环保项目中的浆液管道及布置

朱进华

（中石化宁波工程有限公司，浙江宁波315013）

环保项目中的浆液管道及布置

朱进华

（中石化宁波工程有限公司，浙江宁波315013）

浆液管道在煤气化、电厂烟气脱硫等装置中均有应用。以催化裂化装置的脱硫浆液管道为案例，对浆液管道的布置及相关设备布置的特点进行了介绍。

浆液管道；布置；设计优化

近年来，我公司承担了多套催化裂化装置烟气脱硫脱硝工程的设计，特别是2014年执行了一系列该项目群的详细设计。从烟气中脱除下来的催化剂颗粒（0～5μm粒径占76%左右）形成的浆液，在除尘脱硫单元和脱硫废水处理单元中大量存在。本文以脱硫废水处理单元为对象，结合相关标准，对浆液管道及布置的特点进行介绍。

1　流程及设备布置

1.1流程说明

来自除尘脱硫单元的浆液经过胀鼓过滤器过滤后，上层滤液进入氧化罐进行氧化处理，达标后废水外排；滤渣进入渣浆缓冲罐分离、浓缩，再经过进一步的脱水处理，形成泥渣外运（见图1）。

图1　脱硫废水处理流程

1.2设备布置

本单元主要有18台设备（搅拌器等辅助机械除外），布置在14.5m×7.5m的框架及周边地面上。氧化罐、氧化风机落地布置，其它设备均在框架上。

设备竖面布置充分利用重力流，在框架上自上而下依次布置了胀鼓过滤器、渣浆缓冲罐和脱水机等设备，脱水后的滤渣从二楼掉落到地面设置的临时堆渣场。为了使从胀鼓过滤器引出的上层滤液管线尽量短，3台串联的氧化罐紧靠框架平行布置（见图2）。为保证2开1备的3台胀鼓过滤器中的任意两台设备投用时，浆液能够尽量均匀流动，采用“品”字形布置。

图2　浆液管道布置

考查已经开车的同类装置的运行情况，发现渣浆缓冲罐和脱水机之间的渣浆泵对运行影响不大，有现场甚至直接将泵旁通，可以取消该泵。由于场地限制，设备布置没有能够为管道使用大曲率半径弯管预留足够的间距。

2　管道布置

浆液是固液两相的混合物，其流态多变，必须在一定的流速下以保证相对稳定的流动。在管道布置设计的过程中，除需满足管道布置的一般规定外，在冲洗、放净、取样等方面都有特殊要求，以避免出现固体颗粒沉积、堵塞管道，减轻管道的局部磨蚀。

2.1设置冲洗措施

在浆液管道靠近设备进出口处设置冲洗、吹扫管线，以便浆液能全部从管道中排出。对管线上可能出现浆液集聚、堵塞的阀门、管件处也设置冲洗、吹扫措施。

根据工艺要求，本单元采用新鲜水冲洗方案。主要设备均设置了专门的冲洗管口，并配套设计了相关的管线。胀鼓过滤器需要根据渗透膜的内外压差设置反冲洗的时间，压力表没有直接安装在设备管口上，而是调整到冲洗管线上，并保证和管口距离最短，在表后设置切断阀。

2.2放净的设置

为避免浆液管件中有死角，浆液管上不宜设置安全阀和压力表，并尽量不设放空阀和放净阀，仅在工艺有需要的地方设置放净。与常见的放净从主管的底部垂直引出不同，为防止堵塞，浆液管道的放净需要从主管的底部切向引出，在水平段靠近主管安装切断阀（见图3a）。

金属管道可以比较方便地实现小口径的等径三通、大口径的开孔焊；对较大口径非金属材料的玻璃钢管道，如何实现主管底部切向接管是一个难点。最终方案为分支处使用等径三通与底平偏心异径管直连，在水平位置安装切断阀（见图3b），并根据需要设置可靠支撑。

图3　浆液管道的放净设置

2.3取样管的设置

项目中针对烟气、浆液的监测，设有多种在线分析系统及人工取样点，本单元在氧化罐出口设有取样口，用来分析介质中悬浮物和化学需氧量，其介质为含有少量固体颗粒的废水，取样口应设置在管道的侧面[1]，以保证采集的样品具有代表性。

在之前已经开车运行的装置中，出现过分析数据失真的问题，业主、厂家更多的是从分析仪表自身的角度分析原因，调试甚至更换仪表，但始终无法彻底解决问题。从现场资料看，存在取样口接管从主管底部向下接出的情况，垂直取样管堵塞后造成取样不具有典型性，是数据失真的主要原因。

2.4调节阀组的布置

为减少浆液积聚，浆液管道上调节阀不宜设旁通管。根据工艺要求，本单元浆液管道的调节阀组需设旁通管。空间允许情形下，将调节阀与旁路布置在同一个平面上[1]；若空间不够，则旁路阀布置在调节阀的下方。旁通阀与主管道之间的旁通管在满足安装、检修的前提下，做到距离最短。

需要注意的是，若调节阀组布置采用前者，建议将放净的方向和旁路管错开布置。

2.5阀门选择及安装

针对浆液的特点，结合国内外的做法及同类装置的经验，在浆液管道关键部位的切断阀选用刀闸阀，其提升式的闸板密封面，可刮除密封面上的粘着物，自动清理杂物；阀体密封面没有凹槽，不产生积留物，能保证开启灵活；硬质合金密封面能保证密封耐磨的性能和要求。

部分厂家的阀自带3～4个小口径（一般为不大于DN15）的冲洗口，增加了现场管道施工的难度；同时，对于北方地区还存在管线伴热保温问题。有业主综合考虑，采取类似软管站的做法，预留专门冲洗水接口，设置临时管线冲洗。

若在垂直管道上安装阀门，发生固体颗粒沉降时，整个端面将完全堵塞；而在水平管道上，即使发生堵塞，也集中在底部，浆液仍有流通空间，因此浆液管道的阀门应该安装在水平管道上。项目执行中，若楼面上方没有足够的安装空间，水平管线则从梁下穿过，再从下层楼面上设置操作平台。

2.6弯头选择

浆液对管道拐弯处的冲击要比纯液体大得多，弯头极易磨损；同时固体颗粒还易在拐弯处沉积而堵管。为有效降低局部阻力，减轻浆液的冲击磨损，浆液管道的弯曲部分应采用大曲率半径的弯管，弯管的曲率半径不宜小于管道公称直径的4倍[1]。

受限于场地，项目中无法使用大曲率半径弯管，而是采用了普通的长半径弯头。对玻璃钢弯头提出了加厚、耐磨的要求；并且要求玻璃钢弯头的连接形式按照《玻璃钢/聚氯乙烯（FRP/PVC）复合管和管件》执行，采用法兰连接，以备堵塞时可以拆卸疏通。

3　总结

在浆液管道的设计过程中，需要符合管道布置的一般规定，又要特别注意其自身的特殊要求。随着项目群的陆续建成以及开车运行，从施工、运行等各个阶段获得的经验，对后续项目的设计优化将大有裨益。

[1]SH 3012-2011，石油化工金属管道布置设计规范[S].

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.036

TQ055.8

B

1008-553X（2016）04-0098-02

2016-04-13

朱进华（1983-），男，大学本科，从事配管设计工作，0574-87974753，13301891170，zhujh.snec@sinopec.com。