淺談煤化工高壓蒸汽管道吹掃

王攀(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

淺談煤化工高壓蒸汽管道吹掃

王攀(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

筆者結(jié)合在伊犁新天煤制天然氣項(xiàng)目全廠工藝管道安裝施工管理實(shí)踐，以此為契機(jī)闡述煤化工項(xiàng)目高壓蒸汽管道吹掃原理、吹掃要點(diǎn)和關(guān)鍵步驟。

高壓蒸汽吹掃關(guān)鍵步驟

隨著我國(guó)工業(yè)化程度不斷提升，蒸汽汽輪機(jī)在石油化工、煤化工等行業(yè)普偏運(yùn)用。蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的大型化和自動(dòng)化程度越來越高，為確保汽輪機(jī)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，要求汽輪機(jī)動(dòng)力蒸汽管道安全可靠。高壓蒸汽管道具有高溫、高壓、高流速的特點(diǎn)，同時(shí)又作為全廠汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)能量，高壓蒸汽管道運(yùn)行的好壞，將直接影響整個(gè)裝置的運(yùn)行。作者結(jié)合在伊犁新天煤制天然氣項(xiàng)目全廠工藝管道安裝施工管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以本項(xiàng)目高壓蒸汽管道吹掃實(shí)際情況，分析和探討煤化工項(xiàng)目高壓蒸汽管道吹掃原理、吹掃要點(diǎn)和關(guān)鍵步驟。

1 工程概況

新天煤制天然氣項(xiàng)目以褐煤為主要原料，由熱電裝置、備煤裝置、氣化裝置、凈化裝置、甲烷化裝置、空分裝置、污水處理及回用裝置、公用工程及輔助設(shè)施等組成。該項(xiàng)目高壓動(dòng)力蒸汽系統(tǒng)涉及熱電、空分、凈化、甲烷化裝置，共計(jì)7套杭汽汽輪機(jī)，空分3套杭汽汽輪機(jī)（入口溫度520℃、壓力8.5Mpa、529.2t/ h）、甲烷化2套杭汽汽輪機(jī)（入口溫度515℃、壓力8.05Mpa、69t/ h），凈化2套杭汽汽輪機(jī)（入口溫度510℃、壓力7.65Mpa、44t/ h）。高壓蒸汽管道設(shè)計(jì)壓力9.81MPa，設(shè)計(jì)溫度540℃，總管設(shè)計(jì)流量726t/h，管道材質(zhì)12Cr1MoVG，熱電裝置出界區(qū)管徑DN450，空分裝置母管DN400，凈化裝置和甲烷化裝置母管DN200，全廠高壓過熱蒸汽管線母管共計(jì)為1728米，現(xiàn)場(chǎng)吹掃時(shí)共設(shè)置7個(gè)吹掃口。

2 吹掃的作用及工作原理

管道在施工的過程中會(huì)有殘留焊渣、內(nèi)壁會(huì)浮銹和其他雜物，直接開車會(huì)影響蒸汽品質(zhì)、損壞汽輪機(jī)葉片和管道儀表元件。吹掃不徹底在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)發(fā)生控制儀表、閥門堵塞而造成系統(tǒng)停車或安全事故發(fā)生。蒸汽吹掃可在線檢驗(yàn)高壓蒸汽管道的膨脹方向，熱位移情況以及各位支吊架的受力情況，同時(shí)對(duì)暴露出的問題及時(shí)采取相應(yīng)的措施整改并消除。

蒸汽吹掃是利用蒸汽在管道中高速流動(dòng)對(duì)固定雜質(zhì)的沖刷力將雜質(zhì)帶走，同時(shí)利用吹掃過程中蒸汽溫度的反復(fù)升降，使依附在管道上的氧化皮、焊渣等雜質(zhì)因與母材管道受熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生脫落，被蒸汽吹出管外。

3 吹掃要點(diǎn)

