VCM装置的管道吹扫及冲洗

2014-10-11赵雯婷中国成达工程有限公司成都610041

化工设计 2014年2期

赵雯婷中国成达工程有限公司成都610041

某1000 kt/a PVC项目一期工程主要包括电石、烧碱、乙炔、VCM、聚氯乙烯装置。其中VCM装置的管道类型较多，包含碳钢管、不锈钢管、玻璃钢管、钢衬管等;管道尺寸范围DN15～DN800，具有典型性。本文以VCM装置为例，阐述管道吹扫及冲洗方案、步骤、重要参数的选择及主要注意事项，讨论吹扫及冲洗过程中遇到的问题及解决方法。

按《工业金属管道工程施工及验收规范》GB 50235－2010工业管道在压力试验合格后，进行吹扫与冲洗，以防止安装过程中残留在设备、管道内的棉纱、铁锈、铁屑、油泥等异物在开车时堵塞设备、管道、阀门，确保系统的正常开车及稳定运行，编制管道吹扫与冲洗方案。

1 吹扫及冲洗前的准备

(1)在完成工艺管道、仪表施工、管道压力试验合格、工程质量达到施工规范及设计文件规定后方可实施管道吹扫及冲洗。

(2)吹扫前所有动力设备完成单机试车，均能正常投用，工程质量检查完毕，中间交接完毕。

(3)确认水、电、照明、通讯等公用工程已达设计条件，并能连续供给;消防、急救设施齐全。

(4)吹扫及冲洗前紧固各管道、设备上的法兰。拆除流量计孔板、泵回流管道上的孔板、调节阀、止回阀、切断阀等管件，并用模拟体或临时短管代替，待管道吹扫冲洗合格后复位。关闭现场压力表和压力变送器根部阀。拆下所有未带根部阀的安全阀、爆破片、双金属温度计、远传温度计，并用临时盲板将管口堵上(可用4 mm以上的钢板)。

(5)准备记录表格，作好现场吹扫及冲洗记录。

(6)需准备的材料及工具如下:①吹扫工作所需的气源充足(仪表空气、工厂空气及氮气均为无油、干燥的气源，压力0.6 MPa(G));②准备好用于更换调节阀的短节、临时滤网、临时用的法兰、盲板及相应的密封垫片、拆卸工具若干;③准备木锤、白靶板，上涂白色油漆或粘贴、缠裹白布，以能明显分辨出脏物为佳;④ 准备对讲机，便于现场与操作室进行联系;电筒、口罩和耳塞等劳保物品若干;准备现场警戒明示线，在吹扫区域外1m处划分出明显的警戒区域并挂警戒牌;准备软管及不同尺寸的钢管若干米，做临时管用。

2 吹扫及冲洗

2.1 公用工程管道

全厂公用工程包括仪表空气、氮气、工厂空气、生活水、脱盐水、工业水及蒸汽，公用工程管道分别采用公用工程站送出的相应公用工程介质进行吹扫冲洗。

2.1.1 仪表空气、氮气、工厂空气管道的吹扫

公用工程气相管道的吹扫顺序应先吹总管后吹支管。吹扫总管时，先拆下总管末端盲法兰再打开总管阀门进行吹扫，吹扫至打靶合格为止。总管吹扫合格后，恢复总管末端法兰，接着对装置内各支管分别进行吹扫。吹扫支管前，先将支管末端与设备口相连法兰脱开，再用临时盲板将设备口处封住，最后分别打开各支管阀门进行吹扫，待打靶合格后恢复法兰。

仪表空气支管的吹扫，务必将所有程控阀、调节阀的气源根部阀与仪表气支管断开，待吹扫完毕后再将各仪表空气支管与各程控阀、调节阀相接。吹扫过程中要注意，一定要确保仪表空气管道吹扫彻底，这是各程控阀、调节阀长期稳定运行的基本保障。每根管道至少吹扫3～5次，以无明显脏物、粉尘及积水为合格。

2.1.2 生活水、脱盐水、工业水管道的冲洗

公用工程液相管道的冲洗顺序与操作方法和公用工程气相管道的吹扫一致，先冲洗主管后支管，当排出口的水色和透明度与入口处的水色和透明度目测一致时，管道冲洗合格，恢复各管道法兰。

2.1.3 蒸汽管道的吹扫

蒸汽管道吹扫前需对蒸汽管道、管件、管支架、管托，弹簧支吊架等作详细检查，确认其牢固可靠。将各支管末端法兰脱开，接临时管将吹扫排放口引至地面，排放口倾斜朝上，在排气管前方50米范围内设置隔离区，并标注明显警示栏，防止蒸汽或吹出物伤人。

