本发明涉及一种天然气球罐，具体涉及一种球罐投产运营前置换其内空气的方法。
背景技术：
一般的天然气储配站都配置有多个容积较大的次高压大型球罐，将多个球罐并联或者串联给输气管路供气，也可将每个球罐单独对外供气。球罐投产运营前，其罐体内充满了空气，所以必须将其内的空气置换出来后才能充入天然气。
目前的置换方式有大气压力稀释置换法、加压置换法、抽真空置换法及水置换法。
大气压力稀释置换法是将氮气从球罐下端进入，将球罐内的空气或者其它气体被置换排放到另一端的大气中。系统主要在大气压力下进行吹扫。对大型容器置换其耗氮量将达容积的800倍以上，且耗时特长。
加压置换法是将氮气从球罐下部加入，使球罐内的压力升到某定值，待气体混匀后从球罐的顶部排放到大气中。采用循环加压几次后达到置换要求，循环加压次数由目的浓度决定。如按行业要求用氮气置换一个5000立方米容积的球罐，采用每次加压至表压两公斤，三次加压置换就达到合格要求，即置换后的气体中氧含量小于1%，但是需消耗氮气约十倍球罐的容积量，耗时需五天左右。
抽真空置换法仅适应于小容器。
水置换法因考虑到承重要求，不适应于地面球罐的置换。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可一次置换多个球罐内空气的方法来缩短置换时间和节约氮气用量，节约球罐的投产费用。
本发明公开的这种一种置换多球罐内空气的方法，包括以下步骤：
（1）、将各球罐底部的排气管与其相邻的后续球罐底部的进气管连通，并将各球罐的进气管和排气管上的进口阀和出口阀均关闭，每个球罐的排气管上出口阀之前连接压力表和放散阀、管，每个球罐的顶部连接放散阀、管，该放散阀之前的管道上连接压力表；
（2）、打开第一个球罐的进口阀，将氮气输入该球罐中，当该球罐的表压显示为设计值时停止氮气的输入，同时关闭进气管上的球阀；
（3）、待第一个球罐内的氮气和空气混合均匀后（等待时间为根据气体分子逸度大小的时间估算值，约为10-15分钟）打开第一个球罐的出口阀给第二个球罐加压，直至两个球罐的表压读数一致时关闭第一个球罐的出口阀；
（4）、打开第一个球罐的进口阀，继续往第一个球罐中输入氮气，当第一个球罐的表压显示为设计值后打开第一个球罐的出口阀继续给第二个球罐加压；
（5）当第二个球罐的表压显示为设计值时停止给第一个球罐加压，关闭第一个球罐的进口阀和出口阀；
（6）、待第二个球罐内的氮气和空气混合均匀（等待时间为根据气体分子逸度大小的时间估算值，约为10-15分钟）后打开该球罐的出口阀给第三个球罐加压，直至第二和第三两个球罐的表压读数一致时，打开第一个球罐的出口阀使第一个球罐卸压；
（9）、当前述三个球罐的表压读数一致时，依次关闭第二个球罐和第一个球罐的出口阀；
（10）、重复上述步骤，直至第三个球罐的表压显示为设计值时，停止给第一个球罐加压，并依次关闭第二个球罐和第一个球罐的出口阀；
（11）、待第三个球罐中的氮气和空气混合均匀后（等待时间为根据气体分子逸度大小的时间估算值，约为10-15分钟），打开第三个球罐的出口阀给第四个球罐加压，当第三和第四个球罐的表压读数一致时，打开第二个球罐的出口阀卸压，当第二、三和四球罐的表压读数一致时打开第一个球罐卸压，当四个球罐的压力一致时，依次关闭第三、第二和第一个球罐的出口阀；依此类推，直至最后一个球罐的表压读数达到设计值时，停止给第一个球罐加压，同时依次关闭倒数第二个、倒数第三个、……球罐的出口阀；
