液硫輸送和液位測量技改實踐

郭榮福，沈粹卿

（1.唐山寶順化工有限公司，河北唐山063300；2.江蘇中建致遠工程技術有限公司，江蘇揚州225115）

硫磺制酸生產中，輸送液硫通常采用蒸汽夾套伴熱方式，通過控制蒸汽壓力控制液硫溫度，從而保證液硫良好的流動性。運行過程中液硫夾套管會出現穿孔現象，處理液硫輸送管線需停止蒸汽伴熱，液硫凝固不能流動，尤其在北方冬季還會導致蒸汽管線凍住，使再次開工難度更大。另外，測量液硫液位時經常采用磁翻板或雷達液位計，但測量值波動較大。上述問題短則幾個月，長則數年才會暴露，給生產的長周期穩定運行帶來困擾。為此，北方某公司對液硫輸送管線及液硫測量進行一系列改造。

1 液硫輸送系統改造

1.1 蒸汽夾套管與液硫管串通

液硫輸送蒸汽夾套管與液硫管發生串通，通常因液硫壓力大于蒸汽壓力，液硫進入蒸汽夾套管內，在蒸汽夾套管疏水口夾帶出硫磺，若泄漏量較大會直接堵死疏水器甚至堵死部分蒸汽管線。若發生在液硫輸送停止的情況下，則蒸汽會串入液硫管線并沿管線輸送路線進入槽罐，表現為槽罐冒蒸汽。檢查串通點一般采用分段排除的方法，該方法工作量大，耗時長。一旦串通點發生在進焚硫爐的液硫管道上，會導致長時間停車。造成液硫輸送蒸汽夾套管與液硫管串通通常有2種情況。

1.1.1 內管焊縫焊接存在缺陷

原液硫管道在分段連接處采用異徑法蘭連接，法蘭連接處的內管焊口被外管包裹，因輸送管線較長，分段較多，內部焊口數量就多，且在制作時，各分段最后一道焊口是在法蘭內部焊接完成，無法保證焊接質量。經液硫長期沖刷，個別焊接薄弱部位會增加泄漏幾率。

為保證各道焊口的焊接質量，即使泄漏也不發生蒸汽與液硫互串，該公司將各直管段連接處改為與內管配套的標準法蘭，讓所有直管段焊口外露。外管與內管的連接采用縮徑處理。但彎頭處仍采用全夾套方式，夾套彎頭處的內部焊口在焊接時進行坡口處理并采用氬電聯焊的焊接工藝來保證焊接質量，夾套彎頭內管彎頭采用R=1.5D規格，外管彎頭采用R=1.0D規格以保證同心度。

為縮短施工周期、保證夾套管縮徑處的施工質量，該公司直接采購與內外管相配套的碟形封頭與內外管焊接，而不采取以前的現場制作縮徑方法。

1.1.2 夾套內管穿孔

原液硫夾套內管采用碳鋼管，抗沖刷性能較差，并且在實際操作中由于蒸汽壓力控制不穩，特別是在蒸汽壓力較高時沖刷程度會增加，長期沖刷造成夾套內管穿孔，蒸汽夾套管與液硫管出現串通。該現象不僅出現在液硫輸送管線中，液硫輸送泵的夾套管也存在被沖刷穿孔的情況。

該公司首先加裝機械式蒸汽減壓閥使蒸汽壓力自動平穩控制，正常生產過程中蒸汽壓力控制在0.35~0.40 MPa，其次在液硫輸送夾套管和液硫輸送泵夾套管進汽口位置的內管外壁加裝不銹鋼防沖刷板，不銹鋼防沖刷板30 mm×30 mm×4 mm，液硫地下槽輸送至焚硫爐的關鍵管道內管直接采用不銹鋼材料制作。

1.2 蒸汽夾套跨接管彎頭處變薄穿孔

蒸汽夾套跨接管長期使用會出現彎頭處變薄穿孔，有以下2種情況。

1.2.1 液硫輸送管道蒸汽夾套跨接管蒸汽泄漏

若蒸汽泄漏發生在可間斷生產的熔硫工序，可把夾套內的蒸汽泄壓后直接焊補或更換部件，但是如果發生在液硫地下槽至焚硫爐的夾套管道上，尤其在北方冬季天氣寒冷時，關閉伴熱管檢修液硫管道，不但管內液硫溫度下降影響輸送，而且關閉蒸汽管線會使蒸汽很快凝結成水并結冰，以至于影響生產。針對此種情況，該公司把蒸汽跨接管規格由原來的DN20更換為DN25，防止因管徑較小使流速較快而導致沖刷增強，并且彎頭不可直接折彎，折彎處管壁減薄及因變型造成管徑縮小，都會降低抗沖刷能力。采用壁厚不小于3 mm的無縫鋼管和彎頭制作，可有效延長使用壽命。液硫地下槽至焚硫爐的液硫輸送管道的蒸汽跨接管直接采用不銹鋼管材管件制作。

