伊犁新天煤制天然氣項目高壓動力蒸汽吹掃總體策劃

楊晉松

中國化學(xué)伊犁新天煤制天然氣總承包項目部 北京 100007

1 工程概況

伊犁新天煤制天然氣項目位于新疆伊寧市，以附近四礦的褐煤為主要原料，年產(chǎn)20億m3的煤制替代天然氣。 本項目由公用裝置、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和備煤裝置七部分組成， 為全新無依托工廠。

2 系統(tǒng)概述

伊犁新天煤制天然氣項目的高壓動力蒸汽系統(tǒng)，涉及了空分、甲烷化、以及業(yè)主負(fù)責(zé)的熱電幾個裝置， 共計7臺汽輪機(jī)，管線遠(yuǎn)端（冷凍站）距離熱電超過1500m，管道壓力等級為9.8MPa，總母管直徑DN450， 去往空分母管DN400，去往甲烷化及冷凍站母管直徑DN275。中國化學(xué)承建單位分別為東華裝置院（空分），華陸裝置院（甲烷化）和天辰裝置院（凈化冷凍站以及外管廊）。

3 組織機(jī)構(gòu)及分工

(1)高壓動力蒸汽的吹掃，由業(yè)主牽頭，聯(lián)合中國化學(xué)，共同建立高壓蒸汽吹掃組織機(jī)構(gòu)；

(2)蒸汽氣源的提供以及吹掃蒸汽流量品質(zhì)的控制由業(yè)主負(fù)責(zé)；

(3)化工裝置區(qū)吹掃的準(zhǔn)備工作、實(shí)施操作、 打靶檢驗以及現(xiàn)場安全由中國化學(xué)負(fù)責(zé)；

(4)由于業(yè)主調(diào)度室不參加此次吹掃的整體協(xié)調(diào)工作， 由中國化學(xué)和業(yè)主熱電調(diào)試人員直接進(jìn)行聯(lián)絡(luò)溝通；

(5)業(yè)主每天早晚組織召開吹掃專項會議，所有吹掃相關(guān)負(fù)責(zé)人員參加。

4 人員和機(jī)具配備

天辰、東華、華陸裝置院分別成立高壓蒸汽吹掃小組， 編制各方具體的吹掃方案， 并按照方案配備足夠的管理、技術(shù)、操作和安全人員，以及相關(guān)工器具和機(jī)具。

在總承包項目牽頭下， 各裝置院吹掃負(fù)責(zé)人與總承包部負(fù)責(zé)人共同組成化工裝置區(qū)吹掃組， 負(fù)責(zé)內(nèi)部以及與業(yè)主的聯(lián)絡(luò)溝通，實(shí)施高壓蒸汽吹掃工作。

5 吹掃總體方案的選取

一般講， 化工裝置動力蒸汽的吹掃方案有兩種方法

5.1 分段吹掃

依據(jù)管徑的不同以及安裝單位的責(zé)任范圍，按照由源頭至用戶的方向，分段依次從母管到支管到用戶進(jìn)行隔斷吹掃，上游工段合格后，連接下游支管進(jìn)行下段吹掃。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是： 每一個管徑獨(dú)立吹掃，獨(dú)立計算以及計量吹掃蒸汽量，獨(dú)立打靶檢測吹掃質(zhì)量，責(zé)任明確，流量準(zhǔn)確，效果較好。 缺點(diǎn)是：不同管徑的管道吹掃之前不宜連接，吹掃程序復(fù)雜，監(jiān)測點(diǎn)多，工期長。

5.2 總體吹掃

把主管和支管以及用戶連接起來組成系統(tǒng)，按照母管的吹掃流量要求，同時吹掃母管以及一條或者幾條支管， 以支管的檢驗合格反推驗證母管的吹掃合格。 簡言之就是成系統(tǒng)的吹掃。

