洗滌塔入口管道優(yōu)化改造

杜學(xué)敏，祿軍讓

（中國石油慶陽石化公司，甘肅 慶陽 745000）

隨著國家安全、環(huán)保法律法規(guī)的頒布實(shí)施，國家對環(huán)保要求更加嚴(yán)厲苛刻，尤其對大氣污染治理提出了更高的要求。石油化工行業(yè)大氣污染物排放總量在涉及工業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中位列第2，自2012年以來，國內(nèi)各地區(qū)石化公司先后增上催化裝置煙氣脫硫脫硝項(xiàng)目。煙氣脫硫技術(shù)路線可以分為3類：濕法脫硫、半干法脫硫、干法脫硫；煙氣脫硝技術(shù)路線可分為4類：潔凈燃燒技術(shù)、吸收法、固體吸附法、催化還原法［1~3］。

目前國內(nèi)催化裂化裝置煙氣脫硫系統(tǒng)主要采用WGS濕法脫硫工藝［4］，隨著煙氣脫硫系統(tǒng)的投用運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)多套WGS洗滌塔入口處非金屬膨脹節(jié)開工時(shí)有漏液現(xiàn)象，嚴(yán)重者投用仍存在漏液現(xiàn)象，液體含堿液等腐蝕性成分，泄漏對設(shè)備、裝置構(gòu)架、地面腐蝕嚴(yán)重，且不滿足環(huán)保及安全生產(chǎn)要求，存在嚴(yán)重的安全和環(huán)保隱患［5］。國內(nèi)多套WGS洗滌塔入口文丘里管處正常運(yùn)行時(shí)有振動現(xiàn)象，設(shè)備管口及支架易疲勞受損，存在安全隱患。

1 運(yùn)行問題

某石化公司催化裂化裝置煙氣脫硫系統(tǒng)于2014年12月投用，2018年9停工檢修。煙氣脫硫系統(tǒng)采用噴射文丘里（JEV）型濕氣洗滌技術(shù)（WGS），煙氣管道設(shè)計(jì)5個(gè)膨脹節(jié)吸收熱膨脹。文丘里管入口處存在振動現(xiàn)象，在開停工及正常生產(chǎn)中有漿液飛濺至DN2400/500非金屬膨脹節(jié)，從膨脹節(jié)密封處滲漏，導(dǎo)致膨脹節(jié)低點(diǎn)密封處堿液結(jié)晶，部分掉落造成地面腐蝕，如與雨水混合將流入雨水系統(tǒng)，存在安全、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。通過調(diào)查，同類裝置中多家石化公司W(wǎng)GS洗滌塔入口文丘里管處非金屬膨脹節(jié)普遍存在漏液現(xiàn)象，嚴(yán)重者開工后期有漏液現(xiàn)象，且入口處文丘里管有振動現(xiàn)象。

2 原因分析

2.1 非金屬膨脹節(jié)泄漏原因分析

（1）膨脹節(jié)安裝位置不合理，距文丘里口噴射堿液的位置太近，使堿液噴入膨脹節(jié)處，導(dǎo)至膨脹節(jié)處漏液。

（2）現(xiàn)場工況與膨脹節(jié)設(shè)計(jì)工況不符，開工時(shí)煙氣管道壓力為負(fù)壓，引起堿液倒流至膨脹節(jié)，引起膨脹節(jié)泄漏。開工時(shí)，通過先通液體至文丘里管產(chǎn)生微負(fù)壓，進(jìn)而使煙氣由鍋爐出口通過文丘里管進(jìn)入洗滌塔，膨脹節(jié)工作介質(zhì)存在液相，引起泄漏，待煙氣流量正常，煙氣管道達(dá)到正壓時(shí)，液體倒流現(xiàn)象消失，膨脹節(jié)處泄漏現(xiàn)象消失。開工時(shí)操作壓力與泄漏率變化曲線見圖1。