1.2.2 液硫輸送泵夾套跨接管蒸汽泄漏

液硫輸送泵蒸汽跨接管位于液面之下，一般不容易發現蒸汽泄漏，一旦泄漏會造成液硫水分超標，液硫液面因水分增加導致酸度增加，從而對設備造成液面腐蝕，增加檢修的工作量。蒸汽跨接管一般為碳鋼材質，直接折彎且管徑較小，抗沖刷性能較差，易發生穿孔，與泵管采用螺紋連接，管徑小、密封面窄，使用一段時間后螺紋連接處易發生蒸汽泄漏。該公司把蒸汽跨接管管徑規格由DN12改為DN20，材質改為不銹鋼，與泵管之間的螺紋連接改為直接焊接，徹底消除蒸汽泄漏隱患。

1.3 硫磺熔化時間長

液硫輸送管道及液硫輸送泵熔化硫磺時間長，尤其是北方冬季天氣寒冷時更為明顯，該公司采取了以下幾種措施：

1）制作液硫夾套管道時，夾套外管縮徑處焊縫與法蘭端面距離不超過10 mm，以便蒸汽熱量盡快傳遞至法蘭連接處。蒸汽跨接管徑不小于DN20，保證蒸汽冷凝水快速流通排出。水平方向管道的跨接管宜布置在管道中間位置，以減少氣阻，加快蒸汽流通速度。垂直方向管道的跨接管宜采用上進下出的布置，并且出汽口離外管縮徑處焊縫的距離盡可能小于10 mm，否則此處易產生積水，造成液硫凝固，屆時只能利用外部熱源輔助加熱才能熔化。泵出口回流管內管長度以不超出外管10 mm為宜，防止停止供硫后液硫在滴落過程中凝固逐漸將回流管堵死。

2）在蒸汽供汽的機械式減壓閥處設置副線閥，在給液硫夾套管供汽的初始階段開啟副線閥，將蒸汽壓力快速提高到0.5~0.6 MPa。蒸汽夾套的疏水點設置在分段夾套管法蘭前端，疏水點間隔不超過15 m，在蒸汽疏水閥處并行設置手動旁路閥，以便快速排出初期冷凝水。通過提高伴熱蒸汽的溫度和提高冷凝水排出速度達到快速熔化硫磺的目的。這一改造使液硫管道硫磺熔化時間大大縮短，在冬季天氣較為寒冷的情況下，只需15~20 min即可熔化硫磺并能向焚硫爐噴磺。

3）加大安裝坡度，尤其是液硫地下槽至焚硫爐段，坡度由高及低至液硫泵處，坡度不小于0.5%。在停車并且蒸汽壓力不足時，停止運行液硫地下槽泵，讓管內大部分液硫迅速倒回到液硫地下槽內，在短時間停車后再次開車時，只需較低蒸汽壓力集中熔化硫磺槍部分即可達到快速開車的目的。

2 液硫液位測量的技改措施

測量液硫液位時，一般液硫槽較多采用頂裝磁翻板或雷達液位計，對于較高的液硫儲罐一般使用雷達液位計。在使用過程中，磁翻板液位計浮子連桿與導向管容易被升華硫卡阻，液硫在浮子連桿上逐步凝固造成液位失真，甚至連桿一些壁厚較薄的部位會被液硫腐蝕斷掉。雷達液位計的發射端面易積聚升華硫，若未及時清理發射端面會造成傳輸數據嚴重失真，或被測量液位有波動時雷達液位計測量數據嚴重偏離正常波動值。

針對液硫液位測量中存在的問題，該公司采用差壓變送器方式進行測量。由于液硫黏度大、結晶點高，差壓變送器宜采用法蘭連接方式，法蘭規格以DN80或DN100為宜，設備側壁接管長度在具備螺栓連接條件下盡可能短，法蘭端面與設備側壁的距離不超過60 mm。膜片材質優選316L不銹鋼，以達到抗腐蝕的目的。為保證差壓變送器的膜片近距離地接近槽罐本體內部液硫，差壓變送器與接管法蘭之間不宜加裝閥門，并且宜選用凸膜片傳導方式，同時做好外部保溫，以防膜片處液硫凝固影響測量。

安裝液硫地下槽的差壓變送器時，如是新建裝置，可在需加裝差壓變器處預留安裝空間。若是已建的液硫地下槽，可采用內置式安裝，把差壓變送器安裝在自制筒體內，膜片向外，安裝完成后，將筒體放置于液硫地下槽液面以下至槽底部位，將足夠長的導線引至槽體上部。因筒體置于槽體液面以下，熱量損失較小，液硫不易凝固，選用DN50平膜片的差壓變送器即可。

3 結語

液硫輸送管線的改造縮短了停車修理時間，保證了液硫正常輸送，改造后已可靠運行十余年。采用差壓變送器測量液硫液位信號傳輸數據精確、穩定，設備無需維護，使用壽命長。