带压开孔技术在煤气输送系统中的应用

熊小平 张永钢

摘    要：通过采用不停输封堵工艺（带压开孔），在不影响生产的前提下，实现带煤气更换阀门。解决生产和检修中存在安全隐患。文中主要介绍硫铵饱和器工艺管道上不停输封堵技术。

关键词：带压在线开孔;煤气管道;安全措施;技术优点

1  前言

宁波钢铁有限公司是杭钢集团公司下属杭州钢铁股份有限公司的全资子公司。是一家从炼焦（焦化）到炼铁、炼钢、连铸、热轧等工序配套齐全、生产装备水平国内领先的大型钢铁联合企业。其中在焦化工序中，原料煤经过配合后，进入炼焦炉，在炉内高温炭化，对干煤而言，约75%左右变成焦炭，另25%左右生成各种化学物质，以荒煤气的形式自上升管逸出，来到煤气净化车间，经过冷却后脱硫、脱氨、脱苯再外送。

2  硫铵饱和器生产工艺

从脱硫来的煤气经预热器预热后进入喷淋饱和器的上段（喷淋式饱和器分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室），分成两股沿饱和器水平方向（环形）流动，每股煤气均经过数个喷头用含游离酸的母液喷洒，以吸收煤气中的氨，两股煤气汇合后以切线方向进入饱和器内除酸器，除去煤气中夹带的酸雾液滴，从上部中心出口管离开到下一道工序。煤气进入除酸器前，用来自二次喷洒泵的母液进行二次喷洒，以进一步除去煤气中的氨。

饱和器的上段与下段之间用降液管相互联通。饱和器吸收室内吸收氨后的母液从降液管流到结晶室的底部，不断地搅拌母液，使硫铵晶体不断长大，含有小颗粒的母液上升至结晶室的上部，用母液循环泵从结晶室上部将母液抽出，送往饱和器上段两组喷洒箱内进行循环喷洒。

饱和器的吸收室设满流管，以保持饱和器的液面稳定。满流管插入满流槽中以保证封住煤气。母液在上段与下段之间不断循环，使母液中的晶核不断长大，沉降在结晶室的底部。结晶室底部的结晶用结晶泵不断抽送至结晶槽，构成循环使结晶室底部的结晶不至于在结晶室底部结块，出料时，结晶槽内的结晶母液通过离心机经离心分离脱水、脱酸、干燥后得到成品硫酸铵。

为了保证循环母液的酸度，從硫酸高置槽向满流槽内连续加入浓度为98%的浓硫酸。用煤气预热器后煤气的温度保持饱和器内的水平衡。

3  硫铵饱和器目前现状及存在问题

饱和器硫酸铵工艺，在生产过程中，需要用98%的浓硫酸加入母液中，喷洒脱除焦炉煤气中的氨，所以喷洒煤气的母液呈酸性，而酸具有腐蚀性，随着时间推移，设备、阀门、管道等被腐蚀，存在煤气泄漏风险。目前饱和器出口DN1200煤气铸铁阀门内底部被腐蚀，导致阀门关不严，饱和器检修时，大量煤气外漏，需要带空气呼吸器进行带气堵盲板，此作业存在煤气中毒或着火爆炸的安全风险。

4  解决饱和器存在问题的技术方法

目前，宁钢焦化厂1#、2#饱和器出口闸阀阀体出现泄漏，多处实行过塞堵，阀体可受力情况不清晰，并且法兰面也进行过多次封胶堵漏。鉴于目前实际情况，为了不影响饱和器及下工序生产设备的正常运行，经焦化厂、公司能源部和安保部进行协商讨论，最终决定采用“不停输封堵工艺”对DN1600煤气主管道封堵后，将饱和器煤气出口DN1200铸铁闸阀更换成不锈钢阀门（2个）。煤气不经过1#2#饱和器，直接从主管进入3#饱和器预留进、出口临时管道（3#饱和器设备没装，只安装了进出口阀门，将3#饱和器进出口阀门直接用临时管连通），煤气直接进入下道工序。

