造氣工段蒸汽系統水擊原因及處理措施

向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門448150)

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造氣工段蒸汽系統水擊原因及處理措施

向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門448150)

0 前言

水擊是指在封閉的管道或設備內液體流速突然變化引起的壓力急劇變化或波動，是封閉管道或設備中的一種非定常壓力流。在造氣生產中，一般指蒸汽管道或設備內存在低溫冷凝水，因高溫蒸汽遇低溫冷凝水時亦迅速冷凝成水，造成設備或管道內出現局部真空，周圍蒸汽瞬時高速進入真空區，使管道或設備內流體壓力瞬時增加到正常壓力的數倍，管道或設備因遭受反復劇烈沖擊而發生振動和發出聲響，嚴重時可導致管道、管道附件或設備的損壞，嚴重威脅造氣工段的安全生產。

合成氨裝置自2016年開車以來，造氣工段蒸汽系統曾發生多起水擊事故，湖北新洋豐合成氨廠針對不同水擊事故采取正確處理及預防措施，現在基本消除了水擊事故的發生?，F將幾起典型的水擊事故發生的原因、處理方法及預防措施總結如下。

蒸汽工藝流程：45 t/h灰渣發電鍋爐所產的0.8 MPa，200 ℃蒸汽與35 t/h吹風氣潛熱回收鍋爐所產的0.9 MPa，230 ℃蒸汽分別經不同管道進入造氣分汽缸，一部分蒸汽經汽輪機帶動風機做功后直接進入各單元蒸汽緩沖罐；另一部分蒸汽經自調閥減壓后進入二次蒸汽總管，經自調閥再次減壓后進入各蒸汽緩沖罐(每2臺造氣爐共用1臺蒸汽緩沖罐)；造氣爐夾套副產的115 ℃蒸汽經汽包(每2臺造氣爐共用1臺汽包)、顯熱回收器(第1～3單元共有12臺造氣爐，每4臺造氣爐共用1臺；第4單元僅有13#和14#造氣爐共用1臺顯熱回收器)上部熱管與煤氣換熱后(蒸汽溫度上升至220 ℃)進入蒸汽緩沖罐，然后進入各單元蒸汽總管，最后經各造氣爐蒸汽閥門控制后進入造氣爐參與氣化反應。

1 蒸汽總管水擊

(1)事故經過。2007年5月15日13：00，造氣工段經小修后開車時，灰渣發電鍋爐在輸送蒸汽至造氣工段時，造氣工段蒸汽總管及各單元蒸汽緩沖罐發生劇烈水擊，管道及罐體振動劇烈，聲響巨大。

(2)水擊原因。灰渣發電鍋爐產氣初期爐溫較低，蒸汽帶水嚴重；發電鍋爐至造氣工段分汽缸段蒸汽總管暖管(用少量蒸汽對管道進行預熱)時間過短，導淋開啟時間短，管道內冷凝水未全部排出；蒸汽緩沖罐導淋停車期間未開啟，導致罐內冷凝水較多，灰渣發電鍋爐向造氣系統輸送蒸汽時短時間內壓力過高，導致水擊事故發生。

(3)處理措施。提高鍋爐爐溫，減少蒸汽帶水量；降低灰渣發電鍋爐輸送至造氣工段的蒸汽壓力；開啟蒸汽總管及蒸汽緩沖罐全部導淋，待導淋無水外流并冒出大量蒸汽后緩慢提高鍋爐輸送造氣工段的蒸汽壓力，直至蒸汽壓力正常，導淋無水流出后將其關閉。

(4)預防措施。為灰渣發電鍋爐和吹風氣潛熱回收鍋爐輸送至造氣工段的蒸汽總管安裝自動疏水閥；檢修后或短期停車后、2臺鍋爐為造氣工段輸送蒸汽前，需提前打開造氣工段各處導淋疏水，并對蒸汽管道及蒸汽緩沖罐進行充分暖管，暖機后鍋爐緩慢提高輸送造氣工段的蒸汽壓力，直至壓力正常。

2 造氣汽包至顯熱回收器蒸汽管水擊

(1)事故經過。2008年11月2日17:10，造氣工段一單元1#～4#造氣爐提溫制備惰性氣體期間，3#和4#造氣爐共用的A汽包蒸汽出口至顯熱回收器段蒸汽管道發生水擊，導致造氣爐提溫暫停12 min。

(2)事故原因。2008年10月大修期間，A汽包至顯熱回收器段蒸汽管道的導淋未開啟，停車期間管道內蒸汽冷凝成水無法排出。造氣爐提溫期間，3#和4#造氣爐夾套副產約115 ℃蒸汽經A汽包出口進入管道后遇冷凝水發生水擊。

(3)處理措施。打開A汽包出口至顯熱回收器蒸汽管道導淋，排凈管道內冷凝水，并在排出大量蒸汽后關閉導淋。

(4)預防措施。造氣系統停車1 d以上，必須將各單元汽包至顯熱回收器段蒸汽管道導淋開啟；造氣爐提溫期間，需待管道內冷凝水排凈后再關閉導淋。

3 吹風氣潛熱回收鍋爐滿液、蒸汽帶水致造氣蒸汽系統水擊

(1)事故經過。2015年2月6日0:30，造氣巡檢工發現造氣蒸汽分汽缸、部分蒸汽管道及7#和8#造氣爐所共用的E蒸汽緩沖罐發生嚴重水擊事故，振動特別劇烈，聲響特別巨大，持續時間近3 h。

