董致錄

(中沙(天津)石化有限公司, 天津 300270)

生產(chǎn)與應(yīng)用

工業(yè)蒸汽管道吹掃實(shí)踐

董致錄

(中沙(天津)石化有限公司, 天津 300270)

在工業(yè)蒸汽管道吹掃過(guò)程中，吹掃方案要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，臨時(shí)措施準(zhǔn)備工作應(yīng)充分，吹掃的最低流量是保證吹掃質(zhì)量的必要條件，減低壓力、提高溫度、合理的管道清洗可以降低消耗，提高工作效率。通過(guò)應(yīng)用吹掃倍率K計(jì)算最低吹掃蒸汽流量，并結(jié)合實(shí)踐探討工業(yè)蒸汽管道吹掃的實(shí)施過(guò)程。

蒸汽管道; 吹掃參數(shù); 問(wèn)題措施

近年來(lái)，隨著大型石油化工、工業(yè)園區(qū)公用工程島項(xiàng)目的增多，工業(yè)蒸汽遠(yuǎn)距離輸送越來(lái)越普遍，并且呈現(xiàn)出壓力、溫度越來(lái)越高，管徑越來(lái)越粗，蒸汽品質(zhì)越來(lái)越高的趨勢(shì)，為此對(duì)工業(yè)蒸汽管道的吹掃越來(lái)越受到項(xiàng)目建設(shè)的重視。在國(guó)內(nèi)，對(duì)于工業(yè)蒸汽管道的吹掃工作國(guó)標(biāo)、企標(biāo)都有規(guī)范的闡述，但在實(shí)際工作中可操作性不強(qiáng)。筆者以某石化100萬(wàn)t/a乙烯項(xiàng)目為模板，闡述工業(yè)蒸汽管道吹掃及問(wèn)題解決。

1 蒸汽管道吹掃的要求

1.1 蒸汽管道吹掃的目的

新安裝的工業(yè)蒸汽管道、高品質(zhì)蒸汽管線維修后，均要進(jìn)行蒸汽吹掃清除管內(nèi)的雜物，鐵銹和焊渣等，為機(jī)組、加熱設(shè)備的安全長(zhǎng)周期運(yùn)行提供可靠保障。

1.2 蒸汽管道吹掃依據(jù)

某石化100萬(wàn)t/a乙烯區(qū)外工程的有關(guān)蒸汽系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)、管道施工圖紙； GB50235-2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》[1]。

1.3 蒸汽管道吹掃驗(yàn)收

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB50184-2011《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[2]，見(jiàn)表1。

表1 蒸汽管道吹掃打靶驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

(1) 靶板宜用拋光的或光滑的鋁板制作，靶板厚度不應(yīng)小于6mm，寬度不應(yīng)小于汽管內(nèi)徑的10%，長(zhǎng)度宜大于排汽管內(nèi)徑。

(2) 最終驗(yàn)收的靶板應(yīng)做好標(biāo)識(shí)，并應(yīng)妥善保管。

(3) 蒸汽吹掃合格的管道在投入運(yùn)行前，應(yīng)按設(shè)計(jì)文件的規(guī)定進(jìn)行系統(tǒng)封閉。

(4) 設(shè)備有特殊要求執(zhí)行其規(guī)定。

2 蒸汽管道吹掃應(yīng)具備的條件[3]

2.1 吹掃方案制定并批準(zhǔn)

蒸汽吹掃一定要設(shè)立指揮組，明確指揮長(zhǎng)；要設(shè)立管道檢查組定期巡檢，施工組和操作組；各組職責(zé)已明確，吹掃方案經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并熟知內(nèi)容；吹掃的臨時(shí)管線、消音器、打靶管線等設(shè)施安裝完畢；吹掃用的對(duì)講機(jī)、指揮旗、交通工具等工器具已到位并完好；吹掃汽源穩(wěn)定并持續(xù)供給。

2.2 管道清洗

對(duì)于長(zhǎng)距離的蒸汽管線，吹掃的蒸汽消耗、人力投入很大，近幾年對(duì)長(zhǎng)距離、大口徑蒸汽管道，在吹掃前進(jìn)行化學(xué)清洗可以除去鐵銹、部分焊渣及飛濺物，PIG管道清洗技術(shù)應(yīng)用節(jié)能降耗，提高效率效果更明顯。

2.3 蒸汽管道吹掃前應(yīng)組織設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)、吹掃工作組進(jìn)行聯(lián)合檢查

