工業蒸汽管道吹掃實踐

董致錄

(中沙(天津)石化有限公司, 天津 300270)

生產與應用

工業蒸汽管道吹掃實踐

董致錄

(中沙(天津)石化有限公司, 天津 300270)

在工業蒸汽管道吹掃過程中，吹掃方案要經過培訓，臨時措施準備工作應充分，吹掃的最低流量是保證吹掃質量的必要條件，減低壓力、提高溫度、合理的管道清洗可以降低消耗，提高工作效率。通過應用吹掃倍率K計算最低吹掃蒸汽流量，并結合實踐探討工業蒸汽管道吹掃的實施過程。

蒸汽管道; 吹掃參數; 問題措施

近年來，隨著大型石油化工、工業園區公用工程島項目的增多，工業蒸汽遠距離輸送越來越普遍，并且呈現出壓力、溫度越來越高，管徑越來越粗，蒸汽品質越來越高的趨勢，為此對工業蒸汽管道的吹掃越來越受到項目建設的重視。在國內，對于工業蒸汽管道的吹掃工作國標、企標都有規范的闡述，但在實際工作中可操作性不強。筆者以某石化100萬t/a乙烯項目為模板，闡述工業蒸汽管道吹掃及問題解決。

1 蒸汽管道吹掃的要求

1.1 蒸汽管道吹掃的目的

新安裝的工業蒸汽管道、高品質蒸汽管線維修后，均要進行蒸汽吹掃清除管內的雜物，鐵銹和焊渣等，為機組、加熱設備的安全長周期運行提供可靠保障。

1.2 蒸汽管道吹掃依據

某石化100萬t/a乙烯區外工程的有關蒸汽系統的基礎設計和詳細設計、管道施工圖紙； GB50235-2010《工業金屬管道工程施工規范》[1]。

1.3 蒸汽管道吹掃驗收

驗收標準執行GB50184-2011《工業金屬管道工程施工質量驗收規范》[2]，見表1。

表1 蒸汽管道吹掃打靶驗收標準

(1) 靶板宜用拋光的或光滑的鋁板制作，靶板厚度不應小于6mm，寬度不應小于汽管內徑的10%，長度宜大于排汽管內徑。

(2) 最終驗收的靶板應做好標識，并應妥善保管。

(3) 蒸汽吹掃合格的管道在投入運行前，應按設計文件的規定進行系統封閉。

(4) 設備有特殊要求執行其規定。

2 蒸汽管道吹掃應具備的條件[3]

2.1 吹掃方案制定并批準

蒸汽吹掃一定要設立指揮組，明確指揮長；要設立管道檢查組定期巡檢，施工組和操作組；各組職責已明確，吹掃方案經過培訓并熟知內容；吹掃的臨時管線、消音器、打靶管線等設施安裝完畢；吹掃用的對講機、指揮旗、交通工具等工器具已到位并完好；吹掃汽源穩定并持續供給。

2.2 管道清洗

對于長距離的蒸汽管線，吹掃的蒸汽消耗、人力投入很大，近幾年對長距離、大口徑蒸汽管道，在吹掃前進行化學清洗可以除去鐵銹、部分焊渣及飛濺物，PIG管道清洗技術應用節能降耗，提高效率效果更明顯。

2.3 蒸汽管道吹掃前應組織設計、施工、生產、吹掃工作組進行聯合檢查

要檢查管線、管件的質量證明文件；要檢查施工記錄、驗收文件，管線試壓合格；要檢查蒸汽管道上的固定管托、滑動管托、∏型補償彎、旋轉補償器、管線、管件等設施安裝正確；要在在滑動管托的滑板上畫上線以便核定滑動的距離等。

2.4 吹掃蒸汽流量計算

蒸汽吹掃效果取決于吹掃力，吹掃力等于吹掃蒸汽的質量流量和速度增量的乘積，或者說等于動量變化率，蒸汽的速率既與質量、流量有關，也與蒸汽的比容有關，在一定的壓力下，過熱蒸汽的比容取決于溫度，要保證吹掃效果，必須是流量與流速并重，使吹掃力高于額定進行工況下蒸汽對管道內壁的沖刷力[3]。

對于設計好的蒸汽管道，額定運行參數流量、壓力、溫度是已知的，沖刷力為額定流量和額定蒸汽參數下(壓力、溫度)相應的流速之積表示。

即： Fo=Go×Co

而 ：Co =Go×Vo /S

一般吹掃汽源，壓力、溫度是可控、可知的，吹掃力為吹掃蒸汽量與對應參數(壓力、溫度)下相應速度的乘積表示。

即: F1=G1×C1

將吹掃力與的沖刷力比值K定義為吹掃倍率。

即K= G1×C1/Go×Co

當K=1時可以計算出最低吹掃蒸汽量。通過以上公式可以導出最低吹掃蒸汽量：

理論上吹掃倍率K等于1就能滿足吹掃要求，由于蒸汽吹掃有壓力、溫度損失，要保證整個管道每一點K等于1是不可能的。實踐中選擇吹掃倍率在K≥1.1～1.5，超高壓蒸汽管道(>10.0MPa (G))吹掃倍率K選擇1.5，高壓蒸汽管道(6.4～10.0MPa (G))吹掃倍率K選擇1.3，中壓蒸汽管道(1.6～6.4MPa (G))吹掃倍率K選擇1.2、低壓蒸汽管道(<1.6MPa (G))吹掃倍率(K)選擇1.1[4]。

