一.前言
    液化石油气钢瓶是液化气公司为广大用户提供产品的唯一载体，它的质量体现了液化气公司的社会形象，因此我公司对液化石油气钢瓶非常重视，每年都对其进行检修(日常维护、定期检验与评定)，将对用户造成安全隐患的钢瓶进行报废处理，杜绝其继续使用。在每年的钢瓶检修中，我们发现主要存在两大难题：1. 液化石油气钢瓶角阀门杆漏气；2.蒸汽吹扫工艺造成严重的环境污染问题。下面就钢瓶检修中存在的这两个难题分别介绍解决措施。
    二.第一难题：解决角阀门杆漏气的可行性研究
    液化石油气钢瓶角阀门杆漏气是一个长期困扰液化气行业的难题，新安装的角阀一般不漏，在使用半年以上后，陆续产生泄漏。我公司多年投入很大人力物力对角阀进行维护、更换门杆胶圈，抹密封脂等，但效果都不理想。针对这种情况，我们决定研究找出在一个大修周期内钢瓶角阀门杆不漏气的解决方案，最终解决存在于液化气行业内部十分普遍的技术难题。
    1.门杆漏气原因分析
    经过对角阀门杆漏气现象的分析，液化气钢瓶角阀门杆漏气是由于几方面的原因产生的：
    1.1结构问题：
　　
   

　　原O型胶圈套到门杆上，再安装进角阀压兰套内后，胶圈被压迫变形。胶圈在A点仅靠的弹性力大于气体压力(0.3Mpa)的硬性挤压，抵御着气体的泄漏，瓶内气体压力C作用在胶圈B面，气体压力抵消了部分胶圈的弹性力，像楔子一样时间隙扩大，趋于泄漏。可以说这是一种被动密封形式，有时只能依靠密封脂来弥补弹性力的不足。
    1.2压兰套与门杆之间在A点有杂物或沟痕，橡胶圈被支起来产生泄漏。
    1.3使用寿命短，胶圈老化，弹性张力减少，耐用性降低，所以1–2年后泄漏将不可避免。
    1.4配方问题：
    现在使用的胶圈，在正常状态下，可以保存2年。但液化气本身是一种溶剂，一般的耐油丁晴橡胶圈，经过液化气侵蚀后的寿命，最长只有0.5年左右(夏天钢瓶在太阳下爆晒达70至80度，冬天在露天零下20至30度，更加剧胶圈老化的速度)。达到该指标的橡胶圈，钢瓶厂家承诺胶圈仅保用3个月。新安装的胶圈仅一年后，从角阀中取出，往往硬化，失去弹性，也就是失去密封性能，产生漏气。这主要是因为胶圈生产配方和工艺不合理。所以1年后泄漏将不可避免。只有使用新型耐低温、耐老化、耐液化气溶解的丁晴橡胶才能解决使用寿命短的问题。
    2.解决措施
    解决液化气钢瓶角阀门杆漏气可以从以上几个方面着手，按以下方法改进：
    2.1密封结构的改进
　

　　针对结构的重新设计，将O型圈的圆形截面改为Y型，将被动形式改为主动形式，提高了密封能力，取消了密封脂的使用。Y型胶圈套到门杆上，再安装进角阀压兰套内后，胶圈被压迫变形。瓶内气体压力C作用在胶圈B面，只要瓶内有气体压力，就能将柔性的唇边主动推向A点，封闭泄漏间隙；胶圈在A点不仅依靠弹性力大于气体压力(0.3Mpa)的硬性挤压，还能利用瓶内气体压力共同抵御气体自身的泄漏，“借气封气”。所以说这种主动密封形式要比被动密封形式效果好。
    2.2角阀压兰套与门杆之间在A点有点杂物或沟痕，胶圈的唇边会被气压抵住，不会泄漏，耐用性提高；
    2.3寿命长，不等胶圈达到老化程度，钢瓶就进入大修，避免泄漏产生。
    2.4摩擦次数由国标的8000次提高到16000次以上。超过国标GB7512-87中的要求两倍。
    2.5配方体系和制作工艺的改进
    通过对70个配方的反复试制和筛选，进行了橡胶配方体系和操作工艺的研制，使其在耐低温、耐老化、耐液化气溶解能力上得到提高，尤其在液化气长时间浸泡后其重量变化小于国标90%，扯断强度、扯断伸长率均在国标上，完全符合设计要求，可以投入实际应用。其中物理和机械性能对照结果见附件《物理和机械性能对照表》。
    3.新型角阀门杆胶圈试验结果
    2002年6月26日至7月17日为止，我们将共计9000只钢瓶全部改装为新型角阀门杆胶圈作为试验钢瓶。试验钢瓶已于7月底之前全部送往我们公司所属市府、红土、北地、虎坊四个供应站进行周转使用。经过两个月的初步试验，截至9月17日，从供应站逐步返回瓶共计13只，其中有4只钢瓶手轮拧不动，其余9只钢瓶的压母松动。因压母胶圈导致钢瓶胶阀泄漏还未发生。新型角阀胶圈泄漏的返厂率为0%。
    为了充分验证新型角阀门杆胶圈的试验效果，我们制定了相应要求，具体步骤如下表：
　　

