高壓水射流技術用于聚乙烯反應設備的清洗

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）

高壓水射流技術用于聚乙烯反應設備的清洗

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）

壓水射流技術在聚乙烯反應設備清洗施工作業上的應用，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（位號11322X）是聚合釜的輔助反應設備，其運行好壞直接影響裝置的產品產量。該系統由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。此設備的結構是夾套管束，管層走物料，夾套走冷卻水。運行一段時間后由于物料的性質原因，有粘壁現象，必需進行清理，才能保證產品產量。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重（約1/3，有些管束套管開裂，法蘭變形，有些管束內層變形鼓包），無法繼續使用，只有制作新管束更換，費用較大。另外這種處理方式沒有專門的施工場地，只能在廠內的一片空地由保運人員進行施工，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月份利用停車機會，對外循環管線采用高壓水射流技術進行清洗。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場地面進行清洗。不但節省了運輸費用，而且也消除了在運輸過程中帶來的安全隱患。

1 高壓水射流技術原理

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行加壓，使其達到數百甚至數千大氣壓，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，該水流具有強大的打擊能量，能夠對鋼板進行切割、鑄件清砂等，同時能夠除去管子內壁的各種堵塞物。

1.2 高壓水射流的優點

采用高壓水射流技術具有成本低、質量好、速度快、無環境污染、無金屬腐蝕、應用面廣等優點。在可持續發展占社會發展主導地位的今天，具有很大的優勢。

1.3 高壓水射流清洗技術工藝特點

可以方便地調節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，不需進行相應的清潔處理。對形狀、結構比較復雜的物件進行清洗時，清洗工作不受空間狹窄、環境惡劣的影響和制約。通過高壓水射流進行清洗，具有速度快，清洗徹底的優點。例如：下水管道清通率、清凈率高達100%和90%；熱交換器的清凈率超過95%；鍋爐除垢率超過95%。

清洗成本只有化學清洗費用的1/3，在清洗過程中，高壓水射流的水流比較細，進行連續噴射時，耗水量為1.8～4.5 m3/h，功率為35～90 kW，節能效果非常理想。高壓水射流清洗應用范圍廣。不管是管道和容器內腔，還是設備表面，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的母體。高壓水射流清洗與化學清洗相比，不會產生有害物質，同時不會對環境構成污染，作業區的空氣粉塵通過水射流物化后還能夠進一步降低濃度，對環境起到保護的作用。

2 高壓水射流清洗設備現場改造情況

通過實驗，傳統的高壓水清洗設備為單孔噴射，只能進行單點清洗，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 傳統水槍清洗效果

因此，本次清洗設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，高壓水帶噴頭旋轉形成傘狀射流區，向周邊結垢噴射，靠噴射反力自動前進，清除污垢。由于管束直徑250 mm和300 mm，高壓軟管較細，導致噴射過程中，噴頭在管線內擺動，難以控制。經車間技術人員與施工方共同研究設計，在清洗噴頭附近的槍桿上安裝起導向和支撐作用的滾輪與管內壁相接觸。清洗施工時，依靠噴射反力推動滑車在管線內壁行走，確保噴頭處于管線中心部位，徹底解決了上述問題。

3 聚乙烯反應設備清洗效果對比

按照外循環生產量1.5 t/h，產品平均凈利潤每噸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 結束語

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

［1］薛勝雄.高壓水射流技術工程［M］.合肥工業大學出版社，2006.

［2］丁圣銀.水射流現狀研究機發展趨勢［D］.江蘇大學，2006.

［3］李強.超高壓磨料水射流切割噴嘴的結構研究［D］.蘭州理工大學，2011.

［4］何冬花.高壓水射流技術簡述［J］.價值工程，2014.

〔編輯 利文〕

TH17

B

10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.02.24