(2)事故原因。2015年2月5日C班，吹風氣潛熱回收工段鍋筒進水自調閥故障，無法對軟水流量進行自動調節而導致滿液，鍋筒液面計無顯示，操作工未經正確分析，錯誤判斷認為鍋筒無水，加開1臺脫氧泵為鍋筒供水，導致大量軟水隨蒸汽帶入造氣分汽缸，遇灰渣發電鍋筒輸送至造氣工段的200 ℃高溫蒸汽后發生水擊；隨后，軟水被蒸汽帶到各單元蒸汽管道及蒸汽緩沖罐，在管道及蒸汽緩沖罐內發生嚴重水擊。

(3)處理措施。立即停造氣風機所配置汽輪機(汽輪機在分汽缸溫度低于200 ℃時已停，不停亦會發生水擊而損壞氣缸)，將吹風氣潛熱回收鍋筒液位降至1/2處；拆開吹風氣潛熱回收工段、造氣工段所有蒸汽系統內管道、設備的導淋進行排水(E蒸汽緩沖罐排水4 h、分汽缸及其他蒸汽緩沖罐排水約3 h后無水流出)，待各處導淋均無水流出后恢復并關閉，隨后各項工藝參數逐漸恢復正常，造氣爐恢復正常制氣。

(4)預防措施。加強對操作工技能培訓及交接班管理，嚴格控制造氣汽包、吹風氣潛熱回收鍋筒液位在液面計1/2～2/3處不超標，對不正常現象應高度重視并正確分析判斷和及時處理。

4 造氣汽包至顯熱回收器間蒸汽管道未暖管導致水擊

(1)事故經過。2016年3月22日10：30，造氣工段13#和14#爐所共用G汽包出口至顯熱回收器段蒸汽管道發生嚴重水擊，持續時間長達10 min，管道振動劇烈，聲響巨大。

(2)事故原因。因限量生產，13#和14#造氣爐長期停爐未啟用，2臺造氣爐所共用的G汽包至2臺造氣爐夾套的軟水閥門以及該汽包至顯熱回收器的蒸汽出口閥門均已關閉(2臺造氣爐夾套分別由1臺汽包下部2只Φ50 mm截止閥控制進水，2臺造氣爐夾套副產蒸汽由同1臺汽包下部2只Φ50 mm閘板閥后進入汽包，再經汽包頂部1只Φ100 mm蒸汽出口閥去單元顯熱回收器換熱)。3月22日10:30，操作工開啟13#造氣爐的夾套蒸汽出口閥為該爐夾套試漏，同時打開G汽包頂部蒸汽出口閥時，因汽包至顯熱回收器段蒸汽管未經暖管，13#和14#爐所共用的G蒸汽緩沖罐內高溫蒸汽(210 ℃)倒流至該管道內，遇管內冷凝水后發生水擊。

(3)處理措施。迅速開啟G汽包出口蒸汽閥至顯熱回收器段蒸汽管道的導淋，排凈管內冷凝水；關小顯熱回收器蒸汽出口管道進G蒸汽緩沖罐的蒸汽閥，對G汽包至顯熱回收器的蒸汽管道進行充分暖管，直至該段管道導淋排出大量蒸汽后，將顯熱回收器蒸汽出口管道進G蒸汽緩沖罐的蒸汽閥緩慢全開，水擊現象隨后消失。

(4)預防措施。停車1 d以上的造氣單元蒸汽系統，輸送蒸汽前必須打開蒸汽管道的導淋，排凈管道內冷凝水，同時對管道進行充分暖管，再緩慢輸送蒸汽至正常壓力。

5 結語

造氣工段全部或單元停車期間，蒸汽系統內管道、蒸汽緩沖罐等必須將導淋打開，排凈管道或設備內冷凝水。鍋爐向造氣工段輸送蒸汽時或造氣向局部管道或設備輸送蒸汽前，應先用少量蒸汽充分暖管、暖機，合格后再緩慢提高蒸汽輸送壓力，直至各處導淋無水排出、無水擊現象發生后再輸送正常壓力的蒸汽，然后關閉各處導淋。風機所配置汽輪機屬于造氣節能降耗重要設備，開車前應確保所用蒸汽溫度在200 ℃以上，壓力在0.6 MPa以上，防止蒸汽帶水；同時開車前應對汽輪機汽缸按規程進行充分暖機，并打開汽缸底部導淋排水，直至汽缸受熱均勻、缸體溫度達到200 ℃以上時，方可緩慢提高進汽壓力直至汽輪機轉速正常，再關小汽缸底部導淋并保持微開，及時排除汽缸內冷凝水，防止汽缸發生水擊。汽輪機停車期間，應保證進口蒸汽管道、出口蒸汽管道及汽缸底部3處導淋完全開啟，防止積水。造氣工段通過制定多種防水擊預案，基本消除了水擊事故的發生，保障了造氣系統生產安全。

2016- 08- 10)