2.5 蒸汽管道吹掃壓力、溫度的選擇

蒸汽管道吹掃一般分為四個步驟進行，暖管→升壓→吹掃→檢驗(打靶或白漆板)→冷卻(剝皮)。蒸汽管道制造完成后內壁有一層氧化皮，這層氧化皮黏附在管道內表面，要靠升、降溫的剝皮才能夠將其剝離。管道吹掃過程中始端蒸汽壓力一般控制在額定壓力的50%～100%，檢驗、冷卻(剝皮)之前約2h將壓力升至額定壓力。吹掃時的蒸汽溫度以不高于管道設計溫度為準，過熱的蒸汽能夠使比容增加，流速增大，吹掃效果會好，但刻意追求過高的溫度反而造成熱量的浪費。

3 蒸汽吹掃實例

現以某石化100萬t/a乙烯工業蒸汽管道吹掃為實例，闡述3.5MPa (G)蒸汽管道吹掃及問題解決。

3.1 蒸汽吹掃方案制定及培訓

蒸汽吹掃方案已制定，內容包括組織機構，人財物的計劃，吹掃最低流量計算，升壓速度的確定，檢測及驗收標準，安全、環保風險識別及措施，應急預案制定。方案對所有參加吹掃的人員已培訓，參加吹掃人員已明確職責。

3.2 吹掃蒸汽流量的確定

根據確定的吹掃倍數，吹掃汽源的壓力和溫度計算在50%～100%額定參數下的最低吹掃汽量，最低吹掃汽量是滿足吹掃力大于沖刷力的條件。低壓、高溫吹掃能達到事半功倍的效果，通過減溫減壓器實現此條件，如果沒有減溫減壓器通過加裝吹掃閥來實現，減壓后條件以不超過管道額定溫度為宜，特意的升溫也存在浪費蒸汽的現象，某石化100萬噸/年乙烯蒸汽管道設計參數見表2，根據吹掃倍率K計算的吹掃流量見表3。

表2 某石化100萬t/a乙烯蒸汽管道設計參數

表3 根據吹掃倍率K計算的吹掃流量

3.3 蒸汽管網的升壓

表4 升壓速度表

吹掃時對于蒸汽管網的升壓要按不同的梯度進行，每達到一個梯度檢查組要沿管網檢查管托、法蘭及膨脹等在正常狀態。檢查中發現移動管托防超出范圍，固定管托脫落、新型旋轉補償器另一面部動作導致管線失穩情況等, 升壓速度見表4。

3.4 蒸汽吹掃的暖管

蒸汽吹掃的暖管主要是為了減少管道熱應力，防治水擊，保護管道，暖管是必須嚴格控制管道的升壓速率，直到管道壁溫超過管道內蒸汽的飽和溫度方可提升壓力。高壓蒸汽以上的主管道最好設計DN50的導淋，DN25的導淋很容易堵塞。按資料介紹冷卻時達到環境溫度，這樣耗時太長，建議冷卻到小于100(℃)即可, 3.5MPa(G)蒸汽管線吹掃時間見表5。

表5 3.5MPa(G)蒸汽管線吹掃時間表

4 結束語

根據吹掃倍率可以計算出吹掃最低蒸汽量；降壓、高溫吹掃事半功倍；PIG管道清洗可以降低消耗、提高效率。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部 國家質量監督檢驗檢疫總局. GB50235-2010工業金屬管道工程施工規范[S].北京： 中國計劃出版社, 2011.

[2] 中國工程建設標準化協會化工分會.GB50184-2011工業金屬管道工程施工質量驗收規范[S]. 北京：中國計劃出版社,2011.

[3] 鄭 勇.關于工業蒸汽管道的吹掃[J].化學工程與工業技術，2007，28(5)51-53.

符號說明：

PIG：清管器

Fo：沖刷力(N)

Go：額定流量(kg/s)

Co：額定參數下相應的流速(m/s)

Vo：在額定壓力(絕對大氣壓)和額定溫度℃下的比容(m3/kg)

F1：吹掃力(N)

G1：吹掃最低蒸汽量(kg/s)

C1：吹掃最低流量參數下相應的流速(m/s)

V1：在吹掃壓力(絕對大氣壓)和額定溫度℃下的比容(m3/kg)

S：管道截面積(m2)

(本文文獻格式：董致錄.工業蒸汽管道吹掃實踐[J].山東化工，2017，46(08)：95-97.)

Practice of Industrial Steam Pipeline Purging

DongZhilu

(SINOPEC SABIC TianJin Petrochemical Company Limited，Tianjin 300270,China)

In the process of industrial steam pipeline purging, Sweep programs need to go through training, temporary measures should be fully ready to work, the minimum flow blow sweep is necessary to ensure the quality of the purge, reducing the pressure, raising the temperature and cleaning the pipeline can reduce the consumption and improve the work efficiency. Through the application of purge rate K to calculate the minimum purge steam flow, combined with practice to explore the implementation process of industrial steam pipeline purge.

steam pipeline; purge parameter; problem measure

2017-03-01

董致錄(1963—)，甘肅蘭州人，中沙(天津)石化公司，工程師，主要從事HSE管理。

TQ055

A

1008-021X(2017)08-0095-03