度小高的儲氣罐，大風時宜降下高度，以免局部受
力過大及發(fā)生跑氣事故
(3)寒冷地區(qū)對水槽進行加熱時，如加熱管或
供電設備發(fā)生故障，則造成水槽內水結冰，這時罐體
運行會出現(xiàn)儲氣罐壓力增加而導致結構構件破壞
解決方法：應有專職的人員對儲氣罐的運行進
行檢查
除采用上述相應的解決方法外，還町以設置儀
表來監(jiān)測儲氣罐的儲氣壓力，當有異常時，應上罐檢
查，找出原因，及時處理，以保證儲氣罐正常運行。
2．2 負壓破壞
低壓濕式罐在負壓時的結構破壞是工程中出現(xiàn)
造成嚴重損失及影響的重要問題 負壓破壞是指罐
體全部落下繼續(xù)向外抽氣或罐體落下后夜間氣溫降
低造成的罐內氣體壓力小于大氣壓力的情況，這時
結構破壞形式多表現(xiàn)為罐頂頂梁或頂架鋼構件結構
失穩(wěn)而產生塌頂跑氣，不僅影響正常供氣，給附近環(huán)
境帶來污染及不安全因素，同時也造成經濟損失
目前在濕式儲氣罐設計中，解決負壓破壞的方
莩 羿 掣∞-偉O(31—96。2 )，女．黑龍江哈爾濱人．高級上程師，學上．從事燃氣儲罐的設汁與研究工作。
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2002年4月 李偉等：燃氣低壓儲氣罐儲氣壓力及罐位的控制 ·145
法主要是采用罐位上下限聯(lián)鎖報警方法。當罐位達
到上限時，自動關閉進VI電動閥，停止向罐內充氣：
當罐位達到下限時自動關閉出口電動閥，同時關閉
壓縮機，停止向外抽氣。罐頂架、頂粱結構設計時應
注意控制負壓時壓桿的長細比，提高桿件的穩(wěn)定性．
并增加支撐的密度。
2．3 罐位上下限的控制
低壓濕式螺旋導軌儲氣罐應設置罐位上下限報
警裝置。設置下限報警主要是為了提醒值班人員儲
氣罐已接近下限，有可能罐體產生負壓，注意負壓破
壞的可能性，同時應注意罐內儲氣已不多，不要繼續(xù)
向外抽氣，報警的同時自動關閉相應電動閥 設置
上限報警則是警告罐充氣已滿，應停J 向罐內送氣。
但這時即使繼續(xù)充氣，也不會發(fā)生結構破壞，凼為一
塔水封沒有掛圈，繼續(xù)充氣僅使水封不能封住氣體．
造成跑氣而使塔節(jié)下降，達到保護結構構件的目的一
但跑氣會對周圍環(huán)境造成污染．所以必須設置卜限
報警， 避免這種情況的發(fā)生。
罐位上下限數(shù)值的設定，從理論上講，要使儲氣
罐達到最大的利用率，同時又要能夠保證儲氣罐的
安全運行。儲罐上限聯(lián)鎖點的設置：儲罐若繼續(xù)向
上運行至最高點所需的時間等于燃氣進口電動閥的
關閉時間，須注意電動閥關閉時間除與其本身特性
有關外，還與進罐煤氣流量有關 儲罐下限聯(lián)鎖點
設置：儲罐若繼續(xù)向下運行至最低點(最低點即為塔
節(jié)全部浸入水槽中的位置)所需的時間等燃氣于出
VI電動閥的關閉時間。同樣電動閥的關閉時間也與
本身特性和出口煤氣流量有關 雖然這樣的兩個點
是最為理想的，但找到這兩個點也是困難的，實際應
用中都是根據(jù)運行經驗，上限為儲罐容積的
85％ ～90％ ，下限為儲罐容積的15％ ～10％ ，以
此值做為聯(lián)鎖報警點，或者是先報警，后聯(lián)鎖。
3 曼型稀油密封干式儲氣罐
3．1 超壓破壞
曼型稀油密封干式儲氣罐內部設有活塞．活塞
在罐內升降，儲氣容積改變但儲氣壓力不變?；钊?
