高壓蒸汽系統吹掃方案研究

林懿宸

（北京石油化工工程有限公司西安分公司，陜西西安 710075）

壓縮機作為甲醇合成裝置的關鍵設備，主要用于輸送工藝介質，而汽輪機是驅動壓縮機能夠正常運行的核心。本項目采用高壓蒸汽為汽輪機提供動力，而高壓蒸汽管路在制作、焊接及安裝過程中，不僅有臟物進入管道，而且管道內壁會附有金屬氧化物、焊渣等雜質，盡管汽輪機速關閥中裝有蒸汽濾網，但汽輪機投入運行后，尺寸小于濾網孔隙的固體雜質仍可通過濾網高速進入通流部分，撞擊、打毛葉片，損壞葉片、汽封。為消除這種事故隱患，汽輪機安裝后第一次試車之前，必須進行蒸汽管路的蒸汽吹掃[1-5]。完善的吹掃方案不僅能夠大幅縮短吹掃周期，提高吹掃的效率，降低吹掃成本，而且根據吹掃工況的不同，可以及時調整吹掃參數，確保蒸汽管道的潔凈度。

1 裝置簡介

該甲醇合成裝置采用莊信萬豐戴維技術有限公司（JMDavy）的專利技術，為DMTO裝置提供MTO級甲醇，裝置設計規模為192萬t/a（MTO甲醇），年操作時間為8 000h。該裝置主要為“串并聯”的模式，所用原料來自煤氣化裝置的煤基合成氣和天然氣轉化單元的合成氣，催化劑完成物理出水和化學出水后，原料氣通過甲醇合成反應器，經過分離、精餾最終得到MTO 級產品。

機組主要由一臺抽凝式汽輪機和三臺離心式壓縮機組成，采用“一拖三”的模式，即汽輪機通過聯軸器帶動三臺壓縮機的運行，如圖1所示汽輪機的正常功率為36 442kW，額定功率為41 285kW，進氣壓力為8.8MPa，進氣溫度為525℃，排氣壓力為0.025MPa，排氣溫度為65℃，臨界轉速為1 300～ 4 615r/min，額定轉速為8 024r/min，最大轉速為8 425r/min，跳閘轉速為9 268r/min。

圖1 壓縮機布置圖

2 吹掃流程及靶板的制作

高壓蒸汽管線吹掃用的蒸汽來源由界外4×320t/h高壓鍋爐提供，壓力為8.8MPa，溫度為525℃，吹掃控制閥為臨時電動閥。蒸汽吹掃系統包括三部分：臨時管線、臨時吹掃閥和吹掃靶板以及消音器，具體詳見圖2。正式蒸汽管線材質為P91，其中臨時管線選用材質為15CrMoG，臨時吹掃閥門采用電動閥，手動閥門安全系數低，臨吹閥盡量靠近汽輪機進口的正式管道，因正式蒸汽管道已經完成了化洗，比臨時管線的潔凈度高，這樣能夠提高吹掃的效率，靶板為厚度為4mm的拋光鋁板或者拋光紫銅板，靶板安裝在臨吹閥后且靠近臨時吹掃閥，靶板的詳圖見圖3。

圖2 吹掃示意圖

圖3 靶板示意圖

3 技術要求

蒸汽吹掃過程應先源頭后尾部、先總管后支管，氣流下游不應節流。根據現場情況安排好吹掃流程，可選用兩個吹掃口，交替吹掃，節省吹掃時間。管道吹掃采用間斷吹掃方式，蒸汽管道的吹掃方法采用暖管→吹掃→降溫→暖管→吹掃→降溫的方式重復進行。

暖管時先打開管線上導淋，將管道中的積水排凈，然后開高壓蒸汽進界區旁路閥進行暖管。暖管結束后，管道上的溫度應達到510℃，即吹掃管段首端和末端的溫度相近時，開啟蒸汽進各界區總閥進行升壓至8.8MPa，然后開啟電動閥從單獨的吹掃口（吹掃口向上角度＞45°）排放蒸汽進行吹掃，確保吹掃時總管壓力不低于其工作壓力的一半。

管線連續吹掃3～5h后，方可冷卻降溫。吹掃時控制流速≥60m/s。蒸汽管線升溫速率控制在3～5℃/min，升壓速率控制在0.1～0.2MPa/min。冷卻時，把管道中的溫度自然降溫到100℃左右，然后再暖管，再按照升溫升壓速率提高管線溫度和壓力再行吹掃。靶板的材質為拋光鋁板，厚度為3mm，寬度為30mm，長度大于臨時吹掃蒸汽管線直徑的60%。將靶板用螺栓固定在T型鋼板上，需要打靶時候插入預留口，靶片采用外置式安裝在電動閥后臨時管線上，盡量靠近電動閥。主管線吹掃合格后，將管線上的導淋、放空管線、儀表導壓管依次打開吹掃。疏水器前后切斷閥關閉，開疏水器的副線吹掃。吹掃合格的管線用彩筆在吹掃流程圖上標明。蒸汽管線上如有盲法蘭，斷開吹掃，防雜質聚集。所有管線吹掃合格后，將拆下的控制閥、孔板、壓力表等全部復位，操作人員根據PID圖認真檢查，確認無遺漏。

