氢气气柜运行保障措施

张波，白虎雄，赵鹏

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719319)

陕西北元化工集团股份有限公司(以下简称“北元化工”)现配套有80万t/a烧碱生产装置，分为A/B/C/D四条生产线。为了保障系统稳定性，依据设计在A/B线氢气系统和C/D线氢气系统分别安装1台容量为1 000 m3的氢气气柜，用于保障系统的稳定运行。虽然这种设计使得系统稳定性提高，但是由于近年来关于气柜的事故时有发生，给人民生命和财产安全带来重大损失，所以如何预防气柜不出现故障或事故，是氯碱生产企业近年来思考的重点问题。

1 氢气气柜简介

北元化工使用的是低压湿式气柜，具体结构见图1。

低压湿式气柜主要由水槽、中节、钟罩、外导架、导轨、配重等部件构成，中节、钟罩依靠导轨、导轮在水槽中自由升降而改变储气容积。

2 存在问题及改进措施

2.1 完善气柜检修标准

气柜的维修周期及内容如表1所示。

表1 气柜的维修周期及内容Table 1 Cycle and content of gas holder maintenance

氢气气柜的维修保养情况，直接关系到气柜的安全稳定运行。没有完善的气柜检维修标准，气柜维修过程中就会滋生、遗留隐患。因此通过查阅气柜相关国家标准、行业标准，并结合开元化工气柜实际运行情况，制定了详细的气柜检维修周期及内容(其中包括气柜的临时维修、小修、中修、大修和具体内容)。

1—钢水槽；2—内导轮；3—下配重块；4—钟罩；5—外导轮；6—放空帽；7—上配重块；8—钢架及外导轨。图1 单节气柜结构图Fig.1 Structural diagram of single-layer gas holder

2.2 完善气柜联锁逻辑控制

起初氢气气柜联锁只设置有“当氢气气柜液位高度(3选2)≥80%，联锁打开氢气大放空阀开度50%，氢气气柜压力下降至4.0 kPa后自动关闭氢气放空阀；当气柜液位(3选2)≤15%时，气柜对应的氢气压缩机(简称氢压机)跳停”两条液位联锁，在这种情况下，当气柜发生卡阻时，气柜内部压力变化无法引起液位变化，则可能发生气柜低压或者超压的异常情况，可能导致设备损坏、着火爆炸等事故，后果不堪设想。

为此，北元化工在气柜顶部增加了压力联锁，改造为“当氢气气柜顶部压力(3选2)≥4.0 kPa，联锁氢气大放空阀开度50%和小放空阀同时打开，氢气气柜压力下降至3.95 kPa后大放空和小放空同时自动关闭；当氢气气柜顶部压力(3选2)≤2 kPa，联锁该台气柜对应的氢压机全部停机”。这样进一步保障了气柜液位、压力的正常输出显示，便于岗位人员应急操作和处置。

2.3 完善气柜自动切断系统

原设计气柜水封槽补水方式为手动操作补水，且水封槽液位通过现场磁翻板液位计显示，不便于事故状态下的紧急切断。为此经过数次讨论、现场调研，最终确定把进气柜的水封槽加水方式变更为在原手动阀后增加自动切断阀，实现DCS远程自动补水，进而实现气柜的一键切断，并在气柜水封槽增加远传液位计，设立报警值，防止切断阀内漏，对正常运行气柜造成影响。通过改造气柜切断，不需要岗位人员现场操作，避免人员暴露在危险源处，且操作快速、简单，便于应急处置。

2.4 完善气柜水封槽水温检测和液位检测

北元化工位于陕西神木地区，冬季室外温度最低可达到-25 ℃左右。冬季日常控制气柜水封内水的温度主要通过水面内插入的蒸汽管线阀门开度来控制，并没有实时数据显示水的温度，在极端天气情况下，可能出现部分水面结冰的情况，进而导致气柜卡塞。因此，在气柜水封水面增加了远传温度仪，并在DCS室设置温度报警值，预防此类情况。

气柜正常运行时，气柜环形水封槽液面为敞开式。夏季气温较高，水蒸发加快，环形水封槽液位会逐渐下降，出现气柜水封低液位运行，此时易触发气柜低液位联锁停车。为了保障气柜水封槽液位处于溢流状态，在溢流口旁边增加远程液位开关，当气柜水封槽液位距离溢流口大于300 mm时，液位开关报警，提示操作人员注意控制水封槽液位，保障气柜水封槽水位正常。

2.5 完善氢气泄漏预警

由于气柜运行时压力在3.80 kPa左右，且氢气的密度远小于空气，所以气柜发生少量泄漏时很难发现，只有泄漏较多时才能通过液位、压力或巡检人员巡检发现。为了能实现气柜漏点早发现早处理，在气柜顶部和进气柜水封槽顶部增加氢气报警仪，并把数据接入控制室的GDS系统，按照标准设定报警值，一旦发生氢气报警可提醒岗位人员进行快速处置。

2.6 完善气柜运行管理

系统正常运行时，气柜液位波动较小。随着运行时间的延长，系统出现异常状况时，气柜在短时间内液位较大波动时可能存在气柜卡顿的风险。为了降低这种风险，规定对气柜定期进行升降操作，同时对岗位巡检人员的巡检标准及内容进行量化。如气柜每周进行一次升降操作、控制气柜的升降速度慢于1.2 m/min、每2 h巡检1次环形水封槽液位等措施，保证气柜的高品质运行管理。

2.7 完善人员培训教育

通过加强对行业内发生事故进行类比学习，吸取事故教训，进一步梳理完善氢气气柜的应急处置。梳理的内容包括“当气柜压力大于4.0 kPa，触发压力联锁，压力恢复后，气柜液位仍然无变化”“当气柜压力持续降低(未低于2 kPa)时，气柜液位曲线显示为直线”“气柜异常并发生泄漏”等情景的应急处置措施。通过对应急处置措施的熟练掌握，可以有效地帮助操作人员作出正确的操作，避免气柜相关的事故发生。

3 结语

2013年11月24日，习近平总书记在听取青岛黄岛经济开发区输油管线泄漏引发燃爆事故情况汇报时指出，要做到“一厂出事故，万厂受教育，一地有隐患，全国受警示”。为了深刻吸取同行业气柜出现的事故教训，北元化工经过多次调研讨论、查标准，最终形成了以工程、技术、管理等模块构建的具体防范措施，气柜的稳定运行得到保障，实现公司的安全稳定运行。