VCM装置的低压蒸汽主管为DN300，吹扫前将进界区的流量计拆下，接一段DN200的临时短管到地面，待进界区前的蒸汽总管暖管、吹扫完毕后，再进行装置内蒸汽系统的吹扫工作。

装置内蒸汽管道的吹扫遵照先升温后升压，先主管后支管，先近后远的一般原则。控制蒸汽总管阀门的开度，向管道内缓慢地送入少量蒸汽，对管道进行预热，使管道平缓的进行膨胀，防止突然升高管道温度，造成局部应力过大破坏管道。第一周期引蒸汽暖管时，暖管时间要适当长一些，大约需要3～4 h，即每小时升温50℃左右，当进界区起端的蒸汽温度与蒸汽总管末端温度相近时，方可逐渐增大蒸汽流量进行吹扫，流速不应小于30 m/s。降温是自然冷却，一般使管道冷至100℃以下即可。蒸汽管道的吹扫方法采用暖管—吹扫—降温—暖管一吹扫—降温的方式重复进行，管道冷热变形，易于管内壁的铁锈等附着物脱落，故能达到好的吹扫效果。第二轮以后的暖管时间可短一些，一般1～2 h即可，每次的吹扫时间大约为20～30 min。对于第一次主干管的吹扫来说，因其管道长，吹扫反复次数亦要多一些，当排汽口排出的蒸汽流目视清洁时方可暂停吹扫，现场主干管的吹扫次数大约为10次。

各支管的吹扫方法同主管，多根蒸汽支管可同时吹扫，支管的吹扫次数相对少一些。暖管－吹扫－降温一般反复4～5次，目测蒸汽出口清洁即可停止吹扫。

吹扫合格后，拆除所有临时排放管，并将管道、阀门、过滤器、疏水器、仪表等恢复至原状，缓慢打开蒸汽总阀，进行暖管，发现各排净阀水已排净且出现干蒸汽后，关闭放净阀门，打开疏水阀前截止阀，冷凝水通过疏水阀外排，继续缓慢打开蒸汽总阀直至总管末端蒸汽温度与进界区总管温度一致时，全开蒸汽总阀，送汽，程序结束。

蒸汽吹扫时温度髙、流速快、噪音大，现场工作人员均带有隔音耳塞以降低噪音。蒸汽吹扫前装置内所有的蒸汽管道均已保温，以减少吹扫蒸汽量的损耗。蒸汽吹扫的临时排放管均在地面上设有固定架，以免蒸汽流引起管道振动。蒸汽管道在吹扫结束后，界区蒸汽总管阀门不关闭，各吹扫口始终保持有较少蒸汽量流通，防止管内再次积水生锈。

2.2 工艺介质管道

2.2.1 液体介质管道的冲洗

液体介质的管道大致分两类，一类为液体自流管道，另一类为泵进出口管道。

对于自流管道的冲洗，一般先将管道入口的设备灌入水，利用液体自流对管道进行冲洗。自流管一般比较干净，冲洗时间在5 min以内，待目测排出口的水色和透明度与洁净水一致时，冲洗合格。

若管道与泵相连，将泵入口容器注满水，开启泵让液体在设备与泵之间打循环，待回流管清洗合格后，关闭回流管阀门。冲洗泵出口各支管时，应将泵出口的各支路末端法兰脱开，用临时软管将排放液体引至就近地沟。依次打开各支路阀门进行管道冲洗。冲洗时需向容器补水，补水流量视排水流量确定，保证管道冲洗水的流速不低于1.5 m/s。液相管冲洗完成后，应及时将管内积水排净，并及时通入工厂空气将管道内残存的水分吹干，以免管道积水生锈。典型的液体管道冲洗方案见图1。

图1 液体管道冲洗方案图

冲洗完成后，需将储水静设备的人孔盖打开，对设备进行人工清扫，清除设备底部残留物。对于不锈钢，玻璃钢及钢衬管，其管道较洁净，冲洗时间较短，一般冲洗10 min即可，而碳钢管一般至少需要冲洗半小时以上才能合格。

2.2.2 气体介质管道的吹扫

VCM装置各工序均集中布置在同一框架，各工序内工艺系统设计压力相同，对各工序工艺气相管道采用整体充压泄压的方法进行吹扫。先将进出装置的工艺气相总管阀门关闭，在框架一楼找一个低点，将气相管的法兰脱开，用临时管将排放口引至空旷处，用工厂空气向气相系统补气，待系统压力升约至工厂空气压力时，快速打开排放口阀门泄压，利用高速排放的空气气流将气相系统内的铁锈、尘土、水分及其它脏物带出。每泄压吹扫完成一次后，用木锤对管道上的焊缝(在距焊缝处15～20 mm处沿焊缝方向)、弯头、管道死角处敲击，注意用力不宜过大，使焊渣等小颗粒物质及锈粉尽可能的除去。如此反复多少充压泄压，在排气口设置贴有白布或涂刷白色涂料的木制靶板进行检验，待吹扫2 min后靶板上无铁锈、尘土、水分及其他杂物时，吹扫合格。吹扫前应将系统内部阀门全开，否则在吹扫时会损伤阀门密封面。

