三甘醇再生器火管現場整管拖出檢修技術研究

左 果

（四川寶石花鑫盛油氣運營服務有限公司， 四川 成都 610056）

我國頁巖氣地面處理工藝的核心在于脫水處理，脫水工藝主要有冷卻脫水、吸收脫水、吸附脫水、膜分離脫水，而對于集中開發的頁巖氣經管道外輸時，通常采用三甘醇作為吸收劑來進行深度脫水[1-3]。三甘醇脫水工藝的關鍵在于三甘醇的再生，三甘醇的再生質量關鍵又在于再生器及其內部火管加熱器的可靠運行。但在日常運營過程中，再生器構件因受制造、安裝及使用中產生或擴展的裂紋等缺陷因素影響，則可能出現設備失效事件或事故[4]。因此，運營單位應根據現場檢修條件，科學開展現場檢修，從而達到安全、質量受控、有效降低成本的目標。然而，我國現有關于三甘醇再生器及其火管本體失效后的現場檢修技術介紹卻很少。本文通過我國某頁巖氣脫水站三甘醇再生器在運情況下火管穿漏檢修事件，對再生器火管現場整管拖出檢修技術進行了分析研究，對檢修全過程技術要點及要求進行了歸納與總結，并提出了相關建議。

1 某頁巖氣脫水站再生器火管穿漏事件概況

該頁巖氣脫水站設計日脫水能力為450 萬m3（標況下），年生產時間為8 000 h，脫水裝置負荷率為50%～120%。事件發生當日零點30 分，2 名巡檢人員發現三甘醇再生橇二層平臺的點火器四通右側風門處有明顯火焰外溢，在迅速切斷重沸器燃料氣閥門后，火焰仍未熄滅，初步判斷為三甘醇內漏著火。在采用手提式干粉滅火器通過點火器觀測孔滅掉明火后，現場人員迅速切斷再生橇的三甘醇貧液出口與富液進口閥門，并同時關閉了再生器液位下限報警系統。零點45 分，開始將緩沖罐、再生器中的三甘醇回收至三甘醇低位補充罐中，同時將經本站處理的頁巖氣原料氣調配至其他脫水站進行處理，并逐步關閉周邊超過處理量的產氣平臺。事件發生期間，脫水站中控室的再生器溫變傳回數據一直處于正常工況范圍內，故未能觸發系統報警。

依據再生器的設計文件，其設計溫度為222 ℃，工作溫度為 190～204 ℃。而三甘醇在206 ℃左右開始分解，在412.8 ℃時開始燃燒[5]。通過以上分析，判斷再生器內部的火管可能存在漏點，致使再生器中的三甘醇滲入火管被引燃，并順著火管流出點火器風門。

2 現場檢修方案確定

再生器火管加熱器由800 mm×12 mm 筒體及上部6 根273 mm×10 mm 煙道管組成。火管筒體、煙道管通過再生器連接法蘭組焊為一體，法蘭直徑為1 600 mm[6]。火管筒體總長度為7 857 mm，由整張Q345R 鋼板卷制而成，煙道管由Q345C 鋼卷制而成，火管總質量為6 350 kg。

此次檢修目的在于找出火管加熱器穿漏點，對所有焊縫進行UT、PT 檢測，對存在缺陷的焊縫及漏點進行修復，并清除再生器及火管內部積碳。基于火管結構與尺寸，考慮再生器內進行火管筒體及煙管焊縫無損檢測條件受限，特別是6 根煙管的12道焊縫檢測難以在再生器內部實施完成，同時再生器內底部及火管外底部積碳難以有效清除。因此，現場最終確定擬將火管整管拖出再生器的檢修方案。該方案現場實施難度較大，操作空間受限（火管中心線距地面高度3.5 m，再生橇二層平臺人員操作面積不足1 m2），且在該地區無現場實施先例，對實施過程精準控制及技術要求均較高，特別是火管拖出過程中稍有不慎將導致再生器及火管相互碰撞受損、反彈擠壓傷人等嚴重后果。

3 再生器火管現場整管拖出技術要點

首先，根據檢修方案要求進行物料排查及準備，并在實施前進行全面技術交底，這對于系統的危險源隔離及設備、環境的有效保護極為重要；同時，制定合理的再生器拆卸順序，既能保障檢修方案實施過程中人員、設備的安全，也能大大縮短設備檢修時間；最后，各個拆卸環節的統一指揮與協同作業是否精準，將直接影響方案實施效果。

