一.前言
    液化石油氣鋼瓶是液化氣公司為廣大用戶提供產(chǎn)品的唯一載體，它的質(zhì)量體現(xiàn)了液化氣公司的社會形象，因此我公司對液化石油氣鋼瓶非常重視，每年都對其進(jìn)行檢修(日常維護(hù)、定期檢驗與評定)，將對用戶造成安全隱患的鋼瓶進(jìn)行報廢處理，杜絕其繼續(xù)使用。在每年的鋼瓶檢修中，我們發(fā)現(xiàn)主要存在兩大難題：1. 液化石油氣鋼瓶角閥門桿漏氣；2.蒸汽吹掃工藝造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。下面就鋼瓶檢修中存在的這兩個難題分別介紹解決措施。
    二.第一難題：解決角閥門桿漏氣的可行性研究
    液化石油氣鋼瓶角閥門桿漏氣是一個長期困擾液化氣行業(yè)的難題，新安裝的角閥一般不漏，在使用半年以上后，陸續(xù)產(chǎn)生泄漏。我公司多年投入很大人力物力對角閥進(jìn)行維護(hù)、更換門桿膠圈，抹密封脂等，但效果都不理想。針對這種情況，我們決定研究找出在一個大修周期內(nèi)鋼瓶角閥門桿不漏氣的解決方案，最終解決存在于液化氣行業(yè)內(nèi)部十分普遍的技術(shù)難題。
    1.門桿漏氣原因分析
    經(jīng)過對角閥門桿漏氣現(xiàn)象的分析，液化氣鋼瓶角閥門桿漏氣是由于幾方面的原因產(chǎn)生的：
    1.1結(jié)構(gòu)問題：
　　
   

　　原O型膠圈套到門桿上，再安裝進(jìn)角閥壓蘭套內(nèi)后，膠圈被壓迫變形。膠圈在A點僅靠的彈性力大于氣體壓力(0.3Mpa)的硬性擠壓，抵御著氣體的泄漏，瓶內(nèi)氣體壓力C作用在膠圈B面，氣體壓力抵消了部分膠圈的彈性力，像楔子一樣時間隙擴(kuò)大，趨于泄漏?？梢哉f這是一種被動密封形式，有時只能依靠密封脂來彌補彈性力的不足。
    1.2壓蘭套與門桿之間在A點有雜物或溝痕，橡膠圈被支起來產(chǎn)生泄漏。
    1.3使用壽命短，膠圈老化，彈性張力減少，耐用性降低，所以1–2年后泄漏將不可避免。
    1.4配方問題：
    現(xiàn)在使用的膠圈，在正常狀態(tài)下，可以保存2年。但液化氣本身是一種溶劑，一般的耐油丁晴橡膠圈，經(jīng)過液化氣侵蝕后的壽命，最長只有0.5年左右(夏天鋼瓶在太陽下爆曬達(dá)70至80度，冬天在露天零下20至30度，更加劇膠圈老化的速度)。達(dá)到該指標(biāo)的橡膠圈，鋼瓶廠家承諾膠圈僅保用3個月。新安裝的膠圈僅一年后，從角閥中取出，往往硬化，失去彈性，也就是失去密封性能，產(chǎn)生漏氣。這主要是因為膠圈生產(chǎn)配方和工藝不合理。所以1年后泄漏將不可避免。只有使用新型耐低溫、耐老化、耐液化氣溶解的丁晴橡膠才能解決使用壽命短的問題。
    2.解決措施
    解決液化氣鋼瓶角閥門桿漏氣可以從以上幾個方面著手，按以下方法改進(jìn)：
    2.1密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
　

　　針對結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計，將O型圈的圓形截面改為Y型，將被動形式改為主動形式，提高了密封能力，取消了密封脂的使用。Y型膠圈套到門桿上，再安裝進(jìn)角閥壓蘭套內(nèi)后，膠圈被壓迫變形。瓶內(nèi)氣體壓力C作用在膠圈B面，只要瓶內(nèi)有氣體壓力，就能將柔性的唇邊主動推向A點，封閉泄漏間隙；膠圈在A點不僅依靠彈性力大于氣體壓力(0.3Mpa)的硬性擠壓，還能利用瓶內(nèi)氣體壓力共同抵御氣體自身的泄漏，“借氣封氣”。所以說這種主動密封形式要比被動密封形式效果好。
    2.2角閥壓蘭套與門桿之間在A點有點雜物或溝痕，膠圈的唇邊會被氣壓抵住，不會泄漏，耐用性提高；
    2.3壽命長，不等膠圈達(dá)到老化程度，鋼瓶就進(jìn)入大修，避免泄漏產(chǎn)生。
