向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門448150)

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造氣工段蒸汽系統(tǒng)水擊原因及處理措施

向 宏

(湖北新洋豐合成氨廠湖北荊門448150)

0 前言

水擊是指在封閉的管道或設(shè)備內(nèi)液體流速突然變化引起的壓力急劇變化或波動(dòng)，是封閉管道或設(shè)備中的一種非定常壓力流。在造氣生產(chǎn)中，一般指蒸汽管道或設(shè)備內(nèi)存在低溫冷凝水，因高溫蒸汽遇低溫冷凝水時(shí)亦迅速冷凝成水，造成設(shè)備或管道內(nèi)出現(xiàn)局部真空，周圍蒸汽瞬時(shí)高速進(jìn)入真空區(qū)，使管道或設(shè)備內(nèi)流體壓力瞬時(shí)增加到正常壓力的數(shù)倍，管道或設(shè)備因遭受反復(fù)劇烈沖擊而發(fā)生振動(dòng)和發(fā)出聲響，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致管道、管道附件或設(shè)備的損壞，嚴(yán)重威脅造氣工段的安全生產(chǎn)。

合成氨裝置自2016年開車以來(lái)，造氣工段蒸汽系統(tǒng)曾發(fā)生多起水擊事故，湖北新洋豐合成氨廠針對(duì)不同水擊事故采取正確處理及預(yù)防措施，現(xiàn)在基本消除了水擊事故的發(fā)生。現(xiàn)將幾起典型的水擊事故發(fā)生的原因、處理方法及預(yù)防措施總結(jié)如下。

蒸汽工藝流程：45 t/h灰渣發(fā)電鍋爐所產(chǎn)的0.8 MPa，200 ℃蒸汽與35 t/h吹風(fēng)氣潛熱回收鍋爐所產(chǎn)的0.9 MPa，230 ℃蒸汽分別經(jīng)不同管道進(jìn)入造氣分汽缸，一部分蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)做功后直接進(jìn)入各單元蒸汽緩沖罐；另一部分蒸汽經(jīng)自調(diào)閥減壓后進(jìn)入二次蒸汽總管，經(jīng)自調(diào)閥再次減壓后進(jìn)入各蒸汽緩沖罐(每2臺(tái)造氣爐共用1臺(tái)蒸汽緩沖罐)；造氣爐夾套副產(chǎn)的115 ℃蒸汽經(jīng)汽包(每2臺(tái)造氣爐共用1臺(tái)汽包)、顯熱回收器(第1～3單元共有12臺(tái)造氣爐，每4臺(tái)造氣爐共用1臺(tái)；第4單元僅有13#和14#造氣爐共用1臺(tái)顯熱回收器)上部熱管與煤氣換熱后(蒸汽溫度上升至220 ℃)進(jìn)入蒸汽緩沖罐，然后進(jìn)入各單元蒸汽總管，最后經(jīng)各造氣爐蒸汽閥門控制后進(jìn)入造氣爐參與氣化反應(yīng)。

1 蒸汽總管水擊

(1)事故經(jīng)過(guò)。2007年5月15日13：00，造氣工段經(jīng)小修后開車時(shí)，灰渣發(fā)電鍋爐在輸送蒸汽至造氣工段時(shí)，造氣工段蒸汽總管及各單元蒸汽緩沖罐發(fā)生劇烈水擊，管道及罐體振動(dòng)劇烈，聲響巨大。

(2)水擊原因?；以l(fā)電鍋爐產(chǎn)氣初期爐溫較低，蒸汽帶水嚴(yán)重；發(fā)電鍋爐至造氣工段分汽缸段蒸汽總管暖管(用少量蒸汽對(duì)管道進(jìn)行預(yù)熱)時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)淋開啟時(shí)間短，管道內(nèi)冷凝水未全部排出；蒸汽緩沖罐導(dǎo)淋停車期間未開啟，導(dǎo)致罐內(nèi)冷凝水較多，灰渣發(fā)電鍋爐向造氣系統(tǒng)輸送蒸汽時(shí)短時(shí)間內(nèi)壓力過(guò)高，導(dǎo)致水擊事故發(fā)生。

(3)處理措施。提高鍋爐爐溫，減少蒸汽帶水量；降低灰渣發(fā)電鍋爐輸送至造氣工段的蒸汽壓力；開啟蒸汽總管及蒸汽緩沖罐全部導(dǎo)淋，待導(dǎo)淋無(wú)水外流并冒出大量蒸汽后緩慢提高鍋爐輸送造氣工段的蒸汽壓力，直至蒸汽壓力正常，導(dǎo)淋無(wú)水流出后將其關(guān)閉。