3.1 物料排查與準備

檢修方案實施前，應對照方案實施要求，逐一排查現場物料庫存情況，做好提前準備。本次檢修物料排查內容主要有下：

1）再生器燃料氣及汽提氣、三甘醇貧液及富液、排污閥門后端法蘭需設臨時盲板隔離。此次檢修準備了DN50、PN2.5 盲板6 塊，DN25、PN2.5 盲板2塊。

2）所有管道、容器法蘭拆卸后均應更換墊片。此次檢修準備了DN800、DN1600 各2 片，DN50、DN25 墊片各8 片。

3）再生器復裝后需進行水壓試驗及氮氣置換。此次檢修準備了氮氣瓶10 瓶，軟管15 m。

4）進入再生器及火管內部前，需強制通風并檢測合格。此次檢修準備了軸流風機2 臺，四合一便攜式氣體檢測儀2 臺。

5）檢修過程中需封閉點火器四通端口、煙囪口及電氣儀表接頭，同時避免容器積碳清理導致環境污染。此次檢修準備了防雨布100 m2。

6）檢修全過程產生的污水由閉排系統進入事故污水池，禁止通過開排系統進入當地自然水系。

3.2 合理確定再生器拆卸順序

按照“系統隔離、先局部后整體、便于操作”的原則制定再生器構件及其附件拆卸順利。

在拆卸前，應對汽提氣、點火器燃料氣、電源、儀表風、三甘醇進出口進行關閉確認并做好相應隔離，對于燃料氣、汽提氣及電源應做好上鎖、掛牌標識，確保檢修過程的作業安全。

為便于再生橇二層平臺人員作業，首先拆除廢氣分液罐尾氣管、點火控制柜、照明設施；其次依次拆除再生器火管上方煙囪，3 層平臺（煙囪操作平臺），與點火器四通相連的燃料氣、儀表風管道及電氣儀表，二層平臺護欄，點火器四通；最后通過2 輛自行式吊車將再生器火管整管抽出，平吊至規定位置。

3.3 再生器火管整管拖出吊裝技術要點

根據最大起吊重量、起吊負荷率、起吊高度來選擇2 臺吊車型號。本次吊裝作業，現場采用的是1 臺50 t 和1 臺25 t 吊車，在火管拆卸前已提前就位，并完成吊前準備（吊車位置分布見圖1）。

圖1 吊車位置示意圖

在再生橇二層平臺上設置臨時龍門架作為倒鏈（即手拉葫蘆）拉力支撐，以火管與點火器四通連接法蘭面上的2 處螺栓孔為拉力受力點，所選2 處螺栓孔高度需與龍門架高度一致，且三點（法蘭受力點與龍門架支撐點）所在面與地面平行。由25 t吊車通過火管吊耳垂直牽引火管后，使用倒鏈將火管拉出再生器約1 m，從而利用吊帶將露出段火管套牢，吊帶在火管頂部鎖緊，由第二臺50 t 吊車再次垂直牽引火管。在拆除臨時龍門架及倒鏈后，由25 t 吊車控制吊臂進行火管軸線方向上的水平緩慢移動，至25 t 吊車吊繩與吊耳成20°夾角時停止；再由50 t 吊車控制火管進行軸線方向上的水平移動至火管緩慢拉出，同時25 t 吊車吊帶與火管吊耳夾角近似恢復為零度。值得一提的是，以上吊裝作業循環進行時，在火管尾部未完全脫離再生器的移動過程中，應根據火管重心位置，不斷調整50 t 吊車吊帶鎖緊位置，確保火管重心在軸向運動過程中始終位于兩吊點之間。

在火管完全拖出再生器后，2 臺吊車同速提升火管至轉向高度后，同步做轉臂運動，火管轉向過程中需專人做好回拉牽引，輔助控制吊裝平移速度及方向。火管吊裝拖出過程見圖2 至圖4。

圖2 倒鏈拉出火管

圖3 吊裝拖出火管

圖4 吊裝火管轉向

4 再生器火管穿漏修復技術要求與積碳原因分析

4.1 火管穿漏修復技術要求

火管吊裝至預定位置后，拆除火管端口點火器火嘴支撐后由軸流風機進行強制通風，直至氣體檢測合格。火管修復要求如下：一是將火管內外面積碳等附著物清除，并打磨所有縱環焊縫內外面及周圍50 mm 范圍內至金屬光澤可見；二是對所有焊縫進行100%超聲波檢測，找出缺陷并進行標記；三是依據焊接缺陷標識位置，采用砂輪切割缺陷形成切口，并打磨切口形成坡口，坡口應光亮無缺陷；四是采用滲透檢測確認缺陷徹底清除后，按照返修焊接工藝進行補焊，并記錄焊接參數；五是清理返修焊接表面，余高不大于2 mm，表面圓滑過渡；六是外觀檢驗合格后，對返修焊縫及兩端延長部分（不小于100 mm）進行UT 及PT 檢測，滿足NB/T 47013—2015 第三部分及第五部分中檢測Ⅰ級規定即為合格[7-8]。