    2.4摩擦次數(shù)由國標(biāo)的8000次提高到16000次以上。超過國標(biāo)GB7512-87中的要求兩倍。
    2.5配方體系和制作工藝的改進(jìn)
    通過對70個配方的反復(fù)試制和篩選，進(jìn)行了橡膠配方體系和操作工藝的研制，使其在耐低溫、耐老化、耐液化氣溶解能力上得到提高，尤其在液化氣長時間浸泡后其重量變化小于國標(biāo)90%，扯斷強度、扯斷伸長率均在國標(biāo)上，完全符合設(shè)計要求，可以投入實際應(yīng)用。其中物理和機械性能對照結(jié)果見附件《物理和機械性能對照表》。
    3.新型角閥門桿膠圈試驗結(jié)果
    2002年6月26日至7月17日為止，我們將共計9000只鋼瓶全部改裝為新型角閥門桿膠圈作為試驗鋼瓶。試驗鋼瓶已于7月底之前全部送往我們公司所屬市府、紅土、北地、虎坊四個供應(yīng)站進(jìn)行周轉(zhuǎn)使用。經(jīng)過兩個月的初步試驗，截至9月17日，從供應(yīng)站逐步返回瓶共計13只，其中有4只鋼瓶手輪擰不動，其余9只鋼瓶的壓母松動。因壓母膠圈導(dǎo)致鋼瓶膠閥泄漏還未發(fā)生。新型角閥膠圈泄漏的返廠率為0%。
    為了充分驗證新型角閥門桿膠圈的試驗效果，我們制定了相應(yīng)要求，具體步驟如下表：
　　

　　4.經(jīng)濟(jì)效益
    根據(jù)公司2003年的統(tǒng)計：全年共有返廠修理漏氣鋼瓶102832瓶。按70瓶一車推算，需用1469.02車次。
    4.1返廠維修費用的計算：
    A、材料費用：每個鋼瓶需更換膠圈0.36元，輔助材料(上墊、尼龍墊、密封脂等)0.20元，單瓶合計：0.56元。全年返廠漏氣鋼瓶材料費0.56元×102832瓶=57585.92元
    B、人員費用：4名職工；1500元×4人×3個廠×12月=216000.00元；修瓶工費：216000.00元÷102832瓶=2.10元。
    C、油耗費用：西郊統(tǒng)計表示每車次平均行駛36.82公里，按每公里耗油0.2公升計算，2.43元×36.82公里×0.2公升=17.89元，全年耗油17.89×1469.02車次=26280.77元。推算每瓶耗油26280.77元÷102832瓶=0.25元。

    D、車輛損耗費用：每百公里15元，36.83公里合計5. 52元，全年1469.02次×5.52元=7433.23元。每瓶車損5.52元÷70瓶=0.079元。
    E、年返廠維修費用合計：材料57585.92+人工216000.00+油耗26280.77+車損7433.23=307299.92元。單瓶合計：材料0.56+人工2.10+油耗0.25+車損0.079=2.989元。
    4.2下站維修費用：
    統(tǒng)計數(shù)字：2003年下站維修漏氣鋼瓶88684瓶。下站維修人員平均每廠3人，3個廠9人。每次下站平均行駛60公里。每公里油耗0.2公升。油價為2.43元。
    A、材料：每瓶維修材料費0.56元，年費用0.56元×88684瓶=49663.04元。
    B、人員費用：下站維修人員各廠合計9人，月工資每人1500元，年工資總額為1500元×9人×12月=162000元。單瓶人工費用：162000元÷88684瓶=1.827元。
    C、油耗：理論計算按70瓶一車，88684瓶相當(dāng)于1266.9車×60公里=76014公里×0.2公升=15202.8公升×2.43元=36942.80元。單瓶油耗：36942.8元÷88684瓶=0.416元。
    D、車耗：規(guī)定每公里0.15元，76014公里×0.15元=11402.1元。單瓶計算：
11402.1元÷88684瓶=0.129元。
    E、年下站維修費用合計：材料49663.04+人工162000.00+油耗36942.80+車損11402.1=260007.94元。單瓶合計：材料0.56+人工1.827+油耗0.416+車耗0.129=2.932元。
