石化廠調壓系統運營問題分析

李 冉，薛 壯

（新地能源工程技術有限公司燃氣技術分公司，河北 廊坊 065001）

石化廠調壓系統運營問題分析

李 冉，薛 壯

（新地能源工程技術有限公司燃氣技術分公司，河北 廊坊 065001）

文章通過對石化廠鍋爐在使用過程中出現的問題進行分析，從而得出解決方法。對出現的問題進行反思，可以促進今后工作的改進，杜絕類似問題的再次出現。

鍋爐；調壓器；燃氣設備

石化廠項目是重點項目，該廠計劃設置3臺鍋爐，其中1、2號為已建鍋爐，兩臺均為130 t蒸汽鍋爐，這兩臺鍋爐正常使用時為一開一備，天然氣管道系統建成投入運行半年多，但進入7月頻頻出現問題，經現場調研，發現存在以下問題：

（1）當用氣設備負荷變化劇烈時（實際負荷從8 000 Nm3/h變化到3 000 Nm3/h，負荷調整時間過程約1 min），調壓器出口壓力從0.3 MPa躍升至0.5 MPa，一級調壓器自動切斷，但一級調壓器出口設置的安全放散閥沒有起跳（安全放散閥規格DN65－PN1.6 MPa，啟動壓力設定0.33 MPa）；調壓器型號：春暉 CHTG－200－1.6 MPa，間接作用式調壓器，設計流量14 400 Nm3/h（按原用戶提供一臺鍋爐負荷正常是6 000 Nm3/h，最大負荷12 000 Nm3/h選型），進口壓力0.4～0.75 MPa，出口壓力設定為0.3 MPa；調壓器出口管徑從DN200變徑到DN250（流量計）再變徑到DN400（長度約48 m），至鍋爐穩壓閥組前恢復到DN150口徑。

（2）過濾器流通能力有限，過濾精度不夠，造成約0.1 MPa壓力損失，過濾網幾次出現脫落，調壓器內出現沙、焊渣等雜物，導致調壓器閥口關閉不嚴。過濾器為天信儀表廠家提供產品，規格為GYQ－250 A（Y型過濾器）。

（3）法蘭蝶閥D341X－16 DN250密封面均有損壞，無法正常關閉，出現內漏。

1 問題原因分析

（1）設備突然從高負荷轉到低負荷，管道壓力增高，說明一級調壓器反應滯后，設備負荷已經降低，但調壓器由于反應動作時間滯后，仍然按照高負荷狀態調壓進氣，造成一級調壓后管道系統短時間內進入的氣體憋壓，超過一級調壓器超壓設定上限，而此時安全放散閥又未起到放散降壓作用，故引起一級調壓器超壓切斷。

（2）安全放散閥未動作說明放散閥未調校合格，設此放散閥的目的就是當管系超壓時先放散降低管系壓力，以保障用戶正常用氣，當放散后仍無法解決升壓問題時，調壓器才切斷動作。

（3）過濾器口徑雖然符合設計要求，但其過流能力未達到系統設計要求，造成阻力大、過濾網強度不夠，同時由于上游次高壓管線系統未認真做吹掃工作，雜質多使得過濾器工作條件惡化，無法滿足過濾精度要求。

（4）設計中使用蝶閥是為了減少安裝尺寸，此閥門平時是保持常開狀態，出現這種情況說明，閥門密封面強度不達標，雖然閥門公稱壓力標識滿足設計要求，在管線含雜質的氣流沖擊下，密封面出現破損，導致無法關閉完全。

2 解決方法

（1）提高一級調壓器的靈敏度，如其能達到說明書1 s的反應速度，則現有管系能滿足此負荷變化需求（調壓后管系是按1 s延時來進行放大選型的）。調壓器動作延遲時間與管系壓力增加對應管線參見下列計算（選擇計算其中管道短的鍋爐系統進行計算）：

鍋爐實際負荷變化情況（8 000 Nm3/h→3 000 Nm3/h，一級調壓器后管系壓力顯示0.3 MPa→0.5 MPa）；一、二級調壓器之間管道長度約48 m，管徑D406.4×7.9，故鍋爐管系物理總容積：

設計流量按8 000 Nm3/h考慮，即Q設＝2.22 Nm3/s，調壓器每延遲1 s動作，等于多進氣2.22 Nm3，折合工況流量：

注：進氣壓力仍按0.3 MPa工作壓力計算（實際進氣過程是一個壓力逐步上升的動態過程，此處簡化按一個固定壓力來計算，同時忽略溫度因素）。

根據P1V1＝P2V2公式推導，P1：原工作壓力0.3 MPa；V1：增加氣量后維持0.3 MPa壓力下應有管系容積（m3）；P2；升壓結束時管系壓力（MPa）；V2：實際管系容積5.75 m3。

