高压蒸汽系统吹扫方案研究

林懿宸

（北京石油化工工程有限公司西安分公司，陕西西安 710075）

压缩机作为甲醇合成装置的关键设备，主要用于输送工艺介质，而汽轮机是驱动压缩机能够正常运行的核心。本项目采用高压蒸汽为汽轮机提供动力，而高压蒸汽管路在制作、焊接及安装过程中，不仅有脏物进入管道，而且管道内壁会附有金属氧化物、焊渣等杂质，尽管汽轮机速关阀中装有蒸汽滤网，但汽轮机投入运行后，尺寸小于滤网孔隙的固体杂质仍可通过滤网高速进入通流部分，撞击、打毛叶片，损坏叶片、汽封。为消除这种事故隐患，汽轮机安装后第一次试车之前，必须进行蒸汽管路的蒸汽吹扫[1-5]。完善的吹扫方案不仅能够大幅缩短吹扫周期，提高吹扫的效率，降低吹扫成本，而且根据吹扫工况的不同，可以及时调整吹扫参数，确保蒸汽管道的洁净度。

1 装置简介

该甲醇合成装置采用庄信万丰戴维技术有限公司（JMDavy）的专利技术，为DMTO装置提供MTO级甲醇，装置设计规模为192万t/a（MTO甲醇），年操作时间为8 000h。该装置主要为“串并联”的模式，所用原料来自煤气化装置的煤基合成气和天然气转化单元的合成气，催化剂完成物理出水和化学出水后，原料气通过甲醇合成反应器，经过分离、精馏最终得到MTO 级产品。

机组主要由一台抽凝式汽轮机和三台离心式压缩机组成，采用“一拖三”的模式，即汽轮机通过联轴器带动三台压缩机的运行，如图1所示汽轮机的正常功率为36 442kW，额定功率为41 285kW，进气压力为8.8MPa，进气温度为525℃，排气压力为0.025MPa，排气温度为65℃，临界转速为1 300～ 4 615r/min，额定转速为8 024r/min，最大转速为8 425r/min，跳闸转速为9 268r/min。

图1 压缩机布置图

2 吹扫流程及靶板的制作

高压蒸汽管线吹扫用的蒸汽来源由界外4×320t/h高压锅炉提供，压力为8.8MPa，温度为525℃，吹扫控制阀为临时电动阀。蒸汽吹扫系统包括三部分：临时管线、临时吹扫阀和吹扫靶板以及消音器，具体详见图2。正式蒸汽管线材质为P91，其中临时管线选用材质为15CrMoG，临时吹扫阀门采用电动阀，手动阀门安全系数低，临吹阀尽量靠近汽轮机进口的正式管道，因正式蒸汽管道已经完成了化洗，比临时管线的洁净度高，这样能够提高吹扫的效率，靶板为厚度为4mm的抛光铝板或者抛光紫铜板，靶板安装在临吹阀后且靠近临时吹扫阀，靶板的详图见图3。

图2 吹扫示意图

图3 靶板示意图

3 技术要求

蒸汽吹扫过程应先源头后尾部、先总管后支管，气流下游不应节流。根据现场情况安排好吹扫流程，可选用两个吹扫口，交替吹扫，节省吹扫时间。管道吹扫采用间断吹扫方式，蒸汽管道的吹扫方法采用暖管→吹扫→降温→暖管→吹扫→降温的方式重复进行。

暖管时先打开管线上导淋，将管道中的积水排净，然后开高压蒸汽进界区旁路阀进行暖管。暖管结束后，管道上的温度应达到510℃，即吹扫管段首端和末端的温度相近时，开启蒸汽进各界区总阀进行升压至8.8MPa，然后开启电动阀从单独的吹扫口（吹扫口向上角度＞45°）排放蒸汽进行吹扫，确保吹扫时总管压力不低于其工作压力的一半。

管线连续吹扫3～5h后，方可冷却降温。吹扫时控制流速≥60m/s。蒸汽管线升温速率控制在3～5℃/min，升压速率控制在0.1～0.2MPa/min。冷却时，把管道中的温度自然降温到100℃左右，然后再暖管，再按照升温升压速率提高管线温度和压力再行吹扫。靶板的材质为抛光铝板，厚度为3mm，宽度为30mm，长度大于临时吹扫蒸汽管线直径的60%。将靶板用螺栓固定在T型钢板上，需要打靶时候插入预留口，靶片采用外置式安装在电动阀后临时管线上，尽量靠近电动阀。主管线吹扫合格后，将管线上的导淋、放空管线、仪表导压管依次打开吹扫。疏水器前后切断阀关闭，开疏水器的副线吹扫。吹扫合格的管线用彩笔在吹扫流程图上标明。蒸汽管线上如有盲法兰，断开吹扫，防杂质聚集。所有管线吹扫合格后，将拆下的控制阀、孔板、压力表等全部复位，操作人员根据PID图认真检查，确认无遗漏。