（12）、待最后一个球罐中的氮气和空气混合均匀后（等待时间为根据气体分子逸度大小的时间估算值，约为10-15分钟），在各球罐的排气管上的放散管出口处检测球罐内混合气体中的氧含量，当各球罐内混合气体中的氧含量小于1%时为合格，多个球罐的氮气置换空气过程结束。
本发明将前后相邻球罐底部的排气管和进气管依次连通，采用加压串联置换的方法，从第一个球罐加压置换开始，氮气从进入第一个球罐到从最后一个球罐排出，逐步将每个球罐中的空气从最后一个球罐的顶部排出，整个置换过程中氮气一直在发挥置换作用，依次将前面球罐中的空气赶往后面的球罐中，没有外排浪费，大大减少氮气的使用量；另一方面，多个球罐在同时进行置换，置换的时间可大大缩短。即可大大节约人力和物力，大大降低置换费用，还可使球罐提前投产产生经济效益。
为了确保置换过程的安全和顺畅，在用氮气加压操作时，必须在前面的球罐加压到设计值后方可给其后方相邻的球罐加压；泄压操作时必须在本球罐泄压完成后方可打开其前方相邻的球罐泄压，绝对禁止气体倒流。也就是说加压是从前往后进行操作，泄压是从后往前进行操作。
附图说明
图1为本发明一个实施例的各球罐连接示意图。
具体实施方式
本实施例公开了本公司一次更换储配站四个容积为5000立方米的次高压大型球罐的方法，由于置换作业连续操作的话，需要的操作人员较多，所以本实施例采用白天进行置换操作晚上休息的工作方式。
进行氮气置换操作开始前，将各球罐的排气管上出口阀之前连接压力表和放散阀、管；将各球罐的顶部连接放散阀、管，该放散阀之前的管道上连接压力表；将各球罐底部的排气管与其相邻的后续球罐底部的进气管连通，并将各球罐的进气管和排气管上的进口阀和出口阀均关闭，将第一个球罐的进气管与氮气气源连通。如图1所示。
为了操作的安全性，采用每次加压至表压0.3MPa来进行不外排氮气的连续置换方法。
具体的置换操作如下：
第一天上午：将氮气从第一个球罐底部的进气管输入加压，当该球罐底部排气管上压力表的读数显示为0.3MPa时停止加压，关闭进气管上的进口阀。该球罐内的氮气和空气约需十分钟才能混合均匀（该时间为根据气体分子逸度大小的时间估算值），混合均匀后的气体从该球罐的排气管排入第二个球罐中。
当两球罐内的压力一致后关闭第一个球罐的出口阀，也就是当两球罐排气管上的表压一致时，关闭第一个球罐的出口阀。
第一天下午：给第一个球罐输入氮气加压，当该球罐内排气管上的表压显示为0.3MPa后打开其出口阀继续向第二个球罐加压；当第二个球罐内的压力达到0.3MPa后停止给第一个球罐充氮加压，同时关闭第一个球罐排气管上的出口阀，以防止气体倒流；等待约十分钟后，打开第二个球罐排气管上的出口阀向第三个球罐内排气。
当第二、第三两个球罐排气管上的表压一致时，快速打开第一个球罐排气管上的出口阀，使第一个球罐泄压。
当第一、第二和第三三个球罐内气体的压力均衡时，依次关闭第二个球冠和第一个球罐排气管上的出口阀，这样的关闭顺序主要是防止气体倒流。
第二天：给第一个球罐输入氮气加压，当该球罐排气管上的表压达到0.3MPa后打开其排气管上的出口阀向第二个球罐加压；当第二个球罐压力达到定值时打开第二个球罐出口阀向第三个球罐加压。
当第三个球罐排气管上的表压达到0.3MPa时停止加压，并依次关闭第二个球罐出口阀和第一个球罐出口阀。十分钟后，打开第三个球罐出口阀向第四个球罐排混合气；
当第三、第四个球罐压力平均时打开第二个球罐泄压；
当第二、三、四个球罐压力平均时打开第一个球罐子泄压；
当四个球罐的表压一致时，依次关闭第三个、第二个和第一个球罐的出口阀，以防止气体倒流。