要檢查管線、管件的質(zhì)量證明文件；要檢查施工記錄、驗(yàn)收文件，管線試壓合格；要檢查蒸汽管道上的固定管托、滑動(dòng)管托、∏型補(bǔ)償彎、旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器、管線、管件等設(shè)施安裝正確；要在在滑動(dòng)管托的滑板上畫(huà)上線以便核定滑動(dòng)的距離等。

2.4 吹掃蒸汽流量計(jì)算

蒸汽吹掃效果取決于吹掃力，吹掃力等于吹掃蒸汽的質(zhì)量流量和速度增量的乘積，或者說(shuō)等于動(dòng)量變化率，蒸汽的速率既與質(zhì)量、流量有關(guān)，也與蒸汽的比容有關(guān)，在一定的壓力下，過(guò)熱蒸汽的比容取決于溫度，要保證吹掃效果，必須是流量與流速并重，使吹掃力高于額定進(jìn)行工況下蒸汽對(duì)管道內(nèi)壁的沖刷力[3]。

對(duì)于設(shè)計(jì)好的蒸汽管道，額定運(yùn)行參數(shù)流量、壓力、溫度是已知的，沖刷力為額定流量和額定蒸汽參數(shù)下(壓力、溫度)相應(yīng)的流速之積表示。

即： Fo=Go×Co

而 ：Co =Go×Vo /S

一般吹掃汽源，壓力、溫度是可控、可知的，吹掃力為吹掃蒸汽量與對(duì)應(yīng)參數(shù)(壓力、溫度)下相應(yīng)速度的乘積表示。

即: F1=G1×C1

將吹掃力與的沖刷力比值K定義為吹掃倍率。

即K= G1×C1/Go×Co

當(dāng)K=1時(shí)可以計(jì)算出最低吹掃蒸汽量。通過(guò)以上公式可以導(dǎo)出最低吹掃蒸汽量：

理論上吹掃倍率K等于1就能滿足吹掃要求，由于蒸汽吹掃有壓力、溫度損失，要保證整個(gè)管道每一點(diǎn)K等于1是不可能的。實(shí)踐中選擇吹掃倍率在K≥1.1～1.5，超高壓蒸汽管道(>10.0MPa (G))吹掃倍率K選擇1.5，高壓蒸汽管道(6.4～10.0MPa (G))吹掃倍率K選擇1.3，中壓蒸汽管道(1.6～6.4MPa (G))吹掃倍率K選擇1.2、低壓蒸汽管道(<1.6MPa (G))吹掃倍率(K)選擇1.1[4]。

2.5 蒸汽管道吹掃壓力、溫度的選擇

蒸汽管道吹掃一般分為四個(gè)步驟進(jìn)行，暖管→升壓→吹掃→檢驗(yàn)(打靶或白漆板)→冷卻(剝皮)。蒸汽管道制造完成后內(nèi)壁有一層氧化皮，這層氧化皮黏附在管道內(nèi)表面，要靠升、降溫的剝皮才能夠?qū)⑵鋭冸x。管道吹掃過(guò)程中始端蒸汽壓力一般控制在額定壓力的50%～100%，檢驗(yàn)、冷卻(剝皮)之前約2h將壓力升至額定壓力。吹掃時(shí)的蒸汽溫度以不高于管道設(shè)計(jì)溫度為準(zhǔn)，過(guò)熱的蒸汽能夠使比容增加，流速增大，吹掃效果會(huì)好，但刻意追求過(guò)高的溫度反而造成熱量的浪費(fèi)。

3 蒸汽吹掃實(shí)例

現(xiàn)以某石化100萬(wàn)t/a乙烯工業(yè)蒸汽管道吹掃為實(shí)例，闡述3.5MPa (G)蒸汽管道吹掃及問(wèn)題解決。

3.1 蒸汽吹掃方案制定及培訓(xùn)

蒸汽吹掃方案已制定，內(nèi)容包括組織機(jī)構(gòu)，人財(cái)物的計(jì)劃，吹掃最低流量計(jì)算，升壓速度的確定，檢測(cè)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，安全、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及措施，應(yīng)急預(yù)案制定。方案對(duì)所有參加吹掃的人員已培訓(xùn)，參加吹掃人員已明確職責(zé)。

