趙萬(wàn)慶，谷 陽(yáng)，周家成，周 琳，張成龍

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化公司乙烯廠，新疆 獨(dú)山子 833699)

某乙烯裝置的蒸汽系統(tǒng)由超高壓蒸汽系統(tǒng)、高壓蒸汽系統(tǒng)、中壓蒸汽系統(tǒng)和低壓蒸汽系統(tǒng)組成。不同壓力等級(jí)的蒸汽可作為超高壓蒸汽透平和高壓蒸汽透平的驅(qū)動(dòng)蒸汽、換熱器的加熱熱源、伴熱系統(tǒng)的熱源，還可起到維持稀釋蒸汽壓力的工藝作用。由于蒸汽系統(tǒng)具有高溫、高壓的特點(diǎn)，因此，裝置運(yùn)行中多余蒸汽的排放和蒸汽安全閥異常起跳后大量蒸汽的對(duì)空排放都會(huì)使蒸汽在短時(shí)間內(nèi)從泄放管線中噴射出來(lái)，并沿泄放管線向外擴(kuò)散，導(dǎo)致蒸汽壓力迅速減小至常壓、體積迅速膨脹。噴射的蒸汽與液化的凝液以及吸入的空氣三者之間相互作用產(chǎn)生劇烈碰撞并發(fā)出高頻的噪音【1-2】，同時(shí)對(duì)蒸汽泄放管線產(chǎn)生沖擊形成極大振動(dòng)和噪音，為此在安全閥排出管線設(shè)置有消音器。不同壓力等級(jí)的蒸汽通過蒸汽消音器消音后，均可有效降低現(xiàn)場(chǎng)噪音，達(dá)到工業(yè)企業(yè)噪音標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1 蒸汽放空消音器運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 乙烯裝置蒸汽放空消音器結(jié)構(gòu)

乙烯裝置蒸汽管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，有大量蒸汽管線。為保證蒸汽管網(wǎng)的運(yùn)行安全，設(shè)置有大量的安全閥。在安全閥的出口管線均設(shè)置有消音器。在蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行暖管操作時(shí)，需要排放大量的蒸汽，因此，暖管線的出口管線也設(shè)置消音器。

乙烯裝置蒸汽具有高溫、高壓、高流速的特點(diǎn)，在排放時(shí)會(huì)因高速氣流流動(dòng)的不穩(wěn)定性產(chǎn)生噪音。噪音具有強(qiáng)度高、頻譜寬、流量大、影響范圍廣的特點(diǎn)，是石油化工行業(yè)中的重要噪聲源【3】。乙烯裝置消音器采用節(jié)流降壓-小孔噴注-阻性吸聲型復(fù)合結(jié)構(gòu)。高壓蒸汽在一級(jí)節(jié)流降壓裝置中由高壓氣體降低為低壓氣體形成各種頻譜的噪聲。由于小孔噴注結(jié)構(gòu)對(duì)低頻噪音的降噪效果好，而對(duì)中、高頻噪音降噪效果差，因此，通過小孔噴注裝置后可降低中、低頻噪音【4】， 而中、高頻噪音降低不明顯。中、高頻噪音與阻性吸聲結(jié)構(gòu)中的高吸聲系數(shù)的防水離心棉相互摩擦， 可將中、 高頻聲能轉(zhuǎn)化為熱能從而降低噪音。通過復(fù)合型消音器后可保證距離消音器1 m處噪音低于85 dB，由此可見，消音器在化工裝置中起著非常重要的作用。

消音器由筒體、降壓裝置、小孔噴注裝置、阻性吸聲材料、附屬接管、防雨帽、設(shè)備吊耳及鞍座、防鳥網(wǎng)等部分組成。消音器結(jié)構(gòu)見圖1 。

消音器防雨帽的作用是防止雨、雪落入消音器內(nèi)部，在消音器內(nèi)部積水、積冰，同時(shí)避免雨、雪在消音器及下部泄放管線內(nèi)集聚形成液封或?qū)е鹿芫€凍凝。酸性的雨水不僅會(huì)腐蝕消音器及下部管線、降低消音器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和高吸聲材料的性能，還會(huì)降低消音效果。而雨、雪在管線內(nèi)集聚或管線凍凝嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響消音器的正常排放，使安全閥起跳后蒸汽無(wú)法及時(shí)排放而導(dǎo)致安全閥泄放線出現(xiàn)超壓爆裂事故。

圖1 消音器結(jié)構(gòu)示意

1.2 蒸汽放空消音器存在的問題

某乙烯裝置地處西北地區(qū)，冬季氣溫長(zhǎng)時(shí)間處于-15 ℃以下，蒸汽系統(tǒng)暖管線進(jìn)行暖管或現(xiàn)場(chǎng)冬季防凍工藝要求都需要保持微量流通。這兩種情況下，都僅有少量蒸汽通過消音器后排空。由于蒸汽流量較小，能量低，少量蒸汽穿過消音器接觸低溫防雨帽后，冷凝形成液滴凝液，從防雨帽滴落至消音器的器壁內(nèi)、外兩側(cè)形成積冰。外側(cè)積冰存在墜落風(fēng)險(xiǎn)，易造成下部的測(cè)量?jī)x表出現(xiàn)波動(dòng)、假顯示或故障，導(dǎo)致乙烯裝置的生產(chǎn)波動(dòng)，同時(shí)還可能對(duì)下部巡檢人員的人身安全造成傷害。消音器內(nèi)部積冰會(huì)造成器壁上的吸聲材料性能下降、蒸汽流通面積降低，在消音器大量排放蒸汽的情況下，其內(nèi)部積水與高速、高壓、高流量的蒸汽形成氣液夾帶，產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，可導(dǎo)致消音器出現(xiàn)撕裂的可能性。因此消音器器壁積冰是北方化工裝置冬季典型的生產(chǎn)隱患。

