一種天然氣球罐置換裝置及其置換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然氣球罐置換裝置及其置換方法，該天然氣球罐置換裝置包括天然氣球罐、進(jìn)氣管、出氣管和放散管，進(jìn)氣管、出氣管和放散管均與天然氣球罐相連且分別設(shè)有通斷控制閥，天然氣球罐的底部設(shè)有排污閥、底部入口以及用于開啟或關(guān)閉底部入口的底部密封蓋板，天然氣球罐的頂部設(shè)有頂部入口以及用于開啟或關(guān)閉頂部入口的頂部密封蓋板，天然氣球罐置換裝置還包括可從頂部入口伸入天然氣球罐并向天然氣球罐內(nèi)噴射水霧的噴霧組件。該置換方法包括將天然氣球罐內(nèi)的壓力降低至環(huán)境氣壓，打開天然氣球罐并向其內(nèi)噴射水霧進(jìn)行沖洗，通過(guò)形成空氣對(duì)流完成置換等步驟。本發(fā)明具有置換安全可靠、操作簡(jiǎn)單、易于控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種天然氣球罐置換裝置及其置換方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣供給【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種天然氣球罐置換裝置及其置換方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)庑袠I(yè)的企業(yè)，一般都需要建設(shè)幾個(gè)甚至十幾個(gè)儲(chǔ)氣球罐用于用氣高峰時(shí)的調(diào)峰或短暫停氣儲(chǔ)備，用于儲(chǔ)氣調(diào)峰的次高壓天然氣儲(chǔ)氣球罐屬于壓力容器，根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》的規(guī)定，需要定期進(jìn)行開罐檢測(cè)，而停止運(yùn)行的球罐內(nèi)充滿天然氣，天然氣屬于易燃易爆氣體，充滿有天然氣的球罐也處于易燃易爆狀態(tài)。
[0003]球罐檢測(cè)前，需要對(duì)球罐進(jìn)行置換，確保檢測(cè)工作安全順利的進(jìn)行。球罐置換是一項(xiàng)危險(xiǎn)性的工作，若置換方案選擇不當(dāng)或操作失誤，均可能發(fā)生爆炸事故造成慘重?fù)p失。為此，球罐置換的安全問(wèn)題顯得特別重要；其次，球罐置換還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效益及操作便捷性，若方案不當(dāng)將造成置換工作量大，費(fèi)用高。
[0004]目前球罐置換采用的方法主要有:1、惰性氣體置換法；2、水置換法。惰性氣體置換法是利用較高壓力惰性氣體充入球罐，加壓到一定程度，靜置幾分鐘(充分混合)，然后打開放散閥在壓力的作用下排出球罐內(nèi)的混合氣體,經(jīng)過(guò)多次惰性氣體的充入再排除(對(duì)天然氣起到稀釋作用)，直至球罐內(nèi)天然氣濃度達(dá)到預(yù)定的置換標(biāo)準(zhǔn)為止。
[0005]水置換法是指用水充入球罐，通過(guò)注水加滿球罐后排擠出罐體內(nèi)的天然氣。此方法確保了儲(chǔ)氣球罐內(nèi)天然氣完全置換徹底，而且絕對(duì)安全，而且水比其它惰性氣體便宜得多，也很容易解決。但是它要求球罐基礎(chǔ)(基座)條件較好，即球罐基礎(chǔ)可承擔(dān)置換重量，同時(shí)置換用水浪費(fèi)較大，對(duì)于1000m3以上球罐置換，考慮到球罐基礎(chǔ)條件(因球罐投運(yùn)多年)和置換用水量因素，一般不宜采用此法。
[0006]目前，各企業(yè)儲(chǔ)氣球罐的置換比較常見也是比較保守的方法是使用惰性氣體置換?，F(xiàn)有惰性氣體置換方法多為液氮?dú)饣脫Q方法。首先需采購(gòu)液氮，通過(guò)槽車運(yùn)輸運(yùn)至球罐區(qū)，經(jīng)汽化器氣化后，充入需置換的球罐，升至一定壓力(0.1MPa左右，沒有具體要求一般視現(xiàn)場(chǎng)情況定)后，停止充入氮?dú)?，打開球罐頂部放散閥，泄壓放散，然后再次充入氮?dú)?，升壓，泄壓放散；?jīng)過(guò)多次重復(fù)過(guò)程(一般需5飛次)，檢測(cè)甲烷濃度處于安全范圍后才停止置換工作。該方法存在以下缺點(diǎn):1、置換成本較高，需采購(gòu)液氮、購(gòu)置(或租用)汽化器、充裝用金屬軟管等；2、操作較復(fù)雜；3、耗時(shí)較長(zhǎng)(約5?6小時(shí))。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種安全可靠、操作簡(jiǎn)單、易于控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、效率高的天然氣球罐置換裝置及其置換方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種天然氣球罐置換裝置，其特征在于:包括天然氣球罐、進(jìn)氣管、出氣管和放散管，所述進(jìn)氣管、出氣管和放散管均與天然氣球罐相連且分別設(shè)有通斷控制閥，所述天然氣球罐的底部設(shè)有排污閥、底部入口以及用于開啟或關(guān)閉底部入口的底部密封蓋板，所述天然氣球罐的頂部設(shè)有頂部入口以及用于開啟或關(guān)閉頂部入口的頂部密封蓋板，所述天然氣球罐置換裝置還包括可從頂部入口伸入天然氣球罐并向天然氣球罐內(nèi)噴射水霧的噴霧組件。