圖1 開工—運(yùn)行期間壓力與泄漏率變化曲線

2.2 文丘里管振動原因分析

用于濕法脫硫的文丘里管主要為噴射式，從上至下依次由噴嘴、煙道入口、筒體、喉口、擴(kuò)散段構(gòu)成。噴嘴用于噴射循環(huán)液，煙氣受到液體的抽吸作用自文丘里管側(cè)面進(jìn)入筒體，在喉口處液體霧化、氣液兩相發(fā)生劇烈混合，煙氣中的SO2和顆粒物被液滴吸收、捕捉后混合相共同進(jìn)入擴(kuò)徑段液滴由于重力作用落入塔底氣體進(jìn)入塔頂。經(jīng)過上述過程脫除煙氣中的SO2和顆粒物。在噴射及劇烈混合過程中，文丘里管存在不同程度的振動現(xiàn)象。支架位置及結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致文丘里管支撐不合理，也是振動現(xiàn)象存在的原因之一。

3 優(yōu)化改造及效果評價(jià)

3.1 優(yōu)化改造

2018年，該公司從裝置本質(zhì)安全出發(fā)，將煙氣脫硫非金屬膨脹節(jié)泄漏列為2018年大檢修隱患治理項(xiàng)目，對WGS洗滌塔入口管道升級改造。

（1）洗滌塔入口管道膨脹節(jié)位置改造。改變WGS洗滌塔入口管道膨脹節(jié)位置，使膨脹節(jié)遠(yuǎn)離文丘里管入口堿液噴射處。避免因噴濺堿液進(jìn)入膨脹節(jié)及開工時(shí)負(fù)壓引起的堿液倒流至膨脹節(jié)處引起泄漏。

（2）支吊架位置及型式重新設(shè)置。根據(jù)應(yīng)力分析計(jì)算出各種支撐及約束的設(shè)計(jì)載荷，對支架進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。此次改造項(xiàng)目新增彈簧支架，新增承重支架、加固原有支架。

（3）結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行核算并加固改造。計(jì)算出各種支撐及約束的設(shè)計(jì)載荷，對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行核算，對不能滿足受力要求的進(jìn)行加固。

（4）管道做坡向設(shè)計(jì)改造。將管道由膨脹節(jié)處以0.1%的坡度坡向文丘里管，避免開車時(shí)，洗滌塔循環(huán)液先運(yùn)行引起的負(fù)壓導(dǎo)致堿液倒竄至膨脹節(jié)引起的泄漏。

3.2 改造后效果評價(jià)

通過對煙氣脫硫洗滌塔入口煙氣管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)改造，對管系重新進(jìn)行應(yīng)力分析的核算及非金屬膨脹節(jié)的安裝位置及形式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，更換2個(gè)非金屬膨脹節(jié)，對支吊架形式、位置及洗滌塔框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，保證開工及正常運(yùn)行時(shí)，非金屬膨脹節(jié)處無泄漏，減小文丘里管振動。

裝置開工煙氣未投用時(shí)及此周期運(yùn)行期間，煙氣脫硫文丘里管入口膨脹節(jié)處再無滲漏，管線振動明顯減弱。

4 結(jié)束語

洗滌塔入口文丘里管處非金屬膨脹節(jié)開工過程中普遍存在漏液問題，嚴(yán)重者開工后期也存在漏液，且入口處文丘里管存在振動現(xiàn)象。通過非金屬膨脹節(jié)泄漏及文丘里管原因進(jìn)行分析，對洗滌塔入口管道膨脹節(jié)位置改造、支吊架位置及型式重新設(shè)置、結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行核算并加固改造及管道做坡向設(shè)計(jì)改造，徹底解決了洗滌塔入口文丘里管處非金屬膨脹節(jié)泄漏問題，管線振動明顯減弱，本質(zhì)上杜絕了安全隱患，也能夠避免對該區(qū)域地面及構(gòu)架基礎(chǔ)的腐蝕損壞，有效降低了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)滿足了環(huán)境及生產(chǎn)要求。