　　4.经济效益
    根据公司2003年的统计：全年共有返厂修理漏气钢瓶102832瓶。按70瓶一车推算，需用1469.02车次。
    4.1返厂维修费用的计算：
    A、材料费用：每个钢瓶需更换胶圈0.36元，辅助材料(上垫、尼龙垫、密封脂等)0.20元，单瓶合计：0.56元。全年返厂漏气钢瓶材料费0.56元×102832瓶=57585.92元
    B、人员费用：4名职工；1500元×4人×3个厂×12月=216000.00元；修瓶工费：216000.00元÷102832瓶=2.10元。
    C、油耗费用：西郊统计表示每车次平均行驶36.82公里，按每公里耗油0.2公升计算，2.43元×36.82公里×0.2公升=17.89元，全年耗油17.89×1469.02车次=26280.77元。推算每瓶耗油26280.77元÷102832瓶=0.25元。

    D、车辆损耗费用：每百公里15元，36.83公里合计5. 52元，全年1469.02次×5.52元=7433.23元。每瓶车损5.52元÷70瓶=0.079元。
    E、年返厂维修费用合计：材料57585.92+人工216000.00+油耗26280.77+车损7433.23=307299.92元。单瓶合计：材料0.56+人工2.10+油耗0.25+车损0.079=2.989元。
    4.2下站维修费用：
    统计数字：2003年下站维修漏气钢瓶88684瓶。下站维修人员平均每厂3人，3个厂9人。每次下站平均行驶60公里。每公里油耗0.2公升。油价为2.43元。
    A、材料：每瓶维修材料费0.56元，年费用0.56元×88684瓶=49663.04元。
    B、人员费用：下站维修人员各厂合计9人，月工资每人1500元，年工资总额为1500元×9人×12月=162000元。单瓶人工费用：162000元÷88684瓶=1.827元。
    C、油耗：理论计算按70瓶一车，88684瓶相当于1266.9车×60公里=76014公里×0.2公升=15202.8公升×2.43元=36942.80元。单瓶油耗：36942.8元÷88684瓶=0.416元。
    D、车耗：规定每公里0.15元，76014公里×0.15元=11402.1元。单瓶计算：
11402.1元÷88684瓶=0.129元。
    E、年下站维修费用合计：材料49663.04+人工162000.00+油耗36942.80+车损11402.1=260007.94元。单瓶合计：材料0.56+人工1.827+油耗0.416+车耗0.129=2.932元。
    4.3总维修合计：
    A、维修总瓶数：102832瓶+88684瓶=191516瓶。
    B、年返厂和下站费用：307299.92元+260007.94元=567307.86元。
    C、单瓶平均：(2.989元+2.932元)÷2=2.9605元。
    4.4维修钢瓶费用的分析：
    我公司大约有钢瓶100万只，漏气瓶比例：191516÷1000000=19.15%，公司基本门杆漏气维修费用是：56万元。若采用此种新型角阀门杆胶圈，漏气瓶比例：116÷9000=1.29%，本课题完成后的主要考核指标定为：钢瓶因角阀门杆胶圈泄漏的返厂率降为3%。按3%计算，漏气瓶应有3万只，为此发生的维修费用下降为9万元。经济效益相当可观。
    上述统计数据说明这种新型角阀胶圈是可靠的，大幅度降低了漏气率，进一步提高了我公司产品质量，非常值得推广，且应用市场非常广阔。这种新型角阀胶圈不仅可以保证用户使用钢瓶的安全性，从而保证人民生命财产不受损失，确保首都安定团结的大好形式，还可以减少公司对钢瓶的维修量，降低维修成本，增加经济效益，树立我公司提供“安全放心气”的新形象，创造更大的社会效益。