4 吹扫步骤

4.1 管网暖管

界外高压蒸汽温度、压力正常，通过蒸汽暖管升温，打开进界区主蒸汽总管上截止阀的1-1/2″旁路阀，按照技术要求中的升温速率暖管，暖管时注意检查管线缸体温度、热膨胀，管道的滑动，弹簧支吊架等的变形情况；发现异常，立即切气放空降温并通知相关人员到场检修。

界外来蒸汽管线02711-S1-007-12″两个12″盲板和1个1-1/2″盲板倒至通位，打开1-1/2″暖管排放管线上的双切断阀及管线02711-S1-007-12″上的四个倒淋。

联系调度打开界外来高压蒸汽切断阀的1-1/2″旁路，对甲醇界区高压蒸汽管线暖管。暖管正常后，打开高压蒸汽进甲醇界区12″切断阀，热紧蒸汽管线上所有的连接法兰口。热紧结束并确认无漏点后，联系锅炉岗位继续提高蒸汽压力和流量，按照技术要求控制蒸汽流速进行吹扫。

4.2 管线吹扫

蒸汽吹扫如图4所示，界外蒸汽经管线02711-S1-007-12″至02711-S1-006-24″至02711K01速关阀（两个10″阀门）处用临时管线连接，在厂房内合为一条管线至厂房外安全处放空。其中02711XV066与02711FV095暂不安装，分别用12″和10″临时短接连接。管线上止逆阀阀芯拆除，移除流量计02711FIC095，加12″垫片连接。临时管线连接电动切断阀引至厂房外地面安全位置。其中02711FI065暂不安装，用短接相连。关闭高压蒸汽管线02711-S1-006-24″上双切断阀，ZM102暂不安装，关闭ZM102（K01前防空）前切断阀，关闭转化HP蒸汽放空阀前双切断阀，PV086阀暂不安装，用短接相连，消音器暂不安装。

图4 蒸汽吹扫流程图

关闭电动切断阀，开界区高压蒸汽大阀的1-1/2″旁路阀暖管，打开高压蒸汽管线上所有导淋暖管，按照升温升压速率升至吹扫温度/压力后，暖管合格。关闭所有导淋阀，关闭旁路阀，缓慢打开入界区12″高压蒸汽切断阀吹扫02711-S1-007-12″、02711-S1-006-20″管线至吹扫排放口，打开电动切断阀，连续吹扫3～5h后，关闭电动阀及进界区12″阀，管道降温冷却至100℃以下。重复上述操作过程直至吹扫合格（打靶确认），合格后，打开ZM102前切断阀对ZM102管线进行吹扫。吹扫合格后，复位02711K01入口蒸汽管的连接，回装流量计孔板02711FI065，回装ZM102。关闭02711K01进口蒸汽双切断大阀及其副线阀，同时开ZM102切断阀与阀间导淋阀。先吹总管再吹支管。

5 吹扫结果分析

汽轮机北口打靶前靶板图如图5所示，打靶后靶板图如图6所示：11月11日22：00，第19次打靶干净，11月11日09：32-09：52进行第20次打靶，打靶吹扫时间20min，压力6.5～6.8MPa，温度387℃；10：51—11：11进行第21次打靶，压力5.8～7.0MPa，温度425℃；11：16—11：36进行第22次打靶，压力6.0～6.9MPa，温度375℃。整个靶片可见痕迹不超过3个，凹点直径≤0.6mm，深度＜0.5mm，厂家、总包、监理验收合格。

图5 汽轮机北口打靶前靶板图

图6 汽轮机北口打靶后靶板图

汽轮机南口打靶前靶板图如图7所示，打靶后靶板图如图8所示。

图7 汽轮机南口打靶前靶板图

图8 汽轮机南口打靶后靶板图

11月17日凌晨1：50，第4次打靶干净，压力6.3～6.5MPa，温度370℃，11月17日10：50进行第5次打靶，打靶吹扫时间20min，压力5.3～6.0MPa，温度380℃；11月17日11：10进行第6次打靶，压力5.3～6.4MPa，温度380℃。整个靶片可见痕迹不超过3个，凹点直径≤0.6mm，深度＜0.5mm，厂家、总包、监理验收合格。