(4)預(yù)防措施。為灰渣發(fā)電鍋爐和吹風(fēng)氣潛熱回收鍋爐輸送至造氣工段的蒸汽總管安裝自動(dòng)疏水閥；檢修后或短期停車后、2臺(tái)鍋爐為造氣工段輸送蒸汽前，需提前打開造氣工段各處導(dǎo)淋疏水，并對(duì)蒸汽管道及蒸汽緩沖罐進(jìn)行充分暖管，暖機(jī)后鍋爐緩慢提高輸送造氣工段的蒸汽壓力，直至壓力正常。

2 造氣汽包至顯熱回收器蒸汽管水擊

(1)事故經(jīng)過(guò)。2008年11月2日17:10，造氣工段一單元1#～4#造氣爐提溫制備惰性氣體期間，3#和4#造氣爐共用的A汽包蒸汽出口至顯熱回收器段蒸汽管道發(fā)生水擊，導(dǎo)致造氣爐提溫暫停12 min。

(2)事故原因。2008年10月大修期間，A汽包至顯熱回收器段蒸汽管道的導(dǎo)淋未開啟，停車期間管道內(nèi)蒸汽冷凝成水無(wú)法排出。造氣爐提溫期間，3#和4#造氣爐夾套副產(chǎn)約115 ℃蒸汽經(jīng)A汽包出口進(jìn)入管道后遇冷凝水發(fā)生水擊。

(3)處理措施。打開A汽包出口至顯熱回收器蒸汽管道導(dǎo)淋，排凈管道內(nèi)冷凝水，并在排出大量蒸汽后關(guān)閉導(dǎo)淋。

(4)預(yù)防措施。造氣系統(tǒng)停車1 d以上，必須將各單元汽包至顯熱回收器段蒸汽管道導(dǎo)淋開啟；造氣爐提溫期間，需待管道內(nèi)冷凝水排凈后再關(guān)閉導(dǎo)淋。

3 吹風(fēng)氣潛熱回收鍋爐滿液、蒸汽帶水致造氣蒸汽系統(tǒng)水擊

(1)事故經(jīng)過(guò)。2015年2月6日0:30，造氣巡檢工發(fā)現(xiàn)造氣蒸汽分汽缸、部分蒸汽管道及7#和8#造氣爐所共用的E蒸汽緩沖罐發(fā)生嚴(yán)重水擊事故，振動(dòng)特別劇烈，聲響特別巨大，持續(xù)時(shí)間近3 h。

(2)事故原因。2015年2月5日C班，吹風(fēng)氣潛熱回收工段鍋筒進(jìn)水自調(diào)閥故障，無(wú)法對(duì)軟水流量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)而導(dǎo)致滿液，鍋筒液面計(jì)無(wú)顯示，操作工未經(jīng)正確分析，錯(cuò)誤判斷認(rèn)為鍋筒無(wú)水，加開1臺(tái)脫氧泵為鍋筒供水，導(dǎo)致大量軟水隨蒸汽帶入造氣分汽缸，遇灰渣發(fā)電鍋筒輸送至造氣工段的200 ℃高溫蒸汽后發(fā)生水擊；隨后，軟水被蒸汽帶到各單元蒸汽管道及蒸汽緩沖罐，在管道及蒸汽緩沖罐內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重水擊。

(3)處理措施。立即停造氣風(fēng)機(jī)所配置汽輪機(jī)(汽輪機(jī)在分汽缸溫度低于200 ℃時(shí)已停，不停亦會(huì)發(fā)生水擊而損壞氣缸)，將吹風(fēng)氣潛熱回收鍋筒液位降至1/2處；拆開吹風(fēng)氣潛熱回收工段、造氣工段所有蒸汽系統(tǒng)內(nèi)管道、設(shè)備的導(dǎo)淋進(jìn)行排水(E蒸汽緩沖罐排水4 h、分汽缸及其他蒸汽緩沖罐排水約3 h后無(wú)水流出)，待各處導(dǎo)淋均無(wú)水流出后恢復(fù)并關(guān)閉，隨后各項(xiàng)工藝參數(shù)逐漸恢復(fù)正常，造氣爐恢復(fù)正常制氣。

(4)預(yù)防措施。加強(qiáng)對(duì)操作工技能培訓(xùn)及交接班管理，嚴(yán)格控制造氣汽包、吹風(fēng)氣潛熱回收鍋筒液位在液面計(jì)1/2～2/3處不超標(biāo)，對(duì)不正?，F(xiàn)象應(yīng)高度重視并正確分析判斷和及時(shí)處理。