石油化工、煤化工項(xiàng)目汽輪機(jī)機(jī)組一般分部在各裝置區(qū)內(nèi)，由熱電裝置提供高壓蒸汽，通過蒸汽管道輸送到各界區(qū)用戶。高壓蒸汽管道吹掃總體思路為“分段吹掃”和”總體吹掃”。新天項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工期要求，采取“總體吹掃、分階段實(shí)施”；以全廠高壓蒸汽母管為大系統(tǒng)，各界區(qū)裝置為小系統(tǒng)。將熱電裝置高壓蒸汽管線去空分裝置劃為一個(gè)系統(tǒng)，熱電裝置去凈化、甲烷化裝置劃為另一個(gè)系統(tǒng)；按照母管的吹掃流量要求，同時(shí)吹掃母管以及一條或者幾條支管，以支管的檢驗(yàn)合格反推驗(yàn)證母管的吹掃合格。

3.1 明確吹掃指導(dǎo)原則

（1）采用來自熱電裝置的過熱蒸汽進(jìn)行整體吹掃，高壓蒸汽吹掃汽量由鍋爐通過燃燒控制。空分裝置汽輪機(jī)入口操作參數(shù)為溫度：520±5℃、壓力8.5±0.2MPa、蒸汽流量：176.4t/h、額定流量：198.2t/h。

（2）蒸汽吹掃指令由試車指揮部統(tǒng)一指揮、分階段實(shí)施。熱電至空分、甲烷化、冷凍站整個(gè)管系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行吹掃。將熱電裝置高壓蒸汽管線去空分裝置劃為一個(gè)系統(tǒng)，熱電裝置去凈化、甲烷化裝置劃為另一個(gè)系統(tǒng)；吹掃分兩個(gè)階段進(jìn)行：第一個(gè)階段以空分為主，空分、甲烷化、凈化吹掃口全部打開進(jìn)行吹掃，空分裝置打靶合格，第一階段吹掃結(jié)束；第二階段對(duì)甲烷化、凈化蒸汽管道進(jìn)行吹掃，空分裝置切斷閥關(guān)閉，甲烷化、凈化打靶合格，第二階段結(jié)束。

（3）吹掃采用穩(wěn)壓方式進(jìn)行，蒸汽吹掃一定時(shí)間后，進(jìn)行靶板檢查，吹掃15分鐘后靶板上無鐵銹、污物為合格，質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》。

（4）第一個(gè)階段以空分為主，空分三套汽輪機(jī)高壓蒸汽管道同時(shí)吹掃，同時(shí)打靶（重點(diǎn)檢查121C套汽輪機(jī)靶板），直至所有吹掃口打靶合格，此時(shí)可以確定空分裝置蒸汽管道吹掃合格。

（5）第二階段對(duì)甲烷化、冷凍站蒸汽管道進(jìn)行吹掃，甲烷化、凈化裝置各二套汽輪機(jī)高壓蒸汽管道同時(shí)打靶，直至所有吹掃口打靶合格。

3.2 選擇合理吹掃參數(shù)

吹掃參數(shù)設(shè)置是否合理將直接影響吹掃效果。蒸汽吹掃是利用管內(nèi)蒸汽介質(zhì)流動(dòng)時(shí)的能量沖刷管內(nèi)銹皮雜物,能量越大吹掃效果越好。蒸汽吹掃能量主要取決于蒸汽壓力、溫度、流量、流速等。

（1）按《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：過熱器、再熱器及其管道各段的吹管系數(shù)應(yīng)大于1，通常取1-1.5。

吹管系數(shù)按下式計(jì)算：吹管系統(tǒng)=（吹管時(shí)蒸汽流量）2×（吹管時(shí)蒸汽比容）/（額定負(fù)荷蒸汽流量）2×（額定負(fù)荷時(shí)蒸汽比容）

（2）根據(jù)新天項(xiàng)目熱電鍋爐實(shí)際操作工況，蒸汽出口溫度為300～400℃，取350℃作為溫度計(jì)算點(diǎn)。同時(shí)在實(shí)際吹掃過程中，會(huì)根據(jù)實(shí)測(cè)的流量溫度壓力值來校核吹掃系數(shù)。按照吹管系數(shù)公式計(jì)算，以第一階段空分裝置為例：