大部分蒸汽通過防雨帽的四周進(jìn)入大氣環(huán)境，遇低溫環(huán)境形成凝液滴落至地面、平臺(tái)、管線形成積冰，不僅增加了現(xiàn)場(chǎng)工作人員滑跌、積冰墜落傷人的風(fēng)險(xiǎn)和乙烯裝置異常波動(dòng)的可能性，還增大了積冰清理工作量和裝置的維護(hù)成本。通過對(duì)消音器進(jìn)行改造，避免了消音器的器壁結(jié)冰現(xiàn)象，降低了人員受傷、生產(chǎn)波動(dòng)概率以及維護(hù)成本，提高了裝置的生產(chǎn)效益。

2 蒸汽放空消音器防結(jié)冰措施

2.1 維修消音器入口管線閥門

若消音器入口閥門出現(xiàn)內(nèi)漏，可造成蒸汽泄漏至大氣環(huán)境，不僅增加了裝置的能量損失，而且會(huì)造成消音器器壁積冰的隱患。在裝置運(yùn)行過程中應(yīng)及時(shí)排查消音器入口管線閥門的內(nèi)漏情況，具備隔離下線的閥門進(jìn)行離線維修，維修合格后回裝，避免因閥門內(nèi)漏造成消音器器壁出現(xiàn)積冰現(xiàn)象。

2.2 入冬前恢復(fù)蒸汽系統(tǒng)及消音器放空管線保溫或投用伴熱

裝置入冬前對(duì)蒸汽系統(tǒng)及消音器放空管線的保溫進(jìn)行全面檢查，對(duì)前期因拆除或者破損起不到保溫作用的管線、設(shè)備保溫進(jìn)行更換。確保所有管線、設(shè)備的保溫完整、保溫效果良好；對(duì)易產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象的蒸汽放空消音器管線還可增加伴熱，并于入冬之前對(duì)蒸汽放空消音器管線伴熱系統(tǒng)進(jìn)行吹掃、試通排放，確保伴熱管線干凈、通暢，保證冬季伴熱的正常投用。這樣可防止蒸汽盲端或者消音器管線內(nèi)形成冷凝、積水、積冰，能夠保證排放蒸汽時(shí)熱量散失少，有利于保持排放蒸汽溫度，避免在蒸汽消音器防雨罩形成冷凝、結(jié)冰。

2.3 對(duì)消音器器壁進(jìn)行改造

工藝防凍需要排放的少量蒸汽熱量攜帶能力較低，消音器的防雨罩溫度較低，為液滴集聚形成積冰提供條件。通過對(duì)消音器的器壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，提高器壁溫度，消除積冰形成條件，可避免在消音器的器壁周圍形成積冰。

3 蒸汽放空消音器防結(jié)冰改造

在消音器筒體出口邊緣焊接一圈擋板，使消音器防護(hù)罩上冷凝的凝液滴落在擋板上。由于蒸汽排放，流通的蒸汽使消音器筒體和擋板溫度比較高，這樣滴落的凝液就會(huì)在擋板上蒸發(fā)為水蒸氣，不能形成冰柱、積冰。

消音器改造原理見圖2。

乙烯裝置對(duì)部分易產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象的消音器進(jìn)行了改造。在消音器筒體頂部以下約200 mm的器壁外側(cè)焊接1圈寬150 mm、厚3～5 mm、與器壁夾角為30°～45°的向上傾斜成漏斗狀的積水板，使滴下的液滴在擋板內(nèi)聚集，并利用流通的蒸汽加熱器壁，將形成的液滴再次汽化蒸發(fā)。消音器改造前后對(duì)比見圖3。

圖2 消音器改造原理示意

圖3 消音器改造前后對(duì)比

從圖3中可以看出，消音器器壁改造前，器壁及下部支撐結(jié)構(gòu)上形成了大量的積冰，而改造后消音器將凝液的液滴收集后，再次汽化成水蒸氣排放。經(jīng)過多次冬季運(yùn)行實(shí)踐，結(jié)果表明：消音器器壁改造后運(yùn)行情況良好，避免了積冰及冰柱的形成，達(dá)到了預(yù)期的運(yùn)行效果，消除了消音器器壁及支座積冰的隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)乙烯裝置蒸汽放空消音器冬季結(jié)冰的問題，通過完善管線保溫和增加伴熱以及對(duì)消音器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造等措施，有效地解決了北方地區(qū)乙烯裝置消音器冬季運(yùn)行時(shí)結(jié)冰的隱患。對(duì)蒸汽放空消音器器壁的改造達(dá)到了消除積冰的目的，保證了乙烯裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。