管鵬智，熊國榮，李克營，孫麗榮，郝繼潘，楊志嬌

（中國石油遼陽石化分公司烯烴廠，遼寧遼陽111003）

高壓水射流技術(shù)用于聚乙烯反應(yīng)設(shè)備的清洗

管鵬智，熊國榮，李克營，孫麗榮，郝繼潘，楊志嬌

（中國石油遼陽石化分公司烯烴廠，遼寧遼陽111003）

壓水射流技術(shù)在聚乙烯反應(yīng)設(shè)備清洗施工作業(yè)上的應(yīng)用，改變以往所用的拋光施工方法。既減少了施工所需的時間，又降低了維修成本，同時還可消除以前施工作業(yè)帶來的安全隱患。

高壓水；清洗；管道；在線

0 概述

中國石油遼陽石化分公司烯烴廠聚乙烯車間外循環(huán)（位號11322X）是聚合釜的輔助反應(yīng)設(shè)備，其運(yùn)行好壞直接影響裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量。該系統(tǒng)由30根直管、5根彎管、7根其他管束組成。管束直徑250 mm和300 mm，總長度約260 m。此設(shè)備的結(jié)構(gòu)是夾套管束，管層走物料，夾套走冷卻水。運(yùn)行一段時間后由于物料的性質(zhì)原因，有粘壁現(xiàn)象，必需進(jìn)行清理，才能保證產(chǎn)品產(chǎn)量。早在2004年大檢修期間對管束粘壁的處理是將管束全部拆走，進(jìn)行火燒處理。雖然粘壁物處理干凈了，但火燒處理后的管束部分變形嚴(yán)重（約1/3，有些管束套管開裂，法蘭變形，有些管束內(nèi)層變形鼓包），無法繼續(xù)使用，只有制作新管束更換，費(fèi)用較大。另外這種處理方式?jīng)]有專門的施工場地，只能在廠內(nèi)的一片空地由保運(yùn)人員進(jìn)行施工，安全性無法得到保障，所以這種處理方法不能再繼續(xù)使用。在2007年和2011年檢修時采用拋光處理，將管束全部拆開，用吊車將管束全部吊至地面，再送廠家清理后拋光。2016年6月份利用停車機(jī)會，對外循環(huán)管線采用高壓水射流技術(shù)進(jìn)行清洗。本次清洗為在線，即將所有管束斷口，直管段保留在框架上，其余管束吊裝到裝置現(xiàn)場地面進(jìn)行清洗。不但節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用，而且也消除了在運(yùn)輸過程中帶來的安全隱患。

1 高壓水射流技術(shù)原理

1.1 高壓水射流的概念

所謂高壓水射流，就是通過高壓泵將普通自來水進(jìn)行加壓，使其達(dá)到數(shù)百甚至數(shù)千大氣壓，然后通過孔徑只有1～2 mm的特殊噴嘴，以200～500 m/s極高的速度噴出一股高能量的水流，該水流具有強(qiáng)大的打擊能量，能夠?qū)︿摪暹M(jìn)行切割、鑄件清砂等，同時能夠除去管子內(nèi)壁的各種堵塞物。

1.2 高壓水射流的優(yōu)點

采用高壓水射流技術(shù)具有成本低、質(zhì)量好、速度快、無環(huán)境污染、無金屬腐蝕、應(yīng)用面廣等優(yōu)點。在可持續(xù)發(fā)展占社會發(fā)展主導(dǎo)地位的今天，具有很大的優(yōu)勢。

1.3 高壓水射流清洗技術(shù)工藝特點

可以方便地調(diào)節(jié)水射流的壓力和流量，對清洗物的基體不會造成損傷。二次污染不會出現(xiàn)在高壓水射流清洗過程中，清洗過后，如果沒有特殊要求，不需進(jìn)行相應(yīng)的清潔處理。對形狀、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的物件進(jìn)行清洗時，清洗工作不受空間狹窄、環(huán)境惡劣的影響和制約。通過高壓水射流進(jìn)行清洗，具有速度快，清洗徹底的優(yōu)點。例如：下水管道清通率、清凈率高達(dá)100%和90%；熱交換器的清凈率超過95%；鍋爐除垢率超過95%。

