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LPG低温储罐的修理技术

  对使用多年的 LPG 低温储罐进行修理,此在世界上尚属首次。由于 LPG 本身的不稳定性及对罐内部件更换的空间局限性,给现场施工及安全带来了一系列不确定因素,本文对修理工程中的一些技术难点进行了分析讨论。

  位于江苏太仓的华能阿莫科清洁能源有限公司两台 3100m3LPG 低温储罐自 1997 年投产以来,运行情况一直良好。至 2001 年,出现局部外壁板结露,罐内 LPG 气相浓度明显增高等现象,致使生产效率下降。虽经多次采取补救措施,仍无法明显改善,最终被迫停产,决定对储罐进行全面的修理工作。

  

  一、原因及修理内容

  

引起上述现象的原因,主要是罐内进液分配管直径过小所致,同时储罐内外壁板间的绝热材料——膨胀珍珠岩发生下沉,造成该部位无法起到绝热作用。

本储罐修理内容主要为将原长度为 23550mm 的Φ 406.4 × 9.5 进液分配管更换为长 22565mm 的Φ 764 × 13 管道。同时在内外罐体夹层间膨胀珍珠岩下沉引起的空间重新装填,使其恢复原有的绝热功能。

  

  二、施工技术难点

  

1 、该储罐已运行 4 年多,其内罐及夹层间绝热材料充满了 LPG 成份,如何有效地对整个储罐进行 N2 置换,使 LPG 成份达到规定值,是施工前的一大难点。

2 、由于储罐采用压缩机冷却工艺,致使生产中有一部分压缩机密封油渗漏至罐内,造成罐内残留 LPG 和密封油的混合物。同时该储罐底部人孔采用人孔盖板全焊接结构,如何打开厚度达 16mm 的盖板是确保安全施工的关键。

3 、更换后的进液分配管总重为 5.6 吨,为避免采用倒桩法施工可能给内罐壁板承重而造成损伤,本工程采用从距分配管 1.8m 位置的顶部人孔分三段将管道吊入罐内,在罐内完成顺装组对的方法,再整体移动 1.8m ,并将其固定到位。在这一过程中,要保证管道移位的安全性和稳定性,是本工程的难点。

  

  三、施工技术难点的解决

  

   1 、储罐氮气置换

本储罐容积 31000m3 ,采用液氮储配站对罐内进行充氮,使最终 LPG 含量达到 0.35 %以下,再用无油压缩气对氮气进行置换,当罐内氧气含量达到 10 %以上时,方可进入罐内施工。

采用 LPG 回流泵通过 6\" 排液管对罐内剩余 LPG 进行抽液,该排液管距内罐底部 50mm ,因此在罐内 LPG 液位抽至 50-60mm 高度时,即可停止抽液;

启动罐底加热盘管,使尽量多的 LPG 液态挥发成气态,接入火炬总管燃烧,直至燃尽时间约需 7 天;

通过 16\" 出液管接入液氮管道,采用直径 DN50mm 不锈钢软管连接,进罐前装一个气体流量计,以测定氮气进罐流量;

通过液氮储配站对储罐通入氮气,氮气流量为 10m min

当罐内压力达到 0.2M Pa 时,停止充氮,并打开罐顶放空阀门,使罐内 LPG 和氮气的混合气放空;

  循环上述步骤,直至储罐内 LPG 浓度降为 4 %左右,此时需经过 3 次以上的步骤;

需要注意的是,由于储罐内外壁间的夹层充满 LPG 气相,对该部位也需进行氮气置换。拆除夹层间的 3\" 环形充压管线,接入装置中 0.4MPa 氮气线,对夹层进行充氮;

同时重复对罐体充氮,使氮气置换工作在罐内及夹层间同时进行,当罐内压力达到 0.3Mpa 时,停止充氮,打开放空阀进行放空;

重复上述步骤,直至储罐内LPG浓度降为 0.35 %以下;

在本工程施工中,出现了 LPG 浓度后复变化的现象,即在浓度测定合格后 12 小时进行复测时,其浓度又有明显上升,超过了合格的标准。通过反复的试验及研究,问题出在罐底绝热层中;

储罐罐底采用泡沫玻璃和珍珠岩混凝土进行绝热,内部有型钢构成的狭小空间,由于密封的不严密性导致罐底空间通过罐壁夹层充满 LPG 气相,并在进行氮气置换时不断挥发,导致 LPG 含量无法达到要求,为解决这一问题,采用了在地脚外罐壁上开孔充氮的方法进行置换;

沿储罐地脚螺栓均分的 10 个位置,采用钻头人工开孔的方法钻出 10 个Φ 20 的小孔,并对其中 5 个接入氮气进行吹扫,另 5 个则作为放空口进行排气;

经过对储罐共 3 个部位进行连续的氮气置换,即可达到合格的 LPG 含量。

上于本工程施工前未曾考虑到罐底绝热层的 LPG 渗漏,致使实际施工时用于氮气置换的时间和用量远远超过了计划数量,花费了较多的成本和时间,但给今后同类工程的施工积累了经验。

  

   2 、储罐人孔开孔

  

由于储罐内为 LPG 和压缩机密封油的混合物,因此对为了保证储罐绝对密封而焊接的 16mm 盖板的开孔,既不能采用切割等热态方法,也不能采用打磨、钻孔等易产生火花的电动工具进行,而只能采用手动切削的纯人工方法。该人孔盖板直径为Φ 584 ,与外罐法兰人孔盖距离为 610mm ,与内罐法兰人孔盖距离为 95mm

针对以上情况,对人孔采用了专用的切削工具进行手动切割。

采用 800mm 长Φ 529 × 14 无缝钢管,分别以内罐法兰人孔处的支撑轴承和外罐法兰人孔处的支撑抽承为支点,并在钢管两处支点 100mm 的范围内包箍 10mm 厚的钢板,在车床上进行同心度与光洁度切削。同进保证该支点处的中心线与钢管内端面垂直,在内端面处焊接 2 个夹具,采用 2 200mm 长的白钢刀具对称分布,调整好刀具与盖板的距离进行人工手动盘车,即可进行焊接盖板的切削。

这种方法虽然比较笨重,既费时又费力,但对于此类储罐的修理工作却是非常行之有效的,整个切削过程均处于人为的控制之下,彻底保证了施工安全性。经过实际切削施工,对于 16mm 厚的钢板需花费 4 天时间。

  

   3 、储罐进液分配管的安装移位

  

管线安装采用分三段装的顺装工序,即从人孔位置分别将 3 段管线吊入罐内,在罐内进行直立拼装。管线拼装采用卡具以调节管理组对口的直线度与芥错边量,保证使偏差控制在规范要求内。

更换后的 30\" 管道为Φ 764 × 13mm ,材质为 A516Gr70 ,选用焊条为 E7018-G ,施焊前需进行焊接工艺评定,施焊人员需要取得 6G 位置的 ASME 焊工资格。

管线底部焊有一块Φ 1750mm

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