這種方法較簡單，實(shí)施比較容易，工期短。 缺點(diǎn)是保證母管氣量的前提下無法驗證各支管的流量分配是否符合其吹掃需要， 只能靠設(shè)計人員使用相關(guān)專業(yè)軟件進(jìn)行流量模擬； 同時由于各管道需要連接，吹掃中往往是各區(qū)域一起吹掃，一旦后期出現(xiàn)問題，容易造成責(zé)任不清。

本項目實(shí)施吹掃時， 由于在管線安裝過程中母管和支管的管口已經(jīng)連接，為了保證工期， 采用了第二種方法進(jìn)行吹掃。

6 總體吹掃原則

（1） 采用來自熱電裝置的過熱蒸汽進(jìn)行吹掃；

（2） 為加快吹掃進(jìn)度，熱電至空分、甲烷化、 冷凍站整個管系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行吹掃。 吹掃分兩個階段進(jìn)行：

第一個階段以空分為主，空分、甲烷化、冷凍站吹掃口全部打開進(jìn)行吹掃，空分裝置打靶合格，第一階段吹掃結(jié)束；

第二階段對甲烷化、 冷凍站蒸汽管道進(jìn)行吹掃，空分裝置切斷閥關(guān)閉，甲烷化、冷凍站打靶合格，第二階段結(jié)束。

（3） 吹掃采用穩(wěn)壓方式進(jìn)行，吹掃合格后，對汽輪機(jī)入口管道實(shí)行打靶檢驗。

（4） 空分三套汽輪機(jī)高壓蒸汽管道同時吹掃，同時打靶，直至所有吹掃口打靶合格， 此時可以確定蒸汽主母管亦合格。

（5） 甲烷化二套汽輪機(jī)高壓蒸汽管道同時打靶，直至所有吹掃口打靶合格。

（6） 凈化冷凍站二套汽輪機(jī)高壓蒸汽管道同時打靶， 直至所有吹掃口打靶合格。

（7） 高壓蒸汽吹掃汽量由鍋爐通過燃燒控制。

（8） 吹掃前必須經(jīng)吹掃指揮部許可同意后方可執(zhí)行。 吹掃指揮部在下達(dá)指令前必須確認(rèn)各方安全準(zhǔn)備到位及鍋爐運(yùn)行參數(shù)正常。

（9） 吹洗合格后試車指揮部組織各方代表簽字確認(rèn)， 并組織對下條管線的吹掃工作，直至所有管線吹掃結(jié)束。

7 高壓動力蒸汽吹掃流程圖

高壓動力蒸汽系統(tǒng)由熱電鍋爐、蒸汽母管、空分母管和凈化甲烷化母管、空分裝置、 甲烷化裝置和凈化裝置幾部分組成。 吹掃的流程圖見圖1所示。

全場共計汽輪機(jī)7臺，其中：

（1） 空分汽輪機(jī)3臺，每臺吹掃口2個，共6個；

（2） 甲烷化汽輪機(jī)2臺，每臺吹掃口1個，共2個；

（3） 凈化冷凍站汽輪機(jī)2臺，每臺吹掃口1個，共2個。

圖1 高壓動力蒸汽吹掃流程圖

8 吹掃參數(shù)的選取

根據(jù)鍋爐實(shí)際操作工況，蒸汽出口溫度為300～400℃，取350℃作為溫度計算點(diǎn)。 同時在實(shí)際吹掃過程中，會根據(jù)實(shí)測的流量溫度壓力值來校核吹掃系數(shù)。

8.1 第一階段吹掃參數(shù)

8.1.1 技術(shù)參數(shù)

經(jīng)建模計算：

進(jìn)入總母管蒸汽壓力：P≥1.4MPa，

吹掃蒸汽流量：360t/h；

此時進(jìn)入空分母管蒸汽壓力：P≥1.2MPa；

吹掃蒸汽流量：299t/h；進(jìn)入空分C套蒸汽壓力：

P≥0.58MPa；

吹掃蒸汽流量：83t/h。

8.1.2 吹掃系數(shù)核算

總母管吹管系數(shù)

空分母管吹管系數(shù)

空分母管吹管系數(shù)

8.2 第二階段吹掃參數(shù)

8.2.1 技術(shù)參數(shù)