4 造氣汽包至顯熱回收器間蒸汽管道未暖管導(dǎo)致水擊

(1)事故經(jīng)過(guò)。2016年3月22日10：30，造氣工段13#和14#爐所共用G汽包出口至顯熱回收器段蒸汽管道發(fā)生嚴(yán)重水擊，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10 min，管道振動(dòng)劇烈，聲響巨大。

(2)事故原因。因限量生產(chǎn)，13#和14#造氣爐長(zhǎng)期停爐未啟用，2臺(tái)造氣爐所共用的G汽包至2臺(tái)造氣爐夾套的軟水閥門以及該汽包至顯熱回收器的蒸汽出口閥門均已關(guān)閉(2臺(tái)造氣爐夾套分別由1臺(tái)汽包下部2只Φ50 mm截止閥控制進(jìn)水，2臺(tái)造氣爐夾套副產(chǎn)蒸汽由同1臺(tái)汽包下部2只Φ50 mm閘板閥后進(jìn)入汽包，再經(jīng)汽包頂部1只Φ100 mm蒸汽出口閥去單元顯熱回收器換熱)。3月22日10:30，操作工開啟13#造氣爐的夾套蒸汽出口閥為該爐夾套試漏，同時(shí)打開G汽包頂部蒸汽出口閥時(shí)，因汽包至顯熱回收器段蒸汽管未經(jīng)暖管，13#和14#爐所共用的G蒸汽緩沖罐內(nèi)高溫蒸汽(210 ℃)倒流至該管道內(nèi)，遇管內(nèi)冷凝水后發(fā)生水擊。

(3)處理措施。迅速開啟G汽包出口蒸汽閥至顯熱回收器段蒸汽管道的導(dǎo)淋，排凈管內(nèi)冷凝水；關(guān)小顯熱回收器蒸汽出口管道進(jìn)G蒸汽緩沖罐的蒸汽閥，對(duì)G汽包至顯熱回收器的蒸汽管道進(jìn)行充分暖管，直至該段管道導(dǎo)淋排出大量蒸汽后，將顯熱回收器蒸汽出口管道進(jìn)G蒸汽緩沖罐的蒸汽閥緩慢全開，水擊現(xiàn)象隨后消失。

(4)預(yù)防措施。停車1 d以上的造氣單元蒸汽系統(tǒng)，輸送蒸汽前必須打開蒸汽管道的導(dǎo)淋，排凈管道內(nèi)冷凝水，同時(shí)對(duì)管道進(jìn)行充分暖管，再緩慢輸送蒸汽至正常壓力。

5 結(jié)語(yǔ)

造氣工段全部或單元停車期間，蒸汽系統(tǒng)內(nèi)管道、蒸汽緩沖罐等必須將導(dǎo)淋打開，排凈管道或設(shè)備內(nèi)冷凝水。鍋爐向造氣工段輸送蒸汽時(shí)或造氣向局部管道或設(shè)備輸送蒸汽前，應(yīng)先用少量蒸汽充分暖管、暖機(jī)，合格后再緩慢提高蒸汽輸送壓力，直至各處導(dǎo)淋無(wú)水排出、無(wú)水擊現(xiàn)象發(fā)生后再輸送正常壓力的蒸汽，然后關(guān)閉各處導(dǎo)淋。風(fēng)機(jī)所配置汽輪機(jī)屬于造氣節(jié)能降耗重要設(shè)備，開車前應(yīng)確保所用蒸汽溫度在200 ℃以上，壓力在0.6 MPa以上，防止蒸汽帶水；同時(shí)開車前應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)汽缸按規(guī)程進(jìn)行充分暖機(jī)，并打開汽缸底部導(dǎo)淋排水，直至汽缸受熱均勻、缸體溫度達(dá)到200 ℃以上時(shí)，方可緩慢提高進(jìn)汽壓力直至汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速正常，再關(guān)小汽缸底部導(dǎo)淋并保持微開，及時(shí)排除汽缸內(nèi)冷凝水，防止汽缸發(fā)生水擊。汽輪機(jī)停車期間，應(yīng)保證進(jìn)口蒸汽管道、出口蒸汽管道及汽缸底部3處導(dǎo)淋完全開啟，防止積水。造氣工段通過(guò)制定多種防水擊預(yù)案，基本消除了水擊事故的發(fā)生，保障了造氣系統(tǒng)生產(chǎn)安全。

2016- 08- 10)