低压湿式气柜工程设计应用的安全措施浅谈

余建锋（浙江省天正设计工程有限公司，浙江 杭州 310012）

1 概述

气柜是储存各种工业气体的设备，目前在实际生产中利用气柜存储有毒有害气体较为普遍，这就要求我们对气柜的安全生产加以重视。有关气柜的安全设计国家规范也规定的比较详细，在此不再赘述。本文结合设计过程中的实际情况，就低压湿式气柜工程设计应用过程中所需要采取的一些主要安全措施简单谈一下看法。

1.1 气柜的选择

气柜可以分为低压气柜和高压气柜两大类。前者有湿式气柜与干式气柜两种。湿式低压气柜设计压力一般在4000Pa以下，是最简单常用的一种气柜。它由水封槽和钟罩两部分组成。钟罩是没有底可以上下活动的圆筒形容器，若储气量大时，钟罩可以单层改成多层筒式，各节之间以水封环形槽密封。

湿式低压气柜按导轨形式可以分为螺旋气柜、外导架直升式气柜和无外导架直升式气柜。三种气柜有各自的特点，选择合适的气柜用于生产显得非常重要。螺旋气柜优点是节约材料。由于没有外导架，用钢量少，气柜越大，省材越多；缺点是抗倾覆性能不及外导架直升式气柜，导轨加工难度较大，制造、安装精度要求较高。外导架直升式气柜的优点是有外导轨，抗倾覆性能好，尤其适用于高烈度地震区；导轨制作、安装比较容易；缺点是钢材耗量较螺旋气柜多15％～25％。无外导架直升式气柜的优点：结构简单，导轨制作容易；钢材耗量少，与螺旋气柜相当；缺点是抗倾覆性能较差，台风区、高烈度地震区不宜采用。一般仅用于单节气柜。因此，在工程设计中首先要根据建设地点的气象、地质情况和所存储气体的物化性质，选着合适的气柜。例如在非台风区、高烈度地震区存储氢气可以选用无外导架直升式气柜，也可选用其余两种形式气柜，协同造价等经济因素综合考虑；若存储磷化氢气体宜选用外导架直升式气柜，因为磷化氢气体遇到空气自燃、有毒，若气柜钟罩在运行过程中倾覆或卡轨，容易造成气体泄漏引起安全事故。外导架直升式气柜可有效避免此类事故的发生。

1.2 气柜设备的设计

气柜设备设计技术较为成熟，可以根据《钢制低压湿式气柜》HG20517-92标准来设计。在此，我认为还有两点安全措施值得我们重视。一是水槽钢平台应根据实际情况设置内栏杆。湿式低压气柜水槽上部有平台，根据标准设置有外围栏杆，但没规定设置内环栏杆，这是存在安全隐患的。因为钟罩和水槽之间有空隙，对于小容积气柜，空隙较小，操作人员在水槽平台上行走，不会掉入此空隙；但对于较大容积气柜，此空隙较大，人员易跌入，由于壁陡且深，很难再爬上来，所以宜在水槽平台内侧也装上栏杆，以防止人身伤害事故的发生。二是水槽的高度有时也要根据生产的实际情况进行调整。一般来说，水槽高度与钟罩的筒体上端平（未上浮时），即钟罩封头高出水槽。但对于整个气柜需要水置换的时候，就需要加高水槽，使钟罩能够完全没入水中。例如磷化氢气体遇到空气自燃且有毒，因此气柜置换时要求系统内不能有空气存在，一般的惰性气体置换不能满足要求，较为有效的方法是用水置换，这就要求置换过程中钟罩完全没入水中，以排出里面空气，故设计时应适当增加水槽高度使得钟罩能完全浸没水中。

1.3 气柜装置平面布置要求

气柜装置的平面布置应该符合《石油化工企业设计防火规范》。对存储可燃气体气柜储存设施内，泵和压缩机的旋转设备或其房间与储罐的防火间距不应小于15m。装置内气柜与控制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室或明火设备的距离不应小于15m。水槽式气柜罐组内储罐的防火间距应不小于相邻较大储罐的直径的0.5倍。

1.4 气柜的导气管的排净

气柜的进出气管道应做到"步步高"或"步步低"，防止气管内积液。一般气柜都设置有进出气导气管，由于进出气口在气柜底部，故管道势必会形成"U"弯，在其底部易积液，堵塞管路，影响安全生产。故做好导气管的安全排水显得尤为重要。目前导气管的排水方式一般有两种，一种是旁路式，即在导气管（进气或出气管）底部设置一组旁路阀进行定期排水，如图1。

图1

另一种是水封式，即在导气管（进气或出气管）底部设置水封进行排水，要求水封高度大于气柜内气压，如图2。

图2

旁路式安装、施工简单，适用于无毒危险性小的气体管排净，不适用气体夹带固体颗粒或粘稠液体的管道排净。水封式土建工作量稍大，适用于有害气体管道的排净，也适用气体夹带固体颗粒或粘稠液体管道排净，但应在水封槽上设置引风装置，使夹带的少量有害气体高空排放。另外为使钟罩运行平稳，进出导气管保持尽可能远的距离，导气管的气速宜小于15m/s。

1.5 DCS控制技术的应用

现代控制技术较发达，故应充分利用DCS控制技术，确保气柜安全生产。湿式低压气柜若存储有毒有害气体，则在气体进出管线应设置双阀，并尽量采用自动控制阀。气柜的水槽应该设置低液位报警，防止水槽水过少引起气体的泄漏。气柜（钟罩）宜设高低液位报警，对于特别危害介质，可设置双液位计系统，确保气柜不自动排空。气柜（钟罩）宜设置压力表，设置高低压力报警，并与进气阀和出气阀连锁，防止气柜负压或超压。另在气柜装置现场应设置可燃气体报警或有毒气体报警装置。

1.6 气柜的防雷

气柜一般体积较大，高度较高，故做好气柜的防雷也十分重要。气柜防雷应按第一类工业建筑物防雷要求进行设计。气柜钟罩顶板厚度大于或等于4mm时，方可作为闪接器。顶板厚度等于3mm时，必须另设避雷网，其网格不大于5～10m。气柜的导轨与导轮的接触及水封挂圈内的水，使各塔节与水槽成为通路，故气柜本体可以做为引下线。

当然输送有毒有害易燃易爆气体我们也要做好防火防爆、消防、静电接地等的设计。同时应设置洗眼器、医药箱等劳动安全用品。

2 结束语

工程设计是一项系统工程，有关安全措施也涉及方方面面，在此不能都一一述及。总之，根据设计规范，做好安全设计，并不断总结实际生产中的经验，采取合理的措施是关键所在。当然，合理的施工、规范的检验检测和严格的生产管理也是安全生产的保证。

［1］HG20517-92钢制低压湿式气柜［S］.

［2］GB50160-2008.石油化工企业设计防火规范［S］.