清洗成本只有化學(xué)清洗費(fèi)用的1/3，在清洗過程中，高壓水射流的水流比較細(xì)，進(jìn)行連續(xù)噴射時，耗水量為1.8～4.5 m3/h，功率為35～90 kW，節(jié)能效果非常理想。高壓水射流清洗應(yīng)用范圍廣。不管是管道和容器內(nèi)腔，還是設(shè)備表面，只要水射流能夠直接射到的部位，都可以使污染物迅速脫離粘結(jié)的母體。高壓水射流清洗與化學(xué)清洗相比，不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，同時不會對環(huán)境構(gòu)成污染，作業(yè)區(qū)的空氣粉塵通過水射流物化后還能夠進(jìn)一步降低濃度，對環(huán)境起到保護(hù)的作用。

2 高壓水射流清洗設(shè)備現(xiàn)場改造情況

通過實驗，傳統(tǒng)的高壓水清洗設(shè)備為單孔噴射，只能進(jìn)行單點清洗，清洗不均勻，想要清洗的比較徹底，工期勢必要延長。而且現(xiàn)場直管段管束每段長度6 m，管束中間部分無法清洗到（圖1）。

圖1 傳統(tǒng)水槍清洗效果

因此，本次清洗設(shè)備采用高壓軟管安裝噴射角為60°的后6噴頭。清洗時水壓為1000 kg，高壓水帶噴頭旋轉(zhuǎn)形成傘狀射流區(qū)，向周邊結(jié)垢噴射，靠噴射反力自動前進(jìn)，清除污垢。由于管束直徑250 mm和300 mm，高壓軟管較細(xì)，導(dǎo)致噴射過程中，噴頭在管線內(nèi)擺動，難以控制。經(jīng)車間技術(shù)人員與施工方共同研究設(shè)計，在清洗噴頭附近的槍桿上安裝起導(dǎo)向和支撐作用的滾輪與管內(nèi)壁相接觸。清洗施工時，依靠噴射反力推動滑車在管線內(nèi)壁行走，確保噴頭處于管線中心部位，徹底解決了上述問題。

3 聚乙烯反應(yīng)設(shè)備清洗效果對比

按照外循環(huán)生產(chǎn)量1.5 t/h，產(chǎn)品平均凈利潤每噸0.22萬元計算。拋光清理方式，工期30 d，施工費(fèi)用46.3萬元，清理比較徹底，無需更換備用管束。高壓水射流清洗方式，工期15 d施工費(fèi)用19.5萬元，清理比較徹底，無需更換備用管束。2種清洗方式對比，施工費(fèi)用相差約145.6萬元。直管段和彎頭清洗前后對比照片見圖2、圖3。

圖2 直管段清洗前后對比照片

圖3 彎頭清洗前后對比照片

4 結(jié)束語

高壓水射流清洗技術(shù)作為一種成熟的清洗技術(shù)應(yīng)用于石化行業(yè)，改變了本裝置多年以來對反應(yīng)設(shè)備的清洗方式。高壓水射流清洗在清洗效果與效率、清洗成本、以及環(huán)保等方面具有無可比擬的優(yōu)勢，其在化工裝置上的應(yīng)用是必然趨勢。

［1］薛勝雄.高壓水射流技術(shù)工程［M］.合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2006.

［2］丁圣銀.水射流現(xiàn)狀研究機(jī)發(fā)展趨勢［D］.江蘇大學(xué)，2006.

［3］李強(qiáng).超高壓磨料水射流切割噴嘴的結(jié)構(gòu)研究［D］.蘭州理工大學(xué)，2011.

［4］何冬花.高壓水射流技術(shù)簡述［J］.價值工程，2014.

〔編輯 利文〕

TH17

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10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.02.24