[0009]上述裝置中，優(yōu)選的，所述噴霧組件包括水霧噴頭、加壓水泵以及連接水霧噴頭和加壓水泵的連接管道。
[0010]上述裝置中，優(yōu)選的，所述進(jìn)氣管、出氣管和放散管均通過(guò)一根連接總管與天然氣球罐相連，所述連接總管連接于天然氣球罐的底部。
[0011]上述裝置中，優(yōu)選的，所述排污閥設(shè)于底部密封蓋板上。
[0012]上述裝置中，優(yōu)選的，所述天然氣球罐還連接有接地導(dǎo)線。
[0013]上述裝置中，優(yōu)選的，所述底部密封蓋板和頂部密封蓋板通過(guò)螺栓或卡扣可拆卸連接于天然氣球罐上。
[0014]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種采用上述的天然氣球罐置換裝置進(jìn)行天然氣置換的方法，包括以下步驟，
1)打開出氣管，將天然氣球罐內(nèi)的天然氣輸送至外管網(wǎng)，直至天然氣球罐內(nèi)的壓力降至設(shè)定值；
2)關(guān)閉出氣管，打開放散管對(duì)天然氣球罐進(jìn)行放散卸壓，直至天然氣球罐內(nèi)的壓力與外部環(huán)境氣壓相同；
3)打開頂部入口，將噴霧組件的水霧噴頭伸入天然氣球罐，開啟水霧噴頭對(duì)天然氣球罐的內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，同時(shí)打開排污閥將沖下的塵埃顆粒和雜質(zhì)排出；
4)水霧噴頭持續(xù)噴射水霧，打開底部入口使天然氣球罐內(nèi)形成空氣對(duì)流，持續(xù)3?4小時(shí)后完成天然氣置換。
[0015]上述方法中，優(yōu)選的，所述設(shè)定值為0.38MPa。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的天然氣球罐置換裝置在進(jìn)行天然氣置換時(shí)，可通過(guò)出氣管和放散管先將天然氣球罐內(nèi)的壓力逐步降壓至與環(huán)境壓力相同，再打開頂部入口和底部入口使天然氣球罐與外部環(huán)境形成空氣對(duì)流，同時(shí)向天然氣球罐內(nèi)噴射水霧，最終使天然氣球罐內(nèi)的天然氣濃度達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，完成天然氣置換，該過(guò)程中通過(guò)向天然氣球罐內(nèi)噴射水霧，一方面水霧起到冷卻降溫的作用，可以避免著火能量的積累；另一方面水霧還起到導(dǎo)流作用，氣體分子攜帶的電荷通過(guò)細(xì)小水滴附著于天然氣球罐的內(nèi)壁上，并通過(guò)接地導(dǎo)線接入大地，可以避免靜電放電的可能；此外，水霧還可以洗涮天然氣球罐內(nèi)的塵埃顆粒和其他雜質(zhì)，避免氣流導(dǎo)致塵埃顆粒碰撞而產(chǎn)生火花。水霧的作用完全避免了著火源的產(chǎn)生，保證置換過(guò)程中的安全可靠性。相比于傳統(tǒng)的置換裝置及置換方式，該天然氣球罐置換裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、易于控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、置換效率高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的置換方法同樣具備上述優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明天然氣球罐置換裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明天然氣球罐置換裝置的工作原理圖。