    三.第二难题:钢瓶蒸汽吹扫的替代技术——碳化燃烧工艺
    按照国家标准《液化石油气钢瓶定期检验与评定》(GB8334—1999)的要求，钢瓶检验周期为4年，超过检验有效期的钢瓶应进行检验；另外在日常生产运行中出现的漏气瓶，影响了安全使用，我公司对其进行检验(俗称检修)。钢瓶检修前处理过程，主要是通过对待检钢瓶进行倒空(残液回收)、蒸汽吹扫，使钢瓶在上线检修之前残余液化气浓度不大于0.4%【按照国家标准《液化石油气钢瓶定期检验与评定》中6.5的要求；按照《液化石油气公司安全规程》中的《蒸汽吹扫钢瓶安全操作规程》的明确要求：钢瓶在检修之前残余液化气浓度在爆炸下限(2%)的20%(即2%×20%=0.4%)之内为吹扫合格】，达到保障生产安全的目的。
    1.传统蒸汽吹扫工艺造成的问题及初步解决思路
    1.1传统蒸汽吹扫工艺造成严重的环境污染问题
    由于钢瓶倒空后内部的剩余残油不可能100%被回收，同时残油中的重油附着在钢瓶内壁上根本无法回收，在用蒸汽吹扫的过程中，残油经加热挥发成可燃气体，直接排放，形成安全隐患，同时大量排放产生的异味严重污染了大气环境，并且蒸汽冷却后形成的冷凝液无处排放，只能排放到地面，造成环境污染，影响了周围居民的生活。
    1.2初步解决思路
    根据国家标准，我公司每年大约有20万只钢瓶进行检验，由于传统蒸汽吹扫工艺造成环境污染及形成安全隐患，为此我们决定采用燃烧方法代替蒸汽吹扫。为了确保碳化燃烧工艺的安全性及可行性，我们建立试点，对燃烧方法进行试验。
采用碳化燃烧工艺不但可以有效地处理钢瓶内部的剩余残油，解决残液处理问题，同时可以使钢瓶表面的油漆、塑料粉末等涂层完全碳化，整个过程符合环保要求。这样既解决了环保问题，又消除了安全隐患，还降低了能源损失和劳动强度。
    2.钢瓶焚烧技术可行性分析
    2.1本工艺的技术关键及创新点
    本工艺的技术关键及创新点是采用了焚烧方法代替传统的蒸汽吹扫工艺，来处理待检钢瓶内部的剩余残油，钢瓶在经过链条进入焚烧炉炉膛内时，利用钢瓶内残油作为燃料进行燃烧，残油燃烧后解决了残油处理中存在的安全隐患及环保问题，清除了钢瓶内壁上的附着物，同时碳化了钢瓶外表面。
    2.1.1焚烧装置的优越性：
    2.1.1.1采用焚烧炉代替以往的除垢设备，可以使钢瓶检验站改进检验工艺；
    2.1.1.2有效的处理钢瓶内部结垢、残液、残气等环境污染问题；
    2.1.1.3通过焚烧可以进一步提高钢瓶表面的清理效果和清理质量，使钢瓶的外观质量有更大的提高；
    2.1.1.4采用的焚烧工艺温度470℃、链条速度400r/min—500 r/min、钢瓶横卧方式不会对液化石油气钢瓶的机械和化学性能产生不良影响；
    2.1.1.5既能彻底地除垢，又能满足环保要求；
    2.1.1.6省去蒸汽吹扫这一过程，并且回收到残液罐中的残液可直接作为燃料，而残余在钢瓶内的残液在钢瓶经过焚烧炉炉膛内时作为辅助燃料，在钢瓶内部燃烧，得到了再利用，从而降低了成本。
    2.1.2技术可行性：
    钢瓶废气污染物主要是液化气钢瓶抽残出的液化气废气、钢瓶内残留的污物，怎样有效的除掉污物，是我们急于解决的环保问题。我们通过调查研究，决定采用焚烧装置来解决这一问题。为了确保安全及其可行性,我们对其进行了初步试验。
    2.1.2.1钢瓶焚烧试验工作情况具体参数：
    燃烧炉每天试验时间：3小时；
    风机风量为1000m³/h；
    燃烧炉每天耗0号柴油约60公斤，柴油及液化气残液残气燃烧产生的烟气污染物较少，并且烟气通过烟道到达水净化装置，利用净化装置对烟气进行净化后，排放到大气中，不污染环境。
    2.1.2.2焚烧前后试验结果
    钢瓶焚烧前后钢瓶瓶体爆破试验的比较如下表：
　　
  