4.1  施工工艺参数和技术要求

DN1600主煤气管道封堵一处，主煤气管道参数：Φ1620，壁厚8mm，管道压力：0.01Mpa.温度小于70℃。

工程特点：（1）存在交叉作业;（2）饱和器为核心设备，施工工期必须短;（3）作业面局促，空间复杂，吊装作业难度大。

4.2  施工步骤

带压开孔封堵区域搭设脚手架--带压开孔施工准备、确定开孔位置、焊接短接、做临时支撑--开孔作业-封堵作业、检测（安全措施）--1#、2#饱和器进口阀门堵盲板--旁通阀堵盲板--1#、2#出口阀门拆除、法兰切割、焊接法兰、更换阀门作业、阀门支撑--管道试压、测漏、阀门接线、开闭动作--1#、2#饱和器进、出口，旁通阀抽盲板--DN1600管道解除封堵-3#连通管拆除--3#进出口阀堵盲板--现场清理、6S作业。

施工设备：本次施工设备分三部分。

第一部分开孔设备：管道短接、夹板阀、开孔机、液压机。

（1）开孔作业前准备：搭设脚手架，对开孔机检查、组装和煤气管道检查加固。（2）确定开孔点，错开焊缝点，根据位置做好管道短接并进行固定。（3）若周边无障碍物，可直接焊管道短接，若有障碍物需试装夹板阀门。（4）短接和夹板阀安装后，再安装开孔机，连接联通管道。（5）接氮气管和压力表，先对装置进行试压，确认是否泄漏，再进行置换。（6）吹扫合格后，接液压管，打开夹板阀阀板，进行开孔作业。（7）开孔完成后，手动退刀。（8）关闭夹板阀阀板，封住煤气，防止煤气外漏。（9）从压力表处放出开孔机内煤气，拆螺栓撤出开孔机。（10）检测夹板阀周边煤气含量情况。

第二部分封堵设备：液压推杆、链接套筒、封堵板、液压机。

（1）液压推杆与套筒连接紧固。（2）液压推杆进入套筒内，与封堵板上方两个小孔对齐，上插销固定。（3）固定后，液压推杆将封堵板收入套筒内，同时封堵板两侧胶皮向内收缩，直至完全进入套筒内。（4）封堵装置全部组装完成后，吊上管道，放在夹板阀上并连接。（5）用氮气吹扫封堵装置内空气，检测氧含量控制在1%以下。（6）摇出夹板阀内盲板圈，启动液压推杆，将封堵板放入煤气管道内。（7）通过观察煤气管道上压力表，判断管道是否封堵严密，若封堵严密，对该管道进行吹扫置换，再对另一头煤气管道阀门堵盲板，最后更换煤气管道阀门。（8）用氮气吹扫检测后的煤气管道至合格。（9）将煤气管道中的封堵板提进套筒内，关闭夹板阀，封住煤气。

第三部分解封设备：下堵器、塞堵板、盲端。

（1）开孔和封堵作业完成后，将塞堵板装入下堵器内，再与管道上的夹板阀连接牢固。（2）氮气吹扫下堵器合格，打开夹板阀，将塞堵板放入管道上的短接内并固定。（3）拆除封堵器和夹板阀。（4）最后将准备好的盲板与管道上的短接连接紧固即可。

5  施工注意事项

（1）开孔时如果振动和噪音大，需要停止开孔作业，要进行检查，防止法兰短接制作不到位，割刀割到的是法兰短接，而不是要开孔的煤气管道。（2）设备氮气进出口偏近，存在死角，吹扫不彻底。（3）作业前要考虑管道的圆度和厚度，防止与封堵盲有偏差。（4）作业前对煤气管道进行加固和支撑，开孔点错开焊缝，防止振动过大。（5）作业过程中随时用测温枪检测温度，判断开孔过程中温度情况。（6）因多次倒换设备，所以每次都有空气进入设备，每道工序前都应进行吹扫检测。（7）为节约施工作业时间，在每道工序衔接处，提前做好下道工序工作。（8）煤气管道上要再开2个吹扫小孔。（9）做好封堵不严或其他事故的应急预案。

6  结语

不停输封堵工艺是管道带压开孔机不停输开孔封堵工艺应用于管道改造、维修抢险施工过程中，主要是在管线不停输情况下，使用两个封堵头对被改造或被维修管段上下游实施封堵，将改造维护管段隔离，临时架设旁通管路维持管线输送，在管线继续保持介质正常输送的情况下改造管道系统或者对故障管段进行更换，保证下游用户在管线维抢修期间对管输介质的正常使用。该工艺方法适用于所有管径及材质的架空、埋地、海底的介质输送管道，各行各业都可以使用，具有推广意义。

参考文献：

[1] GB 2710—2008.焦化安全规程[S].