[0019]圖例說(shuō)明: 1、天然氣球罐；11、底部入口 ；12、底部密封蓋板；13、頂部入口 ；14、頂部密封蓋板；2、進(jìn)氣管；3、出氣管；4、放散管；5、通斷控制閥；6、排污閥；7、噴霧組件；71、水霧噴頭；72、連接管道；8、連接總管。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]如圖1和圖2所示，一種天然氣球罐置換裝置，包括天然氣球罐1、進(jìn)氣管2、出氣管3和放散管4，進(jìn)氣管2、出氣管3和放散管4均與天然氣球罐I相連，且進(jìn)氣管2、出氣管3和放散管4分別設(shè)有通斷控制閥5，進(jìn)氣管2、出氣管3和放散管4可分別由相應(yīng)的通斷控制閥5控制通斷，天然氣球罐I的底部設(shè)有排污閥6、底部入口 11以及用于開啟或關(guān)閉底部入口 11的底部密封蓋板12，天然氣球罐I的頂部設(shè)有頂部入口 13以及用于開啟或關(guān)閉頂部入口 13的頂部密封蓋板14，天然氣球罐置換裝置還包括可從頂部入口 13伸入天然氣球罐I并向天然氣球罐I內(nèi)噴射水霧的噴霧組件7。
[0022]本實(shí)施例中，噴霧組件7包括水霧噴頭71、加壓水泵(圖中未示)以及連接水霧噴頭71和加壓水泵的連接管道72，該水霧噴頭71和加壓水泵均可在市場(chǎng)上外購(gòu)得到。當(dāng)需要進(jìn)行天然氣置換時(shí)，將噴霧組件7安裝到天然氣球罐I上，使其水霧噴頭71從頂部入口13伸入天然氣球罐I即可，例如可以直接擱放在天然氣球罐I上，在不進(jìn)行天然氣置換時(shí)，又可將噴霧組件7拆卸存放。
[0023]本實(shí)施例中，進(jìn)氣管2、出氣管3和放散管4均通過(guò)一根連接總管8與天然氣球罐I相連，連接總管8連接于天然氣球罐I的底部，這樣可以節(jié)省管道的用量，降低了成本，且只需在天然氣球罐I開設(shè)一個(gè)連接孔即可，可大大降低制作難度。
[0024]本實(shí)施例中，排污閥6設(shè)于底部密封蓋板12上，避免了在天然氣球罐I上開孔，可降低制作難度。天然氣球罐I還連接有接地導(dǎo)線(圖中未示)，可排放靜電，避免靜電放電的現(xiàn)象。底部密封蓋板12和頂部密封蓋板14通過(guò)螺栓或卡扣可拆卸連接于天然氣球罐I上，這樣即可方便的拆裝底部密封蓋板12和頂部密封蓋板14，從而開啟或關(guān)閉底部入口 11和頂部入口 13,當(dāng)然在其他實(shí)施例中,底部密封蓋板12和頂部密封蓋板14也可以采用其他的可拆卸連接方式。
[0025]一種采用上述的天然氣球罐置換裝置進(jìn)行天然氣置換的方法，包括以下步驟，
1)控制出氣管3上的通斷控制閥5打開出氣管3，將天然氣球罐I內(nèi)的天然氣輸送至與其相連的外管網(wǎng)，直至天然氣球罐I內(nèi)的壓力(一般為1.5MPa)降至設(shè)定值；
2)關(guān)閉出氣管3，控制放散管4上的通斷控制閥5，打開放散管4對(duì)天然氣球罐I進(jìn)行放散卸壓，直至天然氣球罐I內(nèi)的壓力與外部環(huán)境氣壓相同(即相對(duì)于外部環(huán)境氣壓的壓力為OMPa)，此時(shí)天然氣球罐I內(nèi)充滿的天然氣處于安全狀態(tài)；
3)打開頂部入口13，將噴霧組件7的水霧噴頭71伸入天然氣球罐1，開啟水霧噴頭71對(duì)天然氣球罐I的內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，同時(shí)打開排污閥6將沖下的塵埃顆粒和雜質(zhì)排出；
4)水霧噴頭71持續(xù)噴射水霧，打開底部入口11，由于天然氣的密度比空氣的密度小，天然氣會(huì)通過(guò)頂部入口 13向上擴(kuò)散，在天然氣球罐I內(nèi)產(chǎn)生向上的抽力，使天然氣球罐I內(nèi)形成自然的空氣對(duì)流，持續(xù)3?4小時(shí)后完成天然氣置換。
[0026]上述設(shè)定值優(yōu)選為0.38MPa。在置換前應(yīng)監(jiān)測(cè)天然氣球罐I的接地導(dǎo)線是否接地良好。
[0027]本發(fā)明的天然氣球罐置換裝置在進(jìn)行天然氣置換時(shí)，通過(guò)出氣管3和放散管4先將天然氣球罐I內(nèi)的壓力逐步降壓至與環(huán)境壓力相同，再打開頂部入口 13和底部入口 11使天然氣球罐I與外部環(huán)境形成空氣對(duì)流，同時(shí)向天然氣球罐I內(nèi)噴射水霧，最終使天然氣球罐I內(nèi)的天然氣濃度達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，完成天然氣置換，該過(guò)程中通過(guò)向天然氣球罐I內(nèi)噴射水霧，一方面水霧起到冷卻降溫的作用，可以避免著火能量的積累；另一方面水霧還起到導(dǎo)流作用，氣體分子攜帶的電荷通過(guò)細(xì)小水滴附著于天然氣球罐I的內(nèi)壁上，并通過(guò)接地導(dǎo)線接入大地，可以避免靜電放電的可能；此外，水霧還可以洗涮天然氣球罐I內(nèi)的塵埃顆粒和其他雜質(zhì)，避免氣流導(dǎo)致塵埃顆粒碰撞而產(chǎn)生火花。這樣，水霧的作用完全避免了著火源的產(chǎn)生，保證置換過(guò)程中的安全可靠性。相比于傳統(tǒng)的置換裝置及置換方式，該天然氣球罐置換裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、易于控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且經(jīng)多次實(shí)踐證明本發(fā)明在進(jìn)行天然氣置換時(shí)完全能夠保證安全可靠性。