　　根据国家标准，钢瓶检修中必须进行水压试验和气密性试验，水压试验压力为3.2MPa，气密性试验压力为2.1MPa，一旦钢瓶达不到上述压力要求，就按报废处理，不得投入使用。而焚烧后钢瓶经破坏性爆破试验后，实际爆破压力远远超过理论爆破压力，爆破压力及屈服压力也大大超过水压试验和气密性试验压力要求，由此可见：经过对钢瓶焚烧工艺评定，确定所采用的焚烧工艺方式不会对液化石油气钢瓶的机械和化学性能产生不良影响。
    2.2焚烧工艺流程与原工艺流程的对比
    2.2.1原工艺流程：倒空(残液回收)→卸角阀→蒸汽吹扫→第一次浓度检测→运输→第二次浓度检测→水压→表面碳化→除锈→后道工序
    2.2.2调整后工艺流程：倒空(残液回收)→卸角阀→残液燃烧及表面碳化→第一次浓度检测→运输→水压→除锈→后道工序
    2.2.3从工艺流程比较可以看出，调整后工艺流程中，采用碳化燃烧代替蒸汽吹扫后，残液燃烧及表面碳化可以同时完成，保障了生产和运输安全；此外本工艺取消了原工艺过程中的蒸汽吹扫、第二次浓度检测、表面碳化工序，简化了检修工艺流程，减少了三道生产工序；并且碳化燃烧工艺中直接利用钢瓶内残液残气作为辅助燃料，节约了能源，从而降低了钢瓶检修成本。
    2.3主要考核技术指标
    2.3.1焚烧后，钢瓶内部残余液化气浓度。
    2.3.2钢瓶外表面涂层的碳化质量 。
    2.3.3技术指标测试情况、数据如下表
　
   

　　从上表的平均残余液化气浓度的测试结果可以看出：0.28%低于0.4%，焚烧后钢瓶残余液化气浓度能满足国家标准要求；碳化质量由最初的部分碳化到完全碳化，满足了后面工序—除锈的要求。
    最初试验时，由于没有经验，链条速度过快，使钢瓶焚烧时间短，碳化不完全，经过多次试验调整后，将链条速度确定为400-500r/min，使钢瓶充分焚烧，达到完全碳化的要求。
    传统的蒸汽吹扫工艺，除锈主要靠钢丸除锈机打磨进行，消耗大量的钢丸，占用大量时间；而采用碳化燃烧工艺，由于在焚烧瓶内残油的过程中，同时对钢瓶表面进行完全碳化，除锈时节省了大量钢丸，缩短了除锈时间，多快好省，节约成本，效益显著。
    3.钢瓶炭化的效益分析
    3.1经济效益
    目前，我公司因环保问题无法解决，钢瓶检修前期处理已经被迫停产，外包给别的公司，这样不仅损失了可利用的残液，还需要支付相当的残液处理费用。使用焚烧工艺后，不仅可以利用待检钢瓶内回收的残液作为辅助燃料来焚烧处理钢瓶内部无法回收的剩余残油，而且在处理瓶内残油的过程中，同时对钢瓶进行表面碳化处理，缩减了工艺流程，节省了生产成本。
    3.1.1现行成本：将蒸汽吹扫外包给其他单位，费用为3元/瓶；还有部分钢瓶的残液。
    3.1.2改造后的运行成本：2.65元/瓶
    3.1.2.1改造后的钢瓶产量：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改造后的用电成本：230.4元/天
    3.1.2.5其它不可预见的费用：100元/天
    3.1.2.6设备折旧费：0.25元/瓶
    3.1.2.7钢瓶运输费用：1元/瓶
    3.1.2.8改造后的单瓶成本：(230.4+936+300+100)/1100+0.25+1=2.65元/瓶
    3.1.3综合成本分析：我公司每年需要检修的钢瓶大约20万只，每只钢瓶至少节约0.35元。每年公司至少节约7万元。
    3.2社会效益
    在取得经济效益的同时，也能取得良好的社会效益，焚烧炉的应用从根本上解决了蒸汽吹扫的环境污染问题，使钢瓶检修工艺符合国家对环保的要求。 

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文章名称：《解决液化气钢瓶检修中存在问题的可行性研究》

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