    4.3總維修合計：
    A、維修總瓶數(shù)：102832瓶+88684瓶=191516瓶。
    B、年返廠和下站費用：307299.92元+260007.94元=567307.86元。
    C、單瓶平均：(2.989元+2.932元)÷2=2.9605元。
    4.4維修鋼瓶費用的分析：
    我公司大約有鋼瓶100萬只，漏氣瓶比例：191516÷1000000=19.15%，公司基本門桿漏氣維修費用是：56萬元。若采用此種新型角閥門桿膠圈，漏氣瓶比例：116÷9000=1.29%，本課題完成后的主要考核指標(biāo)定為：鋼瓶因角閥門桿膠圈泄漏的返廠率降為3%。按3%計算，漏氣瓶應(yīng)有3萬只，為此發(fā)生的維修費用下降為9萬元。經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。
    上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明這種新型角閥膠圈是可靠的，大幅度降低了漏氣率，進(jìn)一步提高了我公司產(chǎn)品質(zhì)量，非常值得推廣，且應(yīng)用市場非常廣闊。這種新型角閥膠圈不僅可以保證用戶使用鋼瓶的安全性，從而保證人民生命財產(chǎn)不受損失，確保首都安定團(tuán)結(jié)的大好形式，還可以減少公司對鋼瓶的維修量，降低維修成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，樹立我公司提供“安全放心氣”的新形象，創(chuàng)造更大的社會效益。
    三.第二難題:鋼瓶蒸汽吹掃的替代技術(shù)——碳化燃燒工藝
    按照國家標(biāo)準(zhǔn)《液化石油氣鋼瓶定期檢驗與評定》(GB8334—1999)的要求，鋼瓶檢驗周期為4年，超過檢驗有效期的鋼瓶應(yīng)進(jìn)行檢驗；另外在日常生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的漏氣瓶，影響了安全使用，我公司對其進(jìn)行檢驗(俗稱檢修)。鋼瓶檢修前處理過程，主要是通過對待檢鋼瓶進(jìn)行倒空(殘液回收)、蒸汽吹掃，使鋼瓶在上線檢修之前殘余液化氣濃度不大于0.4%【按照國家標(biāo)準(zhǔn)《液化石油氣鋼瓶定期檢驗與評定》中6.5的要求；按照《液化石油氣公司安全規(guī)程》中的《蒸汽吹掃鋼瓶安全操作規(guī)程》的明確要求：鋼瓶在檢修之前殘余液化氣濃度在爆炸下限(2%)的20%(即2%×20%=0.4%)之內(nèi)為吹掃合格】，達(dá)到保障生產(chǎn)安全的目的。
    1.傳統(tǒng)蒸汽吹掃工藝造成的問題及初步解決思路
    1.1傳統(tǒng)蒸汽吹掃工藝造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題
    由于鋼瓶倒空后內(nèi)部的剩余殘油不可能100%被回收，同時殘油中的重油附著在鋼瓶內(nèi)壁上根本無法回收，在用蒸汽吹掃的過程中，殘油經(jīng)加熱揮發(fā)成可燃?xì)怏w，直接排放，形成安全隱患，同時大量排放產(chǎn)生的異味嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境，并且蒸汽冷卻后形成的冷凝液無處排放，只能排放到地面，造成環(huán)境污染，影響了周圍居民的生活。
    1.2初步解決思路
    根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，我公司每年大約有20萬只鋼瓶進(jìn)行檢驗，由于傳統(tǒng)蒸汽吹掃工藝造成環(huán)境污染及形成安全隱患，為此我們決定采用燃燒方法代替蒸汽吹掃。為了確保碳化燃燒工藝的安全性及可行性，我們建立試點，對燃燒方法進(jìn)行試驗。