3.2 吹掃蒸汽流量的確定

根據(jù)確定的吹掃倍數(shù)，吹掃汽源的壓力和溫度計(jì)算在50%～100%額定參數(shù)下的最低吹掃汽量，最低吹掃汽量是滿足吹掃力大于沖刷力的條件。低壓、高溫吹掃能達(dá)到事半功倍的效果，通過(guò)減溫減壓器實(shí)現(xiàn)此條件，如果沒(méi)有減溫減壓器通過(guò)加裝吹掃閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，減壓后條件以不超過(guò)管道額定溫度為宜，特意的升溫也存在浪費(fèi)蒸汽的現(xiàn)象，某石化100萬(wàn)噸/年乙烯蒸汽管道設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2，根據(jù)吹掃倍率K計(jì)算的吹掃流量見(jiàn)表3。

表2 某石化100萬(wàn)t/a乙烯蒸汽管道設(shè)計(jì)參數(shù)

表3 根據(jù)吹掃倍率K計(jì)算的吹掃流量

3.3 蒸汽管網(wǎng)的升壓

表4 升壓速度表

吹掃時(shí)對(duì)于蒸汽管網(wǎng)的升壓要按不同的梯度進(jìn)行，每達(dá)到一個(gè)梯度檢查組要沿管網(wǎng)檢查管托、法蘭及膨脹等在正常狀態(tài)。檢查中發(fā)現(xiàn)移動(dòng)管托防超出范圍，固定管托脫落、新型旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器另一面部動(dòng)作導(dǎo)致管線失穩(wěn)情況等, 升壓速度見(jiàn)表4。

3.4 蒸汽吹掃的暖管

蒸汽吹掃的暖管主要是為了減少管道熱應(yīng)力，防治水擊，保護(hù)管道，暖管是必須嚴(yán)格控制管道的升壓速率，直到管道壁溫超過(guò)管道內(nèi)蒸汽的飽和溫度方可提升壓力。高壓蒸汽以上的主管道最好設(shè)計(jì)DN50的導(dǎo)淋，DN25的導(dǎo)淋很容易堵塞。按資料介紹冷卻時(shí)達(dá)到環(huán)境溫度，這樣耗時(shí)太長(zhǎng)，建議冷卻到小于100(℃)即可, 3.5MPa(G)蒸汽管線吹掃時(shí)間見(jiàn)表5。

表5 3.5MPa(G)蒸汽管線吹掃時(shí)間表

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)吹掃倍率可以計(jì)算出吹掃最低蒸汽量；降壓、高溫吹掃事半功倍；PIG管道清洗可以降低消耗、提高效率。

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB50235-2010工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范[S].北京： 中國(guó)計(jì)劃出版社, 2011.

[2] 中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)化工分會(huì).GB50184-2011工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2011.

[3] 鄭 勇.關(guān)于工業(yè)蒸汽管道的吹掃[J].化學(xué)工程與工業(yè)技術(shù)，2007，28(5)51-53.

符號(hào)說(shuō)明：

PIG：清管器

Fo：沖刷力(N)

Go：額定流量(kg/s)

Co：額定參數(shù)下相應(yīng)的流速(m/s)

Vo：在額定壓力(絕對(duì)大氣壓)和額定溫度℃下的比容(m3/kg)

F1：吹掃力(N)

G1：吹掃最低蒸汽量(kg/s)

C1：吹掃最低流量參數(shù)下相應(yīng)的流速(m/s)

V1：在吹掃壓力(絕對(duì)大氣壓)和額定溫度℃下的比容(m3/kg)

S：管道截面積(m2)

(本文文獻(xiàn)格式：董致錄.工業(yè)蒸汽管道吹掃實(shí)踐[J].山東化工，2017，46(08)：95-97.)

Practice of Industrial Steam Pipeline Purging

DongZhilu

(SINOPEC SABIC TianJin Petrochemical Company Limited，Tianjin 300270,China)

In the process of industrial steam pipeline purging, Sweep programs need to go through training, temporary measures should be fully ready to work, the minimum flow blow sweep is necessary to ensure the quality of the purge, reducing the pressure, raising the temperature and cleaning the pipeline can reduce the consumption and improve the work efficiency. Through the application of purge rate K to calculate the minimum purge steam flow, combined with practice to explore the implementation process of industrial steam pipeline purge.

steam pipeline; purge parameter; problem measure

2017-03-01

董致錄(1963—)，甘肅蘭州人，中沙(天津)石化公司，工程師，主要從事HSE管理。

TQ055

A

1008-021X(2017)08-0095-03