高壓蒸汽從低壓放空應用解析

薛令光

（鄂爾多斯國泰化工有限公司，內蒙古自治區杭錦旗獨貴塔拉工業園區 017418）

高壓蒸汽從低壓放空應用解析

薛令光

（鄂爾多斯國泰化工有限公司，內蒙古自治區杭錦旗獨貴塔拉工業園區 017418）

高溫高壓蒸汽的放空對周圍環境及安全會帶來較大影響。如何避免之前粗放、簡單的放空模式，對煤化工企業的穩定運行意義重大。在低壓蒸汽管網上放空是個不錯的選擇；但實際運用過程中又會存在哪些問題，如何解決面臨的問題需要我們不斷去摸索實踐來改進，不斷地完善，為企業理性發展保駕護航。

高壓蒸汽；2.0MPa蒸汽；放空

伴隨著高壓力等級的工業汽輪機在煤化工發展過程中不斷被應用；其大容量蒸汽在緊急停車的狀況下釋放十分棘手。特別是60 000m3/h及以上等級的內壓縮空分裝置的汽輪機，它的9.0MPa，140 t/h高壓蒸汽在緊急停車狀況下，如何進入低壓蒸汽管網安全釋放。本文結合某煤制甲醇項目的實際情況進行探討。

圖1 9.8MPa蒸汽從2.0管網放空流程圖

1 高壓力等級蒸汽三種放空方式

在當前的煤化工裝置中對這種高等級蒸汽的放空主要有以下三種方式。

第一在高壓蒸汽主蒸汽管網上放空。即在主蒸汽管網上設置一個高壓力等級的放空控制閥門；此閥門有的安裝在空分壓縮機廠房附近由空分來控制，有的則安裝在鍋爐附近由鍋爐根據管網壓力來控制。

第二利用鍋爐本體放空來控制。一般的鍋爐本體上在設計時都有蒸汽放空管線；其管線上裝有兩道電動控制閥門，可用來控制高壓蒸汽主蒸汽管網壓力。

第三是通過減溫減壓裝置，利用低壓力等級蒸汽管網放空閥來放空。在一般的化工系統中都有幾個壓力等級的蒸汽管網，在開車之初低壓力等級蒸汽都是由高壓力等級蒸汽通過減溫減壓制取。所以通過低壓力等級管網放空，只需要在低壓力等級蒸汽管網增加一個足以把這部分蒸汽放空掉的放空閥。在減溫減壓站上設置可迅速打開的減壓閥，通過聯鎖邏輯設計來控制閥門開關以釋放這路高壓蒸汽。內蒙古某甲醇廠高壓蒸汽選擇低壓放空改造的流程見圖1，圈線區域內為新增加的設備及聯鎖邏輯。

其聯鎖工作原理是：（1）當發電汽輪機或空分汽輪機發出跳車信號時，JJ5112B（減溫減壓器閥門）全開，可通過80 t/h高壓蒸汽，PV6906（2.0MPa放空閥，可放空110 t/h蒸汽）失電全開。（2）當PISCA6907壓力低于9.6MPa時，JJ5112B、PV6906閥門關閉。（3）當PISCA6907壓力大于10.08MPa時，JJ5112A/JJ5112B、PV6906閥門打開。（4）當PISCA6906壓力大于2.06MPa時，PV6906閥門打開，PISCA6906壓力小于1.96MPa時，PV6906閥門關閉。

2 高壓蒸汽三種放空方式比較

第一種放空模式的優點是設計簡單，釋放迅速，操控自如，但是其缺點也比較明顯。一是對控制閥門要求高，相應的造價相當高。因為9.0MPa的蒸汽壓力高，溫度高故控制此放空的閥門一般是壓力等級在14MPa以上的電動閥門。如果想要長期安全穩定的保證系統運行，選擇的閥門價格動輒就要百萬元以上。二是放空安裝位置要求必須牢靠，9.0MPa的蒸汽突然放空，其沖擊的反作用力相當大，不亞于一個小火箭發射。如果安裝不牢靠，發生倒塌或管道變形，引發的次生災害很大。三是噪音，如果企業周圍有住戶，很可能引發周圍居民的強烈不滿，甚至遭到投訴。對企業的形象造成惡劣影響，同時也不利于自己員工的身心健康。

第二種放空模式更為簡單，而且使用現有的設備不產生次生費用，但這種運行操控模式對鍋爐損害較大。因為在鍋爐正常運行模式下放空閥門是不允許隨意操作，否則容易造成閥門損壞或內漏，影響鍋爐穩定運行，另外發生泄漏時會增加能耗。從整體的生產考慮，這種放空模式使用較少。

第三種放空模式優點是安全系數高，噪音小，閥門要求等級低且可選范圍廣。同時可利用的設備較多（減溫減壓器在每個化工項目中都有），次生費用較低（只需把的壓力蒸汽的放空閥增大）。缺點是邏輯設計復雜，對設計要求高。目前這種放空模式處于摸索使用階段。