采用碳化燃燒工藝不但可以有效地處理鋼瓶內(nèi)部的剩余殘油，解決殘液處理問題，同時可以使鋼瓶表面的油漆、塑料粉末等涂層完全碳化，整個過程符合環(huán)保要求。這樣既解決了環(huán)保問題，又消除了安全隱患，還降低了能源損失和勞動強度。
    2.鋼瓶焚燒技術(shù)可行性分析
    2.1本工藝的技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點
    本工藝的技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點是采用了焚燒方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蒸汽吹掃工藝，來處理待檢鋼瓶內(nèi)部的剩余殘油，鋼瓶在經(jīng)過鏈條進(jìn)入焚燒爐爐膛內(nèi)時，利用鋼瓶內(nèi)殘油作為燃料進(jìn)行燃燒，殘油燃燒后解決了殘油處理中存在的安全隱患及環(huán)保問題，清除了鋼瓶內(nèi)壁上的附著物，同時碳化了鋼瓶外表面。
    2.1.1焚燒裝置的優(yōu)越性：
    2.1.1.1采用焚燒爐代替以往的除垢設(shè)備，可以使鋼瓶檢驗站改進(jìn)檢驗工藝；
    2.1.1.2有效的處理鋼瓶內(nèi)部結(jié)垢、殘液、殘氣等環(huán)境污染問題；
    2.1.1.3通過焚燒可以進(jìn)一步提高鋼瓶表面的清理效果和清理質(zhì)量，使鋼瓶的外觀質(zhì)量有更大的提高；
    2.1.1.4采用的焚燒工藝溫度470℃、鏈條速度400r/min—500 r/min、鋼瓶橫臥方式不會對液化石油氣鋼瓶的機械和化學(xué)性能產(chǎn)生不良影響；
    2.1.1.5既能徹底地除垢，又能滿足環(huán)保要求；
    2.1.1.6省去蒸汽吹掃這一過程，并且回收到殘液罐中的殘液可直接作為燃料，而殘余在鋼瓶內(nèi)的殘液在鋼瓶經(jīng)過焚燒爐爐膛內(nèi)時作為輔助燃料，在鋼瓶內(nèi)部燃燒，得到了再利用，從而降低了成本。
    2.1.2技術(shù)可行性：
    鋼瓶廢氣污染物主要是液化氣鋼瓶抽殘出的液化氣廢氣、鋼瓶內(nèi)殘留的污物，怎樣有效的除掉污物，是我們急于解決的環(huán)保問題。我們通過調(diào)查研究，決定采用焚燒裝置來解決這一問題。為了確保安全及其可行性,我們對其進(jìn)行了初步試驗。
    2.1.2.1鋼瓶焚燒試驗工作情況具體參數(shù)：
    燃燒爐每天試驗時間：3小時；
    風(fēng)機風(fēng)量為1000m³/h；
    燃燒爐每天耗0號柴油約60公斤，柴油及液化氣殘液殘氣燃燒產(chǎn)生的煙氣污染物較少，并且煙氣通過煙道到達(dá)水凈化裝置，利用凈化裝置對煙氣進(jìn)行凈化后，排放到大氣中，不污染環(huán)境。
    2.1.2.2焚燒前后試驗結(jié)果
    鋼瓶焚燒前后鋼瓶瓶體爆破試驗的比較如下表：
　　
  

　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，鋼瓶檢修中必須進(jìn)行水壓試驗和氣密性試驗，水壓試驗壓力為3.2MPa，氣密性試驗壓力為2.1MPa，一旦鋼瓶達(dá)不到上述壓力要求，就按報廢處理，不得投入使用。而焚燒后鋼瓶經(jīng)破壞性爆破試驗后，實際爆破壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過理論爆破壓力，爆破壓力及屈服壓力也大大超過水壓試驗和氣密性試驗壓力要求，由此可見：經(jīng)過對鋼瓶焚燒工藝評定，確定所采用的焚燒工藝方式不會對液化石油氣鋼瓶的機械和化學(xué)性能產(chǎn)生不良影響。
    2.2焚燒工藝流程與原工藝流程的對比
    2.2.1原工藝流程：倒空(殘液回收)→卸角閥→蒸汽吹掃→第一次濃度檢測→運輸→第二次濃度檢測→水壓→表面碳化→除銹→后道工序
