摘 要：本文透過對天然氣球罐幾種置換方案介紹、分析和對比，並以學堂堡儲配站天然氣球罐置換爲例介紹，說明天然氣球罐可用天然氣直接"置換"方法。
隨着城市燃氣事業的迅速發展，爲解決天然氣供氣不均勻性即日負荷調峯問題，根據重慶的天然氣資源、實際環境條件和多年的實踐經驗證明，一般在儲配站按要求宜設定多臺球型儲罐。目前，重慶燃氣有限責任公司共建設了19檯球罐，幾何容積共23，600m3。同時爲滿足逐年用氣量增加的趨勢，還計劃在江北區溉瀾溪頭塘建造6臺（每臺幾何容積爲10000m3）球罐的大型儲配站。按照國家質量技術監督局頒佈的《壓力容器安全技術監察規程》的要求，公司每年都有球罐開罐檢查的任務，它包括超聲波或磁粉探傷、射線照相檢查、測厚和球罐表面的防腐處理等工作。並對有缺陷部位進行維修，檢查合格後需對球罐進行強度和嚴密性試驗；試壓合格後再對球罐進行置換。球罐置換首先要確保球罐的自身安全；其次是確保第一次由球罐中供出的燃氣能滿足用戶的使用要求。球罐置換是一項危險性的工作，若置換方案選擇不當或操作失誤，均可能發生惡性事故造成慘重損失。爲此，球罐置換的安全問題顯得特別重要；其次，球罐置換還應考慮經濟問題，若方案不當將造成置換工作量大，費用高。用什麼安全、經濟的`方法將罐內的空氣置換到允許標準，這是一個值得探討的問題。對此發表一些看法和意見，僅供參考。
根據目前的技術水平和儲配站的具體情況，球罐的置換方案一般有如下三種方法可以採納。
1 惰性氣體置換法
用惰性氣體先置換球罐裏的空氣，再用天然氣置換球罐裏的惰性氣體。即把惰性氣體作爲置換中間介質，這裏所說的"惰性氣體"是指既不可燃又不可助燃的無毒氣體。如氮氣（N2或液氮）、二氧化碳（CO2）、煙氣等，均可以採用。
此法具體操作過程是先將惰性氣體充滿球罐，加壓到一定程度置換出空氣，直至罐時惰性氣體的濃度達到預定的置換標準爲止；然後再以燃氣充滿球罐，同樣加壓到一定程度置換出惰性氣體，從而完成置換程序。此法操作複雜、煩瑣反覆進行兩次換氣，不僅耗用大量惰性氣體還耗用大量的燃氣發生費用較高，其換氣時間長，工作量大，既不經濟且費事。但是它可以確保進人罐內的燃氣不會與罐內空氣接觸，不會形成具有爆炸的混合氣體。因此此法可靠性好，安全係數高，成功性大。對於本身有制氣（惰性氣體）手段和條件的工業、燃氣行業普遍採用這一成熟的傳統置換方案。
2 水置換法
用水先置換球罐裏的空氣，再用天然氣置換球罐裏的水。即把水作爲置換中間介質。
此方法操作過程是先將球罐灌滿水以水排盡罐內空氣，然後再排掉水同時充入燃氣，待罐內水排盡時天然氣也充滿，置換就完成了。因爲此法不但確保了進入罐內的天然氣不會與罐內空氣接觸，不會產生具有爆炸性的混合氣體，絕對安全可靠；而且水比其它惰性氣體便宜得多，也很容易解決。而對於儲配站內一般都設定了消防水池（栓）、消防泵房，充足的儲水量以及配備的雙電源等，這些給水置換帶來了良好的條件。若是將置換工作安排在球罐的強度（水）試壓會格後進行，即排水的同時進行充氣置換，那更是一件很經濟的事情。因此此法具有安全可靠、成功率高、操作簡單、置換週期短、費用低和還可多臺罐連續置換等優點。但是它要求球罐基礎條件較好，即球罐基礎（基座）可承擔置換重量，同時置換用水浪費較大，對於1000m3以上球罐置換，考慮到球罐基礎條件（因球罐投運多年）和置換用水量因素，一般不宜採用此法。
3 燃氣直接置換法
此法操作過程是直接將燃氣緩慢通人球罐替換出空氣，從而達到置換目的。其置換示意如圖1所示。
當置換到一定程度時，從排空管的採樣口取樣，透過氣相色譜儀進行分析，可以確定空氣達到預定的置換標準，置換宣告結束。
此方法的特點是比較簡便也較經濟，但是具有一定的危險性。因爲在置換過程中，球罐裏必然要產生燃氣與空氣的混合氣體，並且要經歷爆炸極限範圍。對於純天然氣來講，它的爆炸極限爲5～15％，再考慮到其混合的不均勻性，天然氣含量45％以下均應視爲危險區，遇火源，就要發生爆炸。爲此必須嚴格控制，採取各種安全措施，確保無火種，才能安全地渡過其"危險區"。