4 吹掃步驟

4.1 管網暖管

界外高壓蒸汽溫度、壓力正常，通過蒸汽暖管升溫，打開進界區主蒸汽總管上截止閥的1-1/2″旁路閥，按照技術要求中的升溫速率暖管，暖管時注意檢查管線缸體溫度、熱膨脹，管道的滑動，彈簧支吊架等的變形情況；發現異常，立即切氣放空降溫并通知相關人員到場檢修。

界外來蒸汽管線02711-S1-007-12″兩個12″盲板和1個1-1/2″盲板倒至通位，打開1-1/2″暖管排放管線上的雙切斷閥及管線02711-S1-007-12″上的四個倒淋。

聯系調度打開界外來高壓蒸汽切斷閥的1-1/2″旁路，對甲醇界區高壓蒸汽管線暖管。暖管正常后，打開高壓蒸汽進甲醇界區12″切斷閥，熱緊蒸汽管線上所有的連接法蘭口。熱緊結束并確認無漏點后，聯系鍋爐崗位繼續提高蒸汽壓力和流量，按照技術要求控制蒸汽流速進行吹掃。

4.2 管線吹掃

蒸汽吹掃如圖4所示，界外蒸汽經管線02711-S1-007-12″至02711-S1-006-24″至02711K01速關閥（兩個10″閥門）處用臨時管線連接，在廠房內合為一條管線至廠房外安全處放空。其中02711XV066與02711FV095暫不安裝，分別用12″和10″臨時短接連接。管線上止逆閥閥芯拆除，移除流量計02711FIC095，加12″墊片連接。臨時管線連接電動切斷閥引至廠房外地面安全位置。其中02711FI065暫不安裝，用短接相連。關閉高壓蒸汽管線02711-S1-006-24″上雙切斷閥，ZM102暫不安裝，關閉ZM102（K01前防空）前切斷閥，關閉轉化HP蒸汽放空閥前雙切斷閥，PV086閥暫不安裝，用短接相連，消音器暫不安裝。

圖4 蒸汽吹掃流程圖

關閉電動切斷閥，開界區高壓蒸汽大閥的1-1/2″旁路閥暖管，打開高壓蒸汽管線上所有導淋暖管，按照升溫升壓速率升至吹掃溫度/壓力后，暖管合格。關閉所有導淋閥，關閉旁路閥，緩慢打開入界區12″高壓蒸汽切斷閥吹掃02711-S1-007-12″、02711-S1-006-20″管線至吹掃排放口，打開電動切斷閥，連續吹掃3～5h后，關閉電動閥及進界區12″閥，管道降溫冷卻至100℃以下。重復上述操作過程直至吹掃合格（打靶確認），合格后，打開ZM102前切斷閥對ZM102管線進行吹掃。吹掃合格后，復位02711K01入口蒸汽管的連接，回裝流量計孔板02711FI065，回裝ZM102。關閉02711K01進口蒸汽雙切斷大閥及其副線閥，同時開ZM102切斷閥與閥間導淋閥。先吹總管再吹支管。

5 吹掃結果分析

汽輪機北口打靶前靶板圖如圖5所示，打靶后靶板圖如圖6所示：11月11日22：00，第19次打靶干凈，11月11日09：32-09：52進行第20次打靶，打靶吹掃時間20min，壓力6.5～6.8MPa，溫度387℃；10：51—11：11進行第21次打靶，壓力5.8～7.0MPa，溫度425℃；11：16—11：36進行第22次打靶，壓力6.0～6.9MPa，溫度375℃。整個靶片可見痕跡不超過3個，凹點直徑≤0.6mm，深度＜0.5mm，廠家、總包、監理驗收合格。

圖5 汽輪機北口打靶前靶板圖

圖6 汽輪機北口打靶后靶板圖

汽輪機南口打靶前靶板圖如圖7所示，打靶后靶板圖如圖8所示。

圖7 汽輪機南口打靶前靶板圖

圖8 汽輪機南口打靶后靶板圖

11月17日凌晨1：50，第4次打靶干凈，壓力6.3～6.5MPa，溫度370℃，11月17日10：50進行第5次打靶，打靶吹掃時間20min，壓力5.3～6.0MPa，溫度380℃；11月17日11：10進行第6次打靶，壓力5.3～6.4MPa，溫度380℃。整個靶片可見痕跡不超過3個，凹點直徑≤0.6mm，深度＜0.5mm，廠家、總包、監理驗收合格。