    2.2.2調(diào)整后工藝流程：倒空(殘液回收)→卸角閥→殘液燃燒及表面碳化→第一次濃度檢測→運輸→水壓→除銹→后道工序
    2.2.3從工藝流程比較可以看出，調(diào)整后工藝流程中，采用碳化燃燒代替蒸汽吹掃后，殘液燃燒及表面碳化可以同時完成，保障了生產(chǎn)和運輸安全；此外本工藝取消了原工藝過程中的蒸汽吹掃、第二次濃度檢測、表面碳化工序，簡化了檢修工藝流程，減少了三道生產(chǎn)工序；并且碳化燃燒工藝中直接利用鋼瓶內(nèi)殘液殘氣作為輔助燃料，節(jié)約了能源，從而降低了鋼瓶檢修成本。
    2.3主要考核技術(shù)指標(biāo)
    2.3.1焚燒后，鋼瓶內(nèi)部殘余液化氣濃度。
    2.3.2鋼瓶外表面涂層的碳化質(zhì)量 。
    2.3.3技術(shù)指標(biāo)測試情況、數(shù)據(jù)如下表
　
   

　　從上表的平均殘余液化氣濃度的測試結(jié)果可以看出：0.28%低于0.4%，焚燒后鋼瓶殘余液化氣濃度能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求；碳化質(zhì)量由最初的部分碳化到完全碳化，滿足了后面工序—除銹的要求。
    最初試驗時，由于沒有經(jīng)驗，鏈條速度過快，使鋼瓶焚燒時間短，碳化不完全，經(jīng)過多次試驗調(diào)整后，將鏈條速度確定為400-500r/min，使鋼瓶充分焚燒，達(dá)到完全碳化的要求。
    傳統(tǒng)的蒸汽吹掃工藝，除銹主要靠鋼丸除銹機打磨進(jìn)行，消耗大量的鋼丸，占用大量時間；而采用碳化燃燒工藝，由于在焚燒瓶內(nèi)殘油的過程中，同時對鋼瓶表面進(jìn)行完全碳化，除銹時節(jié)省了大量鋼丸，縮短了除銹時間，多快好省，節(jié)約成本，效益顯著。
    3.鋼瓶炭化的效益分析
    3.1經(jīng)濟(jì)效益
    目前，我公司因環(huán)保問題無法解決，鋼瓶檢修前期處理已經(jīng)被迫停產(chǎn)，外包給別的公司，這樣不僅損失了可利用的殘液，還需要支付相當(dāng)?shù)臍堃禾幚碣M用。使用焚燒工藝后，不僅可以利用待檢鋼瓶內(nèi)回收的殘液作為輔助燃料來焚燒處理鋼瓶內(nèi)部無法回收的剩余殘油，而且在處理瓶內(nèi)殘油的過程中，同時對鋼瓶進(jìn)行表面碳化處理，縮減了工藝流程，節(jié)省了生產(chǎn)成本。
    3.1.1現(xiàn)行成本：將蒸汽吹掃外包給其他單位，費用為3元/瓶；還有部分鋼瓶的殘液。
    3.1.2改造后的運行成本：2.65元/瓶
    3.1.2.1改造后的鋼瓶產(chǎn)量：1100瓶/天
    3.1.2.2改造后的人工成本：300元/天
    3.1.2.3改造后的燃料成本：936元/天
    3.1.2.4改造后的用電成本：230.4元/天
    3.1.2.5其它不可預(yù)見的費用：100元/天
    3.1.2.6設(shè)備折舊費：0.25元/瓶
    3.1.2.7鋼瓶運輸費用：1元/瓶
    3.1.2.8改造后的單瓶成本：(230.4+936+300+100)/1100+0.25+1=2.65元/瓶
    3.1.3綜合成本分析：我公司每年需要檢修的鋼瓶大約20萬只，每只鋼瓶至少節(jié)約0.35元。每年公司至少節(jié)約7萬元。
    3.2社會效益
    在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時，也能取得良好的社會效益，焚燒爐的應(yīng)用從根本上解決了蒸汽吹掃的環(huán)境污染問題，使鋼瓶檢修工藝符合國家對環(huán)保的要求。 

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文章名稱：《解決液化氣鋼瓶檢修中存在問題的可行性研究》

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