在運行中當傾斜量過大時，會造成卡軌，這時儲氣壓
力增加，活塞發(fā)出較大的聲音，如繼續(xù)充氣則可能造
成結構構件的破壞，這時應停止供氣。傾斜量過大
造成卡軌的原因一方面可能是制造精度低，另一方
面可能是構件運行一段時間后產生變形。調試中導
輪壓在導輥上的力過大也會產生壓力的升高
在工程設計中要采用在活塞上進行油槽油位測
量及活塞傾斜量測量。當活塞傾斜量及壓力超過允
許值時，停止罐體運行，檢查原因，進行調整或維修。
另外也可 在活塞或罐壁上設置壓力安全閥，當儲
氣壓力超過設計壓力一定程度時，壓力安全閥開啟．
保護結構的安全。
3 2 負壓破壞
曼型稀油密封干式儲氣罐在負壓作用下的破壞
可能有二種形式： ·為活塞的破壞。由于活塞剛度
較大，因此這種形式的破壞不易發(fā)生，只有在負壓較
大的情況下才有可能；二為罐底板的破壞，由于罐底
板面積大、板薄，因此極易變形，在負壓作用下，底板
將可能向上拉起，造成焊縫的破壞，底板漏氣。
防止負壓破壞的措施為：設置罐位下限報警、聯(lián)
鎖裝置 當活塞接近下限時，先報警，提醒操作人員
注意．到達下限時．同時關閉出口電動閥和壓縮機。
3 3 罐位上下限的控制
為了防II一產生負壓應設置罐位下限報警聯(lián)鎖。
活塞在上升到頂部時將碰到頂架，繼續(xù)上升則儲氣
壓力增高直到結構構件發(fā)生破壞，因此必須設置上
限報警和聯(lián)鎖，防止這種情況的發(fā)生。
曼型稀油密封儲氣罐罐位上下限的報警聯(lián)鎖與
濕式儲氣罐不同，對下限的要求更為嚴格，因為負壓
破壞造成的損失將是很嚴重的。增加安全系數(shù)的辦
法之一就是增加安全保護手段 在罐位下限設置的
報警、聯(lián)鎖措施的“軟聯(lián)鎖”，是通過在二次表或PLC
上輸出接點信號來實現(xiàn)的，其聯(lián)鎖實現(xiàn)的前提條件
是儀表必須正常工作，且有所需要的精度。還有一
種為“硬聯(lián)鎖”，它是在活塞與罐壁接觸的某一點或
兩氨上及罐壁上安裝隔爆型接近開關，當活塞向下
運行至罐位聯(lián)鎖點時，接近開關閉合，輸出一開關信
號與出口電動閥及壓縮機聯(lián)鎖，及時關閉出口電動
閻，同時壓縮機停止工作。
4 威金斯型柔膜密封儲氣罐
4．1 超壓破壞及罐位上限控制
威金斯型柔膜密封儲氣罐內部設有活塞，活塞
在罐內上、下升降，運行中壓力不變，由于橡膠膜為
柔性，所以在運行過程中不會出現(xiàn)活塞卡住、壓力增
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146 煤氣與熱力
加的情況，只有在活塞升至頂部且繼續(xù)充氣時．才有
可能活塞頂住頂架造成壓力增加直至罐體破壞。其
可能的破壞形式一是罐頂架破壞、橡膠膜拉K．二是
立柱柱腳拔起，橡膠膜拉長，這時的橡膠膜拉伸率超
過允許值，部分不能回彈：工程中常采用以下措施：
(1)設置上部自動放散系統(tǒng)(見圖1) 活塞
升至最高位時，活塞頂開該系統(tǒng)的閥門，氣體自動放
散。放散后，氣體壓力下降，活塞下落，下落后自動
放散裝置靠自重落下并關閉閥門。
罔t 鬟急放散裝置圈
(2)設置罐位上限報警及聯(lián)鎖裝置 在自動放
散裝置啟動前罐位上限報警聯(lián)鎖裝置動作， j活塞
上升至報警聯(lián)鎖位置時，自動關閉進氣閥門，停止繼
續(xù)向罐內充氣。自動放散裝置做為儲罐運行的第一
道保險。
第22卷第2期
(3)設置壓力安全閥 對于較重要的儲氣罐還
設置壓力安全閥，當活塞運行中出現(xiàn)特殊情況，壓
力升高到 定值時，壓力安全閥開啟，保護罐體結構
的安全。
4 2 負壓破壞及罐位下限控制
威金斯橡膠柔膜密封儲氣罐沒有發(fā)生負壓破壞
的可能性，這也是該種罐型的優(yōu)點之 。一般進出
氣管設在罐壁， 產生負壓時，柔膜貼向罐壁，蓋住
m氣管，即不再阿外抽氣 這時如果出氣管管徑較
大．應注意在出氣管管口設置網(wǎng)片，以防橡膠柔膜的
破壞。為了掌握活塞運行及罐容情況，應設置罐位
下限限位報警裝置，及時告之操作人員引起注意
5 結 論
低壓濕式儲氣罐、曼型稀油密封干式儲氣罐及
威金斯型柔膜密封儲氣罐．均應設置儲罐罐位上下
限報警及聯(lián)鎖裝置以保證罐的運行安全，并視情況
沒置安全閩給罐運行增加保險系數(shù) 濕式罐運行應
注意由不均勻沉降、大風、制造等因素帶來的卡軌、
壓力 高、跑氣情況．還應注意負壓的產生對罐頂架
的破壞 曼型稀油密封干式儲氣罐應特別注意活塞
傾斜、加工制造精度低及變形帶來的卡軌 壓力升高
而可能導致的結構構件破壞，設置壓力表進行定量
觀測 威金斯橡膠膜密封儲氣罐必須設置上限自動
放散裝置，以保證罐的運行安全 工程實踐證明，設
置多道安全保護系統(tǒng)是必要的
Method of Limit and Pressure Control for Gasholder
U 1，CHEN Juan．IJU Ima—hui，WANG Wei—lin
tA~rth ChinaM pn!E~ rteezingD igR＆ResenrJ~lr~titute，T 哥 300074，Ch／na)
Abstract：The paper introducre the method of controlling the limit and pressure for three of types gasholdsers- low pres—
sure gasholder sealed with water．MAN gasholder：-eelod with oil，Wiggis gasholder sealed with rubber．
Key"WOldS：low pressure；gasholder；pressure control；limit
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