[0028]采用惰性氣體置換法時(shí)，液氮按照密度為0.808噸/立方米來(lái)說(shuō)，I噸液氮約合
1.24立方米，以氣化率為800計(jì)算，I噸液氮可轉(zhuǎn)化成992立方米氮?dú)猓?500方的天然氣球罐I約需要20000方氮?dú)?，也即需要大約20.2噸的液氮，按每噸液氮1200元計(jì)算，其費(fèi)用大約需要2.424萬(wàn)元，該費(fèi)用還不包括汽化器、金屬軟管等費(fèi)用；而采用本發(fā)明的置換方法進(jìn)行置換時(shí)，僅需水約10噸左右，按水的價(jià)格為3元/噸計(jì)算，水費(fèi)大約為30元左右，再加上電費(fèi)，總費(fèi)用不超過(guò)一百元，節(jié)省了大約2.4萬(wàn)元成本。由此可知，本發(fā)明的置換方法與傳統(tǒng)的惰性氣體置換法相比，其成本大大降低。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣球罐置換裝置，其特征在于:包括天然氣球罐(I)、進(jìn)氣管(2)、出氣管(3)和放散管(4)，所述進(jìn)氣管(2)、出氣管(3)和放散管(4)均與天然氣球罐(I)相連且分別設(shè)有通斷控制閥(5)，所述天然氣球罐(I)的底部設(shè)有排污閥(6)、底部入口(11)以及用于開啟或關(guān)閉底部入口( 11)的底部密封蓋板(12 )，所述天然氣球罐(I)的頂部設(shè)有頂部入口( 13)以及用于開啟或關(guān)閉頂部入口( 13)的頂部密封蓋板(14)，所述天然氣球罐置換裝置還包括可從頂部入口( 13)伸入天然氣球罐(I)并向天然氣球罐(I)內(nèi)噴射水霧的噴霧組件(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣球罐置換裝置，其特征在于:所述噴霧組件(7)包括水霧噴頭(71)、加壓水泵以及連接水霧噴頭(71)和加壓水泵的連接管道(72)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣球罐置換裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣管(2)、出氣管(3)和放散管(4)均通過(guò)一根連接總管(8)與天然氣球罐(I)相連，所述連接總管(8)連接于天然氣球罐(I)的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣球罐置換裝置，其特征在于:所述排污閥(6)設(shè)于底部密封蓋板(12)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣球罐置換裝置，其特征在于:所述天然氣球罐(I)還連接有接地導(dǎo)線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣球罐置換裝置，其特征在于:所述底部密封蓋板(12)和頂部密封蓋板(14)通過(guò)螺栓或卡扣可拆卸連接于天然氣球罐(I)上。
7.一種采用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的天然氣球罐置換裝置進(jìn)行天然氣置換的方法，其特征在于:包括以下步驟， O打開出氣管(3)，將天然氣球罐(I)內(nèi)的天然氣輸送至外管網(wǎng)，直至天然氣球罐(I)內(nèi)的壓力降至設(shè)定值； 2)關(guān)閉出氣管(3)，打開放散管(4)對(duì)天然氣球罐(I)進(jìn)行放散卸壓，直至天然氣球罐(O內(nèi)的壓力與外部環(huán)境氣壓相同； 3)打開頂部入口( 13 )，將噴霧組件(7 )的水霧噴頭(71)伸入天然氣球罐(I)，開啟水霧噴頭(71)對(duì)天然氣球罐(I)的內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，同時(shí)打開排污閥(6)將沖下的塵埃顆粒和雜質(zhì)排出； 4)水霧噴頭(71)持續(xù)噴射水霧，打開底部入口(11)使天然氣球罐(I)內(nèi)形成空氣對(duì)流，持續(xù)3?4小時(shí)后完成天然氣置換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述設(shè)定值為0.38MPa。
【文檔編號(hào)】F17C7/00GK104214506SQ201410456019
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】宋熹, 黃志強(qiáng) 申請(qǐng)人:株洲新奧燃?xì)庥邢薰?br>