劉麗麗

（山西首鋼國際工程技術(shù)有限公司，山西長治 046031）

近年來，燃氣事業(yè)快速發(fā)展，采用瓶組氣化站通過管道供應液化石油氣由于建設(shè)周期短、供氣規(guī)模靈活、占地小、投資少而得到廣泛應用[1]。丙烷是一種價格低廉的清潔型能源，可用作燃料、制冷劑和化工原料[2]。丙烷火災危險性分類為甲類液體，有爆炸危險性，儲存、輸送、使用都有較高的要求。本文就首鋼長鋼公司丙烷氣瓶組氣化站的設(shè)計為例，進行詳細論述。

1 建設(shè)背景

首鋼長鋼公司煉鋼廠共有3 座75 t 轉(zhuǎn)爐，配套4套連鑄機，連鑄機火切機采用丙烷氣切割連鑄坯，目前丙烷氣由轉(zhuǎn)爐廠房內(nèi)丙烷氣室供應。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》的要求，液化石油氣（丙烷氣）瓶組間應獨立設(shè)置，并與明火、散發(fā)火花地點距離不小于30 m?，F(xiàn)有丙烷氣站位于廠房內(nèi)，距明火不滿足間距要求，在省安檢局安全檢查中被認定為重大安全隱患，因此，將丙烷氣站進行搬遷重建。

2 設(shè)計方案

2.1 總工藝方案

為保證連鑄切割用丙烷氣供應穩(wěn)定，液態(tài)丙烷的氣化采用強制氣化方式供氣，丙烷氣瓶通過匯流排匯集液態(tài)/氣液混合的丙烷送出，再經(jīng)過氣化器加熱氣化，氣化后的丙烷氣體經(jīng)過減壓閥組減壓供給用戶。

2.2 基礎(chǔ)資料

2.2.1 丙烷氣瓶

氣瓶：丙烷氣50 kg，容積118 L。瓶裝氣SE-6工業(yè)燃氣主要成分：工業(yè)丙烷C3H8，液態(tài)溫度-42 ℃，壓力0.5 MPa。

2.2.2 丙烷基本參數(shù)

液化丙烷組分為丙烷99.95%。標準狀況下，氣態(tài)液化丙烷的密度為2.469 kg/m3，25 ℃狀態(tài)下液態(tài)液化丙烷氣密度為0.56 kg/L；飽和蒸氣壓力（絕壓）0 ℃時為0.473 MPa，50 ℃時為1.708 MPa；爆炸極限上限為9.5%，下限為2.1%。

2.2.3 丙烷危險性分析

丙烷是易燃氣體，與空氣混合能形成爆炸性混合物，在其儲存和使用過程中容易發(fā)生泄漏爆炸事故，帶來嚴重危害，具有非常大的危險性[2]。此外，丙烷有單純性窒息及麻醉作用，人短暫接觸1%丙烷，不引起癥狀；10%以下的濃度，只引起輕度頭暈；接觸高濃度時可出現(xiàn)麻醉狀態(tài)，意識喪失；極高濃度時可致窒息[3]。

2.3 匹配規(guī)模

2.3.1 用戶用量

首鋼長鋼公司煉鋼廠連鑄切割丙烷用氣量如表1 所示。

2.3.2 主要設(shè)備配置計算

根據(jù)表1 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，丙烷氣日用氣量19 Nm3/h×24 h=228 Nm3/h，按照公式（1）計算丙烷質(zhì)量日流量為904 kg（折液態(tài)丙烷）。

式（1）中，G為丙烷質(zhì)量流量，kg；Q為氣態(tài)丙烷標況體積流量，m3/h；T為時間，h；M為丙烷氣摩爾質(zhì)量，g/mol；22.4 為氣體摩爾體積，L/mol。

使用瓶組的氣瓶數(shù)量配置，一般按用戶1～2 d 的用氣量來確定，具體時間需考慮瓶源的運距、運輸方式等[4]?？紤]到首鋼長鋼交通方便，周圍鋼廠丙烷氣用戶較多，為降低內(nèi)部儲存帶來的危險性，按照一天的丙烷氣用量進行設(shè)計，單瓶容量為50 kg，預留10%余量，配置2×10 瓶共20 瓶，日外送能力為1 000 kg，能夠滿足工藝用戶一天的丙烷使用量。