此次脫水站再生器火管拖出檢查后得知，火管唯一漏縫位于從外到內計第二條筒體環焊縫水平徑向處左側，經火管表面清理后明顯可見，其長約130 mm，產生原因為焊縫根部存在未熔合裂紋。漏縫切割、打磨前后對比詳見圖5、圖6。

圖5 漏縫切割、打磨前

4.2 再生器及火管底部積碳原因分析

研究發現，由于火管式三甘醇再生器的設計構造，致使靠近再生器內溢流堰處的三甘醇會首先流出再生器進入貧液精餾柱到達緩沖罐，而再生器底部及靠近火管端口底部的三甘醇則受熱后緩慢上升流出再生器，導致三甘醇富液形成“先進后出”的現象。同時，再生器溫度變送器采集點位于貧液精餾柱進口上端[9]，采集傳輸至中控室的溫度數值對于再生器底部三甘醇溫度失真。而再生器、火管底部附近三甘醇因不能及時更迭排出，受熱溫度一旦超過206 ℃則產生分解，將導致再生器及火管底部積碳嚴重[10-11]。此次事件所涉脫水站新投再生器底部積碳情況詳見圖7。

圖7 脫水站再生器底部積碳情況

5 再生器火管復裝技術要點及復產準備

5.1 再生器火管復裝技術要點

火管檢修、檢測合格后，2 臺吊車位置不變，依然采用火管拖出的方式將火管送入再生器（送入前需將DN1600 法蘭墊片置于再生器法蘭處），整個過程需專人時刻觀察再生器內頂部與火管間距，特別是避免汽提氣管道遭受撞擊受損。另外，牽引過程中需盡量確保火管與再生器法蘭面螺孔同心，便于后期順利穿入螺栓。當火管剩余外露部分約1.5 m時，拆除50 t 吊車吊繩，安裝二層平臺龍門支架改由倒鏈繼續拉入。此時，火管與點火器四通連接法蘭面不再作為拉力受力面，而是選擇火管與再生器連接法蘭面作為拉力受力面，拉繩需穿過再生器法蘭面螺栓孔，并固定在火管法蘭面螺栓孔處，借助再生器法蘭面將火管倒拉入再生器。

在火管與再生器通過螺栓緊固后，依次對點火器四通、燃氣與儀表風管線、點火器儀表、3 層操作平臺、煙囪、氣液分離罐尾氣管、點火控制柜、照明燈進行復裝。

5.2 再生器復產準備

再生器復裝完成后，應首先進行水壓試驗，試驗壓力為0.11 MPa，待試壓合格后進行氮氣置換；隨后補充三甘醇至規定液位；最后依次進行冷、熱循環，在熱循環過程中同步進行火管法蘭面的螺栓熱緊作業。

6 建議

基于此次火管穿漏事件及檢修分析，結合三甘醇再生器火管設計、入場相關文件，本文提出以下建議：

1）對于臨近國家法定節假日時期制造的焊制容器，應提升設計出廠射線檢測率，并加強監造管理。原因在于此次事件火管于2018年春節前1月焊制完成，期間制造人員情緒容易波動，致使注意力較難集中[12]。按照設計要求，所有焊縫射線檢測率不小于10%，故而很不幸地未能在出廠前排查出第二道環焊縫根部未熔合的焊縫缺陷。

2）三甘醇脫水站停運檢修時，現場具備再生器火管拖出條件的，應盡量對再生器及其火管進行積碳清洗，并對三甘醇預過濾器、活性炭過濾器、后過濾器進行濾芯更換，避免三甘醇損耗過大、脫水質量下降[13-14]。

7 結束語

三甘醇脫水站再生器火管現場整管拖出檢修技術關鍵在于火管吊裝拖出及復裝過程安全及檢修質量受控，為此本文針對物料準備、拆裝順序、火管拆裝技術要點與修復技術要求做了逐一歸納總結。同時，本文就新投火管穿漏、再生器及火管底部積碳原因進行了簡要分析，并由此提出相關建議。基于以上檢修技術總結與相關建議，希望能為天然氣脫水處理運營單位處理類似檢修問題提供一定的借鑒與幫助，從而確保實施過程人、機、環境的有效保護及檢修目標的有效實現。