第三天：给第一个球罐输入氮气加压，当第一个球罐的表压达到0.3MPa时打开其出口阀向第二个球罐加压；
当第二个球罐的表压为0.3MPa时打开该球罐的出口阀向第三个球罐加压；
当第三个球罐的表压为0.3MPa时打开该球罐的出口阀向第四个球罐加压。
当第四个球罐的表压为0.3MPa时停止给第一个球罐充氮加压，约十分钟后，打开第四个球罐顶部的放散阀排放。
当第四个球罐的表压小于0.05MPa（微正压）时，打开第三个球罐的出口阀向第四个球罐排气，再由第四个球罐顶部的放散阀放散；以此类推，当第一个球罐的表压小于0.05MPa（微正压）时，关闭第四个球罐顶部的放散阀停止排气；同时依次关闭第三、第二和第一球罐的出口阀。
检查每个球罐的压力，若有低于0.05MPa（微正压）的球罐，则适当加压，确保每个球罐的压力不低于0.05MPa（微正压）。以免晚上温度过低时，球罐内因气体体积收缩产生负压而损坏内部构件。原长沙人工煤制气厂1992年就发生过此事故，损失近30万元。
第四天：给第一个球罐输入氮气加压，当第一个球罐的压力达到0.3MPa时打开其出口阀给第二个球罐加压；依此类推，当第三个球罐的压力达到0.3MPa时打开其出口阀给第四个球罐加压。当第四个球罐的压力达到0.3MPa时停止给第一个球罐充氮加压，并依次关闭第三、第二和第一个球罐的出口阀。
约十分钟后，依次打开第四个球罐顶部的放散阀、第三、第二和第一个球罐的出口阀排气。当第四个球罐的表压接近于零时，先启动氮气给第一个球罐加压，再关闭第四个球罐顶部的放散阀；当第四个球罐的表压达到0.05MPa（微正压）时，停止加压，并依次关闭第三、第二和第一个球罐的出口阀，保证球罐过夜安全。
第五天：依照上述阀门的开关顺序对四个球罐加压，当第四个球罐的表压达到0.3MPa时停止加压。依次关闭第三、第二和第一个球罐的出口阀。
等待约十分钟后，在各球罐排气管上的取样处检测罐内气体中的氧含量，小于1％为合格。
理论上经过上述氮气加压置换过程，第一个球罐内气体的氧含量应小于0.1％；第二个球罐内气体的氧含量小于0.8％；第三个球罐内气体的氧含量应小于1.5％；第四个球罐内气体的氧含量应小于2.2％；虽然第三、第四球罐内氧含量高于1.0％，但只要将第一和第二个球罐内的气体逐步经过第三、第四球罐后排放，第三、四个球罐内的氧含量会逐步降低，检查至合格为止。或者对第三、第四个球罐进行一次加压处理，亦可使其氧含量合格。根据工艺要求保留待用以防止负压，待需要用天然气置换氮气时再放散排气。燃气罐置换后其内氧含量≤1%为行业标准。
当球罐投产时，继续用天然气置换氮气即可，其操作程序和氮气置换空气相同。这样，四个球罐的整个氮气置换空气、天然气置换氮气的全过程时间不超过十二天（白天作业，晚上休息）。
因从第一个球罐加压置换开始，其氮气从进入后直到第四个球罐排出，充分发挥了氮气在球罐内的置换作用。本实施例对四个球罐采用串联加压置换的方法，节约氮气近二十万立方米，价值二十四万元；节约天然气近二十万立方米，价值五十万元；加快置换时间一个月，算上交通、人员工资、后勤服务、协调费用等，该方法为公司节约资金近一百万元。且当时是十一月底，气温低，市场用气为高峰期，公司供气压力情况相当严峻。储配站的四个球罐提前一个月能在关键时刻及时投产运营，为公司保证长沙市场正常用气提供了保证。为此，投产置换小组获得了新奥控股集团的特殊嘉奖。
第一个球罐加压后的表压设计值根据球罐的数量及设计的置换次数确定。