丙烷瞬時最大量135 Nm3/h，按照公式（1）計算最大質(zhì)量流量約312 kg/h，選擇單臺處理能力300 kg/h 的氣化器。

2.3.3 設(shè)施配置說明

（1）液相匯流排：按照工藝用戶需求量，匯流排設(shè)置20 瓶，用于連接鋼瓶內(nèi)的液化氣進行匯總，提供液態(tài)丙烷。（2）鋼瓶連接高壓膠管：用于連接鋼瓶和匯流排，使液化氣從鋼瓶內(nèi)進入氣化器設(shè)備進行強制氣化，進入管道系統(tǒng)，共計20 根。（3）氣化器：設(shè)300 kg/h 氣化器2 臺，1 用1 備；將液態(tài)液化石油氣轉(zhuǎn)換成氣態(tài)后進行輸送，設(shè)備內(nèi)設(shè)計有防過液切斷裝置。（4）調(diào)壓閥組：一套，進口壓力1.0 MPa，出口壓力0.25 MPa，氣態(tài)管道管徑DN65；將從氣化器內(nèi)氣化的丙烷氣減壓后供外網(wǎng)，充分保證在輸送過程中不再出現(xiàn)液化現(xiàn)象。（5）安全放散裝置：管道及氣化器設(shè)備裝有安全閥，如管道或設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生高壓力，安全閥開啟（安全閥已設(shè)定放散壓力）進行安全放散，保證管道和設(shè)備安全運行。（6）阻火器：在放散氣管道上設(shè)置阻火裝置，統(tǒng)一排出，防止放散過程中氣體被點燃發(fā)生回火，尤其進入設(shè)備發(fā)生著火或爆炸；出界區(qū)主管設(shè)管道、阻火器，防止管路回火向起始端蔓延或發(fā)生爆炸。（7）氣液分離器：在氣化器調(diào)壓閥組后設(shè)置油水分離器，防止液體二次冷凝進入管道內(nèi)，出現(xiàn)瞬間氣化不充分的現(xiàn)象。

工藝流程如圖1 所示，瓶組氣瓶與匯流排連接，經(jīng)氣化器將液態(tài)丙烷氣化成氣態(tài)丙烷，氣態(tài)丙烷壓力約0.6 MPa，經(jīng)減壓閥減壓穩(wěn)定后為0.25 MPa，再通過管道輸送至煉鋼廠連鑄介質(zhì)柜，分配到割槍作為切割使用。

表1 連鑄火焰切割丙烷氣用量

圖1 丙烷氣供應工藝流程圖

2.4 設(shè)計要求

（1）總圖布置：丙烷氣站屬于瓶組氣化站，應單獨設(shè)置瓶組間，周圍設(shè)圍墻，上部為非實體圍墻，下部實體部分不小于0.6 m。設(shè)計中除注意與建構(gòu)筑物間距外，與散發(fā)火花地點、室外變配電站、架空電力線路、鐵路、道路等之間間距應滿足規(guī)范要求。

（2）建筑結(jié)構(gòu)：丙烷氣站（匯流排室、氣化器室）火災危險性分類為甲類，建構(gòu)筑物耐火等級按照二級進行設(shè)計。氣化間、瓶組間和值班室之間隔墻采用防火防爆鋼筋混凝土墻。

（3）通風：通風設(shè)置自然通風和機械通風的方式，丙烷氣比空氣重，通風位置在房間墻面下部開口。在氣化間和瓶組間外墻下部設(shè)置直通室外的自然通風式百葉進風口和出風口，同時在瓶組氣化間和值班室外墻下部設(shè)置防爆軸流通風機，防爆軸流通風機與燃氣泄漏報警裝置連鎖，當室內(nèi)可燃氣體濃度達到爆炸下限的20%時，啟動軸流風機進行強制通風換氣?？扇細怏w報警裝置報警信號具有現(xiàn)場、值班室兩地報警功能。

（4）自動化：管道上設(shè)置相應的壓力檢測、溫度檢測儀表，在減壓閥后設(shè)置溫度檢測報警，防止液體不完全氣化在管道內(nèi)流動氣化造成管道結(jié)霜。

（5）電氣：供配電采用兩路電源供電，燃氣室內(nèi)軸流風機和檢測儀表等供配電系統(tǒng)設(shè)置1 套工業(yè)不間斷電源EPS，延時時間30 min，保證燃氣室停電后仍然可以啟動工作。在距站房30 m 內(nèi)區(qū)域?qū)俦ㄎｋU區(qū)域Ⅱ區(qū)，地下坑洞屬于Ⅰ區(qū)，此區(qū)域電氣需按照區(qū)域劃分等要求進行相應的防爆設(shè)計。設(shè)備、管道進行防靜電接地，防止靜電帶來的可燃氣體著火、爆炸事故發(fā)生。

（6）消防：室外消防一般利用廠區(qū)消防水系統(tǒng)，保證新建站房在消火栓有效半徑覆蓋范圍內(nèi)；站房室內(nèi)需按照介質(zhì)性質(zhì)、廠房類型配置對應類型的滅火器。

3 結(jié)語

瓶組氣化站的供氣方式簡單快捷、不需要大規(guī)模建設(shè)，且建設(shè)周期短，比較適合小用戶的燃氣需求[5]。對于鋼廠鋼坯丙烷氣火焰切割工藝或需要連續(xù)供氣且用氣量較少的企業(yè)，供氣采用瓶組氣化的方式更為靈活可靠，整體計算液態(tài)丙烷總儲存量小，降低了危險源的危險性，可以進行廣泛推廣。