經(jīng)建模計算：

進(jìn)入甲烷化和冷凍站母管蒸汽壓力：P≥1.29MPa；

吹掃蒸汽流量：65t/h；

此時進(jìn)入甲烷化母管蒸汽壓力：P≥0.55MPa；

吹掃蒸汽流量：52.7t/h。

8.2.2 甲烷化和冷凍站母管吹管系數(shù)核算：

甲烷化和冷凍站母管吹管系數(shù)

甲烷化吹管數(shù)

8.3 冷凍站吹掃參數(shù)

空分、甲烷化打靶合格后，單獨(dú)對冷凍站蒸汽管線進(jìn)行吹掃。

經(jīng)建模計算熱電出口蒸汽：0.82MPa，吹掃蒸汽流量：16.5t/h。

9 高壓蒸汽吹掃靶板制作以及合格標(biāo)準(zhǔn)

9.1 靶板制作要求

表1 蒸汽吹掃質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

靶板應(yīng)用鋁板制成， 并進(jìn)行拋光處理，無肉眼可見斑痕；

靶板寬度應(yīng)為靶板安裝處管道內(nèi)徑的8%且不小于25mm， 厚度不小于5mm，長度縱貫管道內(nèi)徑；

9.2 吹掃合格標(biāo)準(zhǔn)

高壓蒸汽吹掃質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《 工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50184-2011的規(guī)定。

10 吹掃前應(yīng)具備的條件

（1） 對所要吹掃的高壓蒸汽管道安裝結(jié)束，焊口探傷結(jié)束，支管安裝結(jié)束。

（2） 各裝置入透平機(jī)主蒸汽閥前應(yīng)有必要的壓力表并保證靈敏、準(zhǔn)確。

（3） 汽輪機(jī)應(yīng)具備盤車條件（具體按照廠家設(shè)備隨機(jī)說明書的要求）。

（4） 臨時吹掃管線安裝工作結(jié)束，必須檢查確認(rèn)符合本方案對吹管臨時系統(tǒng)的要求。 吹掃系統(tǒng)各管路所有導(dǎo)淋具備接汽排放條件，必要時外引至安全地帶。

（5） 崗位上消防器材齊全，消防通道暢通，消防系統(tǒng)能投入正常。

（6） 所有參與吹掃工作的人員進(jìn)行安全、技術(shù)交底，使參與人員熟悉吹掃流程，掌握操作要點(diǎn)。

（7） 準(zhǔn)備好檢查靶板， 靶板表面經(jīng)磨平拋光處理。 建議每個吹掃口約6～8塊。

（8） 準(zhǔn)備好必需的吹掃所需的對講機(jī)、耳塞、手套等勞保用品，登高作業(yè)的安全帶等防護(hù)用品；吹掃禁行指示標(biāo)牌，警戒線等。

（9） 準(zhǔn)備好足夠的二硫化鉬用于吹管期間主蒸汽閥的維護(hù)保養(yǎng)。

11 吹掃步驟

（1） 吹掃前閥門的確認(rèn)。 對系統(tǒng)進(jìn)行檢查，去冷凍站、甲烷化汽輪機(jī)前雙切斷閥打開， 高壓蒸汽管網(wǎng)所有疏水導(dǎo)淋已全開，A、B、C三套空分汽輪機(jī)前電動切斷閥全開、氣動切斷閥閥芯抽出，中道法蘭用臨時盲板封死、所有溫度計拆除、壓力表前閥門關(guān)閉。

（2） 聯(lián)系調(diào)度，由熱電裝置緩慢打開高壓蒸汽閥門進(jìn)行暖管。 檢查界區(qū)內(nèi)高壓導(dǎo)淋排放情況，嚴(yán)防水擊事故發(fā)生。

（3） 導(dǎo)淋排放無水見汽后，聯(lián)系熱電按0.02～0.05MPa/min、升溫速率≤1.5℃/min的升壓升溫速率將壓力升到0.5MPa穩(wěn)壓暖管，導(dǎo)淋排放見“ 藍(lán)煙”后為暖管結(jié)束標(biāo)志。