當升壓結束時，P2＝（0.3＋0.101325）×（5.75＋0.56）÷5.75＝0.4404 MPa（絕壓），即0.339 MPa（表壓）。

同理可推導，當延遲2 s動作時，P2＝0.378 MPa（表壓）。當延遲3 s動作時，P2＝0.417 MPa（表壓）；當延遲4 s動作時，P2＝0.456 MPa（表壓）；當延遲 5 s動作時，P2＝0.495 MPa（表壓）。

實際壓力升至0.5 MPa，說明調壓器延遲至少5 s以上，遠遠不能滿足設計前期的設計依據。出現這種情況，現有設計參數不做調整的話，要么改進調壓器，提高其靈敏度，要么增加調壓后管系容量。經咨詢調壓器廠家，調壓器反應靈敏度無法提升，只有考慮增大管系容積。

反推：調壓器延遲3 s需要管系容積，安全放散閥起跳壓力為0.33 MPa，那么取0.329 MPa為一、二級調壓設備間管系允許最高壓力，則按照公式P1V1＝P2V2推出V2＝P1V1/P2。

P1：最高允許工作壓力0.329 MPa；V1：最高允許工作壓力下的換算管系容積（m3），V2＝V1＋3 s×0.56 m3/s；P2：正常工作時管系壓力0.3 MPa；V2：正常工作時實際需要管系容積（m3）。

V2＝23.2 m3，即管系容積要在原有基礎上增加17.5 m3，即管徑需從DN400調整為785 mm，在現有安裝條件下不現實。

由公式 V1＝1.68/〔（P1＋0.101325）÷（P2＋0.101325）－1〕可以看出，要想降低 V1容積，在維持出口設定壓力的基礎上，必須提高P1最高允許工作壓力，即達到0.417 MPa才能使現有管系滿足要求。但此假設的前提條件是二級調壓器進口允許壓力范圍能達到此壓力要求且一級調壓器反應靈敏度能達到 3 s。若能滿足此條件，可以考慮將一級調壓器切斷壓力上調至0.43 MPa，但安全放散閥設定壓力仍為0.33 MPa，當管系超壓時先行放散，以減少管系內的氣體，緩解壓力升高的速度，放散的情況只會出現在鍋爐負荷突然從高降低的情況。

（2）另一種解決方法是協調用戶在需要負荷變化時慢慢降負荷，延長負荷變化時間，以確保調壓器能夠反應過來（目前用戶采用的就是這一方法）。

3 問題反思

（1）大型用戶應要求燃氣公司盡量選用進口燃氣設備，進口設備雖然貴，但相對質量和精度要高，參數提供詳細，可有效避免后期運營中的誤動作或不動作問題，并在提交設計方案前明確設備各項具體技術參數及用戶自己購買的燃氣設備參數，確保計算的基礎參數的準確性，使設備選型能夠滿足用戶設備的需求。

（2）調壓設備可有意識的遠離用氣點設置，以增加調壓后的管系容積，減少調壓設備反應滯后帶來的壓力提升影響，避免出現超壓切斷問題，如受現場條件限制無法設置，那就要考慮增大管徑或加穩壓罐，但需要明確所選調壓設備的具體參數（反應時間），可以要求調壓設備廠家給予書面參數確認。從節約工程造價的角度，設計優先考慮遠離設置。

（3）考慮到施工中存在的管道內雜質多，吹掃不干凈的問題，可以考慮在主管道上靠近調壓計量設備的前端增加一個臨時過濾器或排污設備，前期雜質多時勤排污、更換濾芯，待后期管道雜質減少后將其拆除，避免前期大量雜質進入給設備帶來損壞，影響用戶正常用氣。

（4）過濾器選型時不僅要考慮過濾精度問題，還要考慮流通能力問題，Y型過濾器適用于中小型用戶，大型用戶或壓力高的用戶不適用。

（5）大型用戶應要求投入使用前先進行聯合調試，確保每個設備處于正常工作狀態后才可正式通氣點火，這樣聯合調試中發現問題還有時間來整改解決。

The Petrochemical Plant Accent Presses the System Operation Problem Analysis

Li Ran，Xue Zhuang

The article through the question which appears in the use process carries on the analysis to the Petrochemical plant boiler, thus obtains the solution.To presents the question to carry on the resonsideration, may promote the future work improvement, ceases the similar question the appearance once more.

boiler; pressure regulator; fuel gas equipment

TK229.6

A

1000－8136（2011）06－0039－02