汽輪機(jī)帶沖管工具最高壓力：3.5MPa，最高使用溫度：

400℃。由沖管工具最高使用溫度確定吹掃蒸汽溫度為400℃，最高不得超過410℃。經(jīng)計(jì)算高壓蒸汽吹掃源壓力：P≥3.1MPa；吹掃蒸汽比容：0.0914m3/kg。總管額定流量：710t/h，各支管額定流量：196t/h。母管額定工況，溫度：535℃；壓力：9.05MPa；比容：0.0383m3/kg。高壓蒸汽吹掃流量：≥480t/h。

高壓蒸汽母管及主管吹管系數(shù)K值≥1.0。

總管吹管系數(shù)= 480*480*0.0914 710*710*0.0383 =1.1

高壓蒸汽母管流速≥80m/s；A、B套空分流速≥150m/s；C套空分流速≥55m/s。

4 高壓蒸汽管道吹掃關(guān)鍵步驟

（1）施工單位編制吹掃專項(xiàng)方案并上報(bào)業(yè)主、監(jiān)理審批并發(fā)布；以業(yè)主為中心建立吹掃組織結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一指令、分工明確。

（2）業(yè)主聯(lián)合監(jiān)理、施工單位重點(diǎn)檢查高壓蒸汽管道支架、吊架等是否按圖施工，施工質(zhì)量是否滿足國(guó)家規(guī)范要求。

（3）吹掃時(shí)，應(yīng)在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置警戒牌、拉置警戒線，禁止無關(guān)人員進(jìn)入吹掃現(xiàn)場(chǎng)。排氣口前不得站人，以免吹出的雜物飛出傷人，有專人值班以保安全。

（4）蒸汽吹掃前拆除汽輪機(jī)速關(guān)閥，按照汽輪機(jī)圖紙安裝沖管工具。靶板裝置應(yīng)位于便于拆裝的安全地帶，并搭設(shè)臨時(shí)平臺(tái)，靶板架及靶板都應(yīng)裝設(shè)牢固，保證不會(huì)在吹管期間被打飛。

（5）吹掃前管道系統(tǒng)絕熱工程已全部驗(yàn)收合格；為吹掃安裝的臨時(shí)管道，按照正式蒸汽管道的要求進(jìn)行施工，安裝質(zhì)量應(yīng)滿足國(guó)家規(guī)范要求。臨時(shí)管道采用門字型框架和支撐支架，管道與框架之間應(yīng)考慮膨脹間隙，在膨脹方向門字型框架外側(cè)管道上焊接限位塊，防止反力作用使管道反向位移量過大。

（6）排汽管管口應(yīng)朝上傾斜（約30℃）排空，排汽區(qū)域應(yīng)避開建筑物及設(shè)備，吹掃口下方管廊頂部應(yīng)做好防護(hù)，避免吹掃雜質(zhì)污染管道同時(shí)設(shè)置警戒區(qū)。

（7）蒸汽管道吹掃應(yīng)以大流量蒸汽進(jìn)行吹掃，流速不應(yīng)小于30m/s。吹掃前，應(yīng)先進(jìn)行暖管，并應(yīng)及時(shí)疏水。暖管時(shí)，應(yīng)檢查管道的熱位移，若有異常需及時(shí)處理。蒸汽吹掃時(shí)應(yīng)按暖管、加熱、冷卻、再加熱順序循環(huán)進(jìn)行。

（8）靶板常采用銅鏡試片，加工光潔度要求達(dá)到▽6；常用的靶板器結(jié)構(gòu)有法蘭式、直軸式、串軸式及框架式。

5 結(jié)語

高壓蒸汽管道屬于GC1級(jí)壓力管道，具有高溫、高壓特點(diǎn)。蒸汽吹掃時(shí)需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合理吹掃方式和正確的吹掃參數(shù)；嚴(yán)把關(guān)鍵吹掃步驟來總體控制吹掃周期和吹掃質(zhì)量。

[1]楊晉松.伊犁新天煤制天然氣項(xiàng)目高壓動(dòng)力蒸汽吹掃總體策劃石油化工建設(shè)

1672-9323（2015）04-0020-03.

[2]鄭勇.關(guān)于工業(yè)蒸汽管道的吹掃化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)006-7906(2007)05-005-03.

[3]工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范GB50235-2010.