（4） 其第一次暖管時間要適當(dāng)長一些，大約需要4～5h，即大約升溫90℃/h左右，第二輪以后的暖管時間可短一些，在1～4h即可。

（5） 升溫升壓過程中應(yīng)對整個管道系統(tǒng)、支架、臨時管道進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題停止暖管， 待處理后再進(jìn)行下步工作。 在所有法蘭的連接螺栓熱緊后再進(jìn)行管路吹掃。

（6） 暖 管 合 格， 管 道 溫 度 超 過250℃，適當(dāng)關(guān)小各排放導(dǎo)淋。 再次檢查管線沿途導(dǎo)淋是否有堵塞現(xiàn)象， 如有導(dǎo)淋堵塞應(yīng)及時疏通， 無法在線疏通應(yīng)做好標(biāo)記等蒸汽停止后更換導(dǎo)淋。

（7） 暖管過程中應(yīng)注意對速關(guān)閥法蘭、調(diào)節(jié)閥中道法蘭螺栓進(jìn)行熱緊。

（8） 當(dāng)暖管結(jié)束且管道支、托、吊架檢查完好， 聯(lián)系調(diào)度按 0.02～0.05MPa/min的升壓速率將管網(wǎng)壓力逐步升到1.0MPa，≥1.5MPa，在升到各個壓力等級下應(yīng)停留10min， 檢查吹掃情況，如有異常，立即停止吹掃，消除障礙后才可以繼續(xù)進(jìn)行吹掃。

（9） 吹掃應(yīng)按照“ 暖管→吹掃→降溫→暖管→吹掃→降溫” 的順序循環(huán)進(jìn)行， 達(dá)到吹管系數(shù)后， 持續(xù)吹掃時間為1.5h。 降溫是自然冷卻，降溫時間決定于氣溫， 一般使管線冷至200℃以下即可。管壁溫度降至200℃以下可使粘結(jié)在管壁上的雜質(zhì)因管壁冷卻而脫落， 以利再次吹掃時被吹除。

（10） 吹掃開始時不必掛靶板檢驗，吹掃6～8次后進(jìn)行打靶實(shí)驗，視打靶情況判斷繼續(xù)吹掃次數(shù)。

（11） 打靶合格后停止吹掃，通知調(diào)度中心根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整鍋爐運(yùn)行方式。

（12） 吹掃合格后，管路冷卻到接近室溫后拆除臨時排汽管，拆除沖管工具，確認(rèn)進(jìn)汽腔室無雜質(zhì)后裝入速關(guān)閥。

12 吹掃過程記錄和確認(rèn)

管道吹掃完后， 應(yīng)在事先編制好的“ 吹掃記錄表”上進(jìn)行記錄，并在相應(yīng)的吹掃流程圖上做好標(biāo)記。

每個吹掃口吹掃結(jié)束后， 由監(jiān)理組織化建、裝置院、業(yè)主方進(jìn)行確認(rèn)并在相關(guān)表格上簽字。

13安全工作

安全工作是此次高壓蒸汽吹掃的重中之重。 各裝置院應(yīng)按照要求制定通過審核的蒸汽吹掃工作的安全專篇， 制定詳盡的安全管理和技術(shù)措施以及應(yīng)急預(yù)案， 現(xiàn)場實(shí)施過程中由專職安全人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。 由業(yè)主牽頭統(tǒng)一進(jìn)行檢查現(xiàn)場安全措施到位情況以及安全人員配備情況，并貫穿整個吹掃過程。

14監(jiān)理的參與

高壓動力蒸汽吹掃屬于施工過程的預(yù)試車階段， 監(jiān)理有責(zé)任按有關(guān)規(guī)定履行職責(zé)，確保質(zhì)量。 吹掃方案的確認(rèn)、過程的實(shí)施、 以及最終結(jié)果的檢驗確認(rèn)均應(yīng)在監(jiān)理的見證監(jiān)督下進(jìn)行， 并由監(jiān)理在規(guī)定的記錄表格上簽字確認(rèn)。