高压水射流技术用于聚乙烯反应设备的清洗

2017-04-13管鹏智熊国荣李克营孙丽荣郝继潘杨志娇

设备管理与维修 2017年2期

关键词：水射流辽阳直管

管鹏智，熊国荣，李克营，孙丽荣，郝继潘，杨志娇

（中国石油辽阳石化分公司烯烃厂，辽宁辽阳111003）

高压水射流技术用于聚乙烯反应设备的清洗

管鹏智，熊国荣，李克营，孙丽荣，郝继潘，杨志娇

（中国石油辽阳石化分公司烯烃厂，辽宁辽阳111003）

压水射流技术在聚乙烯反应设备清洗施工作业上的应用，改变以往所用的抛光施工方法。既减少了施工所需的时间，又降低了维修成本，同时还可消除以前施工作业带来的安全隐患。

高压水；清洗；管道；在线

0 概述

中国石油辽阳石化分公司烯烃厂聚乙烯车间外循环（位号11322X）是聚合釜的辅助反应设备，其运行好坏直接影响装置的产品产量。该系统由30根直管、5根弯管、7根其他管束组成。管束直径250 mm和300 mm，总长度约260 m。此设备的结构是夹套管束，管层走物料，夹套走冷却水。运行一段时间后由于物料的性质原因，有粘壁现象，必需进行清理，才能保证产品产量。早在2004年大检修期间对管束粘壁的处理是将管束全部拆走，进行火烧处理。虽然粘壁物处理干净了，但火烧处理后的管束部分变形严重（约1/3，有些管束套管开裂，法兰变形，有些管束内层变形鼓包），无法继续使用，只有制作新管束更换，费用较大。另外这种处理方式没有专门的施工场地，只能在厂内的一片空地由保运人员进行施工，安全性无法得到保障，所以这种处理方法不能再继续使用。在2007年和2011年检修时采用抛光处理，将管束全部拆开，用吊车将管束全部吊至地面，再送厂家清理后抛光。2016年6月份利用停车机会，对外循环管线采用高压水射流技术进行清洗。本次清洗为在线，即将所有管束断口，直管段保留在框架上，其余管束吊装到装置现场地面进行清洗。不但节省了运输费用，而且也消除了在运输过程中带来的安全隐患。

1 高压水射流技术原理

1.1 高压水射流的概念

所谓高压水射流，就是通过高压泵将普通自来水进行加压，使其达到数百甚至数千大气压，然后通过孔径只有1～2 mm的特殊喷嘴，以200～500 m/s极高的速度喷出一股高能量的水流，该水流具有强大的打击能量，能够对钢板进行切割、铸件清砂等，同时能够除去管子内壁的各种堵塞物。

1.2 高压水射流的优点

采用高压水射流技术具有成本低、质量好、速度快、无环境污染、无金属腐蚀、应用面广等优点。在可持续发展占社会发展主导地位的今天，具有很大的优势。

1.3 高压水射流清洗技术工艺特点

可以方便地调节水射流的压力和流量，对清洗物的基体不会造成损伤。二次污染不会出现在高压水射流清洗过程中，清洗过后，如果没有特殊要求，不需进行相应的清洁处理。对形状、结构比较复杂的物件进行清洗时，清洗工作不受空间狭窄、环境恶劣的影响和制约。通过高压水射流进行清洗，具有速度快，清洗彻底的优点。例如：下水管道清通率、清净率高达100%和90%；热交换器的清净率超过95%；锅炉除垢率超过95%。

清洗成本只有化学清洗费用的1/3，在清洗过程中，高压水射流的水流比较细，进行连续喷射时，耗水量为1.8～4.5 m3/h，功率为35～90 kW，节能效果非常理想。高压水射流清洗应用范围广。不管是管道和容器内腔，还是设备表面，只要水射流能够直接射到的部位，都可以使污染物迅速脱离粘结的母体。高压水射流清洗与化学清洗相比，不会产生有害物质，同时不会对环境构成污染，作业区的空气粉尘通过水射流物化后还能够进一步降低浓度，对环境起到保护的作用。

2 高压水射流清洗设备现场改造情况

通过实验，传统的高压水清洗设备为单孔喷射，只能进行单点清洗，清洗不均匀，想要清洗的比较彻底，工期势必要延长。而且现场直管段管束每段长度6 m，管束中间部分无法清洗到（图1）。

图1 传统水枪清洗效果

因此，本次清洗设备采用高压软管安装喷射角为60°的后6喷头。清洗时水压为1000 kg，高压水带喷头旋转形成伞状射流区，向周边结垢喷射，靠喷射反力自动前进，清除污垢。由于管束直径250 mm和300 mm，高压软管较细，导致喷射过程中，喷头在管线内摆动，难以控制。经车间技术人员与施工方共同研究设计，在清洗喷头附近的枪杆上安装起导向和支撑作用的滚轮与管内壁相接触。清洗施工时，依靠喷射反力推动滑车在管线内壁行走，确保喷头处于管线中心部位，彻底解决了上述问题。

3 聚乙烯反应设备清洗效果对比

按照外循环生产量1.5 t/h，产品平均净利润每吨0.22万元计算。抛光清理方式，工期30 d，施工费用46.3万元，清理比较彻底，无需更换备用管束。高压水射流清洗方式，工期15 d施工费用19.5万元，清理比较彻底，无需更换备用管束。2种清洗方式对比，施工费用相差约145.6万元。直管段和弯头清洗前后对比照片见图2、图3。