磷酸装置堵塞渣浆成功清理方案及预防措施

2015-03-23冉瑞泉瓮福达州化工有限责任公司四川达州635000

化工管理 2015年19期

冉瑞泉(瓮福达州化工有限责任公司, 四川达州 635000)

我公司磷酸装置反应过滤工段设计产能为400kt/a，湿法排渣，首次使用当时为国内单台最大面积240m2的转台过滤机，于2011年7月建成投料试车。在2013年9月以后因磷石膏渣浆管堵塞输送流量从最初的1000m3/h下降到650m3/h，渣浆泵出口压力相应从最初的0.8MPa升到0.95MPa，导致磷酸装置不能满负荷生产。

1 渣浆管的设计情况

石膏再浆泵设计为一开一备，泵进出口阀为电动刀闸阀。磷石膏管道总长度4640m，分为三段。其中在工厂界区内管道材质为钢衬胶、公称直径DN500，长度880m，安装在管廊内，法兰连接，一开一备。厂区外至途中一山梁顶处为钢穿插管，外壁为碳钢、壁厚9mm，内管为高密度聚乙烯管、壁厚10mm，长度1225m，埋地铺设。此段管道走向是埋地先下行穿过园区污水处理厂，后顺着山坡向上延至山梁最高点。最后一段为山梁最高点到渣场排放口管道，材质PE，长度2535m，埋地铺设。

2 堵塞原因分析

经拆开厂区内多处法兰，发现管内沉积物表面覆盖有约2～3mm的黑色垢块，表面光滑致密，下层大部分为白色颗粒状，较松散。沉积物有两个显著特征，一是管内沉积物均附着在管道底部，侧面及顶部只有极少量。二是顺着管道流向沉积物的厚度越来越薄，在泵出口水平段最厚处占了直径的二分之一，出厂界区处约占管道直径的三分之一。

从析数据可看出，白色粒状主要成分为硫酸钙，管道堵塞的主要原因是磷石膏沉积所致。2013年9月再浆泵及泵膨胀节故障频发，进出口阀自试车以来不能正常工作，发生故障后需停车抽堵盲板，才能启动备用泵，此过程往往达4～6小时，管道内的磷石膏沉积在管道底部。生产过程中其它盐类析出，生成成分复杂的黑色垢块覆盖在其表面。

3 管道清理

(1)化学清洗因在管廊中拆卸不方便且担心机械清理损伤衬胶，首先考虑使用化学清洗。在接近工厂界区处拆开渣浆管与渣场回水管弯头，并制作“U”管相连，使其以石膏再浆槽为中心形成闭路循环。经过几次对渣浆管进行化学清洗，清洗后流量略有上升。但因清洗温度不能保持在80℃、循环时间短等原因未达到预期效果。

(2)机械清理 ①人工清理。工厂界区内管道拆开法兰后，使用自制的长柄铁铲清理，因顾忌损伤橡胶衬里，效率相当低下，多数管道标准长度为6m及12m，管道中部根本无法用力。经过试验后，只能放弃。

②高压水枪清理。借鉴公司使用高压水枪清理其它管道的方法，经多次现场试验，在水压30MPa下，距胶板50mm以上时对胶板无损伤，可有效清除垢块，只是效率偏低，耗时较长。

为保证高压水枪喷头距橡胶衬里在50mm的安全距离以上，特制固定喷头的不锈小车，小车四面安装轮子，利于小车在管内滑动，如下图。特制的高压旋转喷头高压水喷出方向向后呈45°，利用水反作用力带动小车向前进，同时将冲散的沉积物冲到管外。

③利用PIG(管道清理器)清理。工厂界区内的管道清理完成后，渣浆管输送流量也仅达750m3/h,在衬胶管与钢穿插管处安装压力表，其压力与泵出口均达0.95MPa，表明在压力表以后的管道应还有堵塞情况。但位于工厂界区外的管道，埋地铺设，加之中部无法兰，管道较长，不便于检查，同时使用高压水枪清理受限于高压水管长度。

经与专业的管道清洗公司沟通，比较多种清理清洗方式后，决定采用价格较低，耗时短的PIG(清管器)清理后端管道。所选用PIG采用收缩性强、强度高的特殊聚氨酯材料制成，外形如子弹，外壁带有如牙刷状的钢丝刷。

PIG清洗技术以清除管道内结垢、沉积物或异物为目的的一门技术。其工作原理是把PIG放进发射器后，发射介质在PIG前进方向产生压力差，形成前进推力，使PIG沿管线前进，在运行过程中，PIG稍有变形。PIG本身或其附件在关内不断与管壁的积垢接触，对积垢进行挤压、刮削、冲刷、振动破碎，清除管道内的结构、沉积物和异物。与此同时，介质在通过PIG表面与管内壁形成的间隙时会形成高速环隙射流，在它的作用下，前面会形成类似真空的区域，有利于PIG的运行，并对所刮削下来的垢渣进行冲击、搅拌，并及时排出管外，有效地防止了垢渣在管内的堆积，避免了堵塞现象的出现。

渣浆泵送出的清水为PIG的推动力。在钢穿插管前制作“Y型”不锈钢三通，PIG加入口加盲板密封，便于PIG快速放入。

为避免PIG卡在渣浆管内，先放入DN200的PIG，同时在PIG后端加信号发射器，通过管外的信号接收机检测PIG的在管内具体位置，以防万一。放浆口安装一个铁丝网，便于捕捞通过渣浆管的PIG，通过观察PIG受损状态分析渣浆管清理情况。在一种规格PIG从放浆口排出后，再放入稍大一型号的PIG。经过5天的清理，最后通过管道的PIG到DN400，此时渣浆泵出口最大流量已经增至950m3/h，出口压力为0.88MPa，已完全满足生产要求。