对于合成工序VCM气相总管，其直径较大(DN800)，管道较长(超过500 m)，若采用工厂空气对系统简单的充压泄压进行管道吹扫，充气时间太长，且不能满足吹扫气相流速大于20 m/s的要求，很难将管内的异物吹扫干净。现场采取“空气爆破法”对DN800的VCM气相总管内部进行吹扫，可起到较好的清洁效果。

现场利用氯乙烯压缩机向VCM气相总管出口进行充压，VCM气相总管入口盲法兰端脱开，安装石棉板作为爆破口进行爆破。氯乙烯压缩机设计的排出压力为0.75 MPa(A)，但氯乙烯压缩机出口无管道与VCM气相总管连通，现场临时在氯乙烯压缩机DN250的出口循环管道上开了一个DN150的孔，焊接上DN150的临时管返回到VCM气相总管末端。在回流管开孔处需增补加强圈，以弥补接管处应力的损失。再将氯乙烯压缩机入口总管管端法兰脱开，在其入口处加上60目的不锈钢过滤网，保证杂质不被带入压缩机。将VCM气相总管入口盲法兰端脱开，采用2层强度较低的6 mm石棉板将其封闭，石棉板上刻“十”字刻槽，以减小爆破片承压能力。拆除吹扫管道上的孔板、流量计、温度表等仪表，并将吹扫管道与其它相邻管道、设备隔离。待准备工作做好后，开启氯乙烯压缩机抽大气向VCM气相总管充压，系统压力逐渐升高，大约10 min后，系统内空气压力逐渐升高至约0.4 MPa(A)，超过爆破片所能承受的极限压力时，爆破片破裂，能量瞬间释放，系统中的压缩空气迅速膨胀从爆破口以极高的速度喷出。同时管道内的焊渣、水等其它杂物在爆破引起的震动作用和高速气流的冲击下随之排出，实现吹扫目的。反复爆破数次，可使管道内的清洁程度达到要求。具体的吹扫方案见图2。

图2 DN800的VCM气相总管的吹扫方案

吹扫完毕后，拆除临时管，恢复法兰及氯乙烯压缩机回流管道，并仔细检查各拆开口、确认拆下的调节阀、流量计孔板、仪表均复位，各临时密封垫片均更换为正式垫片，其中在复位时要特别注意孔板安装的正反方向。爆破法省工、省时、成本低、进度快，技术简单，对于大直径管道或拐弯多、支线多、脏物不易清除的管道的吹扫特别有效。

对于VCM球罐、VCM高低沸塔、回收塔及废水汽提塔顶部工艺气放空管道均为竖直管，管道上无管件，且管道出口朝下，可以不用吹扫。

气相管道吹扫检验合格后，还需通入压缩空气敞开吹半天至一天，以保证管道内的水汽彻底除净以免管道积水生锈。

3 吹扫过程中安全注意事项

参与管道吹扫冲洗的人员均应经过系统的安全、技术、操作知识培训，并在吹扫冲洗过程中对参与人员实行定岗责任制。现场指挥人员主要负责吹扫冲洗工作实施中的现场指挥及协调工作，避免工作中的脱节造成安全事故;仪表专业人员在吹扫前后主要负责现场仪表的拆除及恢复安装等工作;安全人员主要负责吹扫冲洗工作实施中的安全工作，严禁吹扫冲洗工作的实施中非相关人员在警戒区内随意走动;实施人员主要负责吹扫冲洗工作的实施(包括协助钳工进行相关管件、阀门等拆卸和恢复安装工作)，一切行动听从主要指挥人员的号令。每次吹扫时，阀门的开关操作执行有专门的人员分工协调操作，即现场及控制操作的操作人员在得到指挥人员的明确示意后方可开关阀门进行吹扫，特别注意在吹扫气体排出口附近四周严禁有人员的分布。特别对于爆破法吹扫，管道内的杂物会随爆破气体迅速吹出，动能很大。因此，要求现场爆破口前方10米内不得有人、不得堆放物品，以确保安全。做好吹扫人员人身防护工作，操作人员应佩戴护目镜，防噪音耳塞等安全装备。