3 高壓力蒸汽從低壓放空存在問題及解決方式

3.1 聯鎖設置存在偏差，容易造成2.0MPa蒸汽管網壓力波動

上述高壓蒸汽低壓釋放的流程中，為盡快釋放減溫減壓器來的蒸汽量，2.0MPa蒸汽放空閥設置為一個兩位控制閥門，造成無法有效控制2.0MPa蒸汽管網壓力。當接到汽輪機跳車信號時，減溫減壓閥和放空閥動作；大量蒸汽從2.0MPa放空閥門放空，2.0MPa蒸汽管網壓力降低。當蒸汽壓力低于1.96MPa時，放空閥門關閉；但是此時高壓蒸汽未必完全減壓過來，會造成2.0MPa蒸汽管網壓力迅速升高。數秒內高于2.06MPa，此時放空閥又全開泄壓，在壓力再次降低到1.96MPa后放空閥又要全關憋壓。如此反復開關閥門，管網壓力來回波動特別大；給使用2.0MPa蒸汽的機組用戶帶來極大的風險。另外還存在在閥門全開放空時，閥門處于失電狀況，手動又無法控制，人為不能較好控制，進一步加劇管網壓力波動。

針對此情況，在機組停車信號聯鎖，減溫減壓閥不變的情況下。把2.0MPa蒸汽放空閥門的控制系統更換為可調節閥門，其聯鎖控制與2.0MPa蒸汽管網壓力關聯；當2.0MPa蒸汽管網壓力高于2.03MPa，閥門打開30%；高于2.06MPa打開50%；高于2.08MPa打開80%；高于2.10MPa全開。當2.0MPa蒸汽壓力低于2.03MPa時閥門關閉到50%；低于2.0MPa時閥門關閉到20%，低于1.96MPa時閥門全關。同時也可手動根據管網壓力調節，有效控制了管網的穩定性。

3.2 2.0MPa放空閥門設置不合理，導致其無法發揮作用

此工藝流程中解決了高壓蒸汽從低壓放空的問題后。處于改造方便的考慮，2.0MPa管網的放空閥門安裝在鍋爐界區閥外的公用管網上，距離減溫減壓器JJ5112A/B將近150m。當某個汽輪機組跳車時，減溫減壓閥迅速打開，大量蒸汽進入2.0MPa蒸汽管網。減溫減壓器后的壓力迅速升高，在大量蒸汽還未到達放空閥位置時；減溫減壓器的安全閥已經超壓起跳。此時由于安全閥不能及時回座，2.0MPa蒸汽管網迅速降低。此時蒸汽的壓力更無法傳導到2.0MPa管網放空閥位置，使其不能動作。由于安全閥因素引起2.0MPa蒸汽管網壓力無法保證，導致后系統機組停車。另外如果當時安全閥未起跳，大量高溫蒸汽會涌入2.0MPa蒸汽管網，還可能導致2.0MPa蒸汽管網超溫，縮短管道使用壽命。

針對此情況，需要縮短減溫減壓器到放空閥的距離。把圖1虛線內的放空閥門及壓力表等移到減溫減壓站的切斷閥后，兩個減溫減壓站蒸汽匯合處，此處距減溫減壓閥10m左右。這樣既保證大量蒸汽及時從2.0MPa蒸汽管網迅速泄出，延長化工副產蒸汽到達放空閥門的距離，可有效保證化工副產蒸汽對2.0MPa蒸汽的使用。另外也由于大量高溫過熱蒸汽從此處放走，避免高溫蒸汽進入管網，引起2.0MPa管網蒸汽超溫。

3.3 減溫減壓閥門易發生故障

化工系統一般是長期穩定運行，非正常的系統停車相對較少。這樣減溫減壓閥門的調節動作頻率雖多，但動作幅度相對較小。那些不經常到達的閥位很容易卡澀，造成在使用中當遇到需要大范圍調整閥門時，由于閥門的卡澀而無法動作，導致減溫減壓器無法發揮作用，從而使本套流程的蒸汽泄壓系統無法正常使用。

針對這一情況需要在正常運行中，每月對減溫減壓器進行切換運行。備用減溫減壓器前后用切斷閥進行隔離，對減溫減壓閥門進行調試，使其在投用后開關靈活可用，確保關鍵時刻發揮作用。

4 結束語

使用低壓管網進行高壓蒸汽泄壓，從原理上來設計、理解相對比較簡單，可在實際的運行中往往會存在各種各樣的問題。但作為一個解決高壓蒸汽泄壓的一個良好思路或理念確實值得不斷探索，總結經驗進行推廣。這一方式不論從成本、環保、安全，還是從對周圍環境的影響來說都值得去做。若通過不斷摸索改進，使其更加完善，更好地發揮作用，對企業的生存和良性發展也是很好促進。

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Xue Ling-guang

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TQ225

A

1003-6490（2017）01-0009-02

2017-01-15

薛令光（1971—），男，北京市人，工程師，主要從事煤化工全廠生產運行管理工作。