一種煤氣輸送壓力波動(dòng)管路堵塞問題的分析處理

1、一種煤氣輸送壓力波動(dòng)管路堵塞問題的分析處理 燒結(jié)過程中，點(diǎn)火燃燒是影響燒結(jié)礦質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。因煤氣管道輸送能力的制約，點(diǎn)火強(qiáng)度不夠或溫度偏低時(shí)，會(huì)造成表層燒結(jié)餅強(qiáng)度差，甚至不能形成燒結(jié)餅，返礦率高，燒結(jié)礦強(qiáng)度低等問題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響正常生產(chǎn)的進(jìn)行。梅鋼3號(hào)燒結(jié)機(jī)在投產(chǎn)初期，就遇到了這樣的問題。1 3 號(hào)燒結(jié)煤氣管道系統(tǒng)簡介1. 1 設(shè)計(jì)概況 梅鋼煉鐵廠3號(hào)燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火燃?xì)庥擅蜂摰蛪航範(fàn)t煤氣提供，焊接鋼管，管徑325×6，設(shè)計(jì)流量Q工=8001000m3/h，Qmax=1600m3/h，設(shè)計(jì)壓力P設(shè)=10kPa，工作壓力P工=6kPa。在燒結(jié)機(jī)頭U型水封后，點(diǎn)火器煤氣總管依次設(shè)置切斷閥、

2、流量孔板、測壓裝置、調(diào)節(jié)閥和測壓裝置，壓力和流量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反映到看火生產(chǎn)操作崗位，以提供生產(chǎn)控制依據(jù)。測壓裝置以壓力數(shù)值反映出主管管道輸送煤氣狀況，測壓裝置則提供壓力數(shù)值以提供點(diǎn)火器工作操作參考。1. 2 系統(tǒng)簡圖管道系統(tǒng)中，為便于煤氣中冷凝液成分的排放，沿氣流方向各水平管段設(shè)計(jì)3坡度鋪設(shè)。限于現(xiàn)場實(shí)際，ABC段沿公司中壓煤氣管道上方架設(shè)，其中部分管道支架跨度超過9m，途中DC段須跨過3號(hào)燒結(jié)北門，因此設(shè)置為過橋管共有4只彎頭，垂直升高。如圖1所示沿線設(shè)有5只立式排水器。2 煤氣輸送產(chǎn)生問題的過程和確定2.1 問題的發(fā)生 3號(hào)燒結(jié)機(jī)自2004-04投產(chǎn)到至2004-12，點(diǎn)火器生產(chǎn)順利，各項(xiàng)檢測

3、數(shù)據(jù)比較正常。自2005-01開始，從看火崗位生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄和儀表顯示數(shù)據(jù)中可以看出，在生產(chǎn)過程中煤氣壓力、流量有波動(dòng)。部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1、表2、表3。由表13數(shù)據(jù)可以看出：(1) 自2005-01開始，煤氣用量呈逐漸遞減趨勢，結(jié)合生產(chǎn)情況，在產(chǎn)量均衡的前提下，說明管道的輸送能力在逐漸下降；(2)3號(hào)燒結(jié)煤氣由公司焦煤總管接出，在點(diǎn)火器熄火的前提下，新老燒結(jié)煤氣靜壓均為6.5kPa，老系統(tǒng)中煤氣翻板前測壓裝置的顯示，一直穩(wěn)定在5.4kPa 左右。但在3號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)自2005-01開始的生產(chǎn)過程中，在煤氣用量相等的情況下，煤氣壓力呈逐漸遞減趨勢；(3) 由表3看出，在生產(chǎn)過程中，煤氣壓力波動(dòng)劇烈，甚至出

4、現(xiàn)壓力和瞬時(shí)流量幾乎為零的現(xiàn)象，給點(diǎn)火器工作和燒結(jié)過程造成極大影響。2. 2 問題的分析 在其他工作條件和要求不變的前提下，管道輸送介質(zhì)時(shí)，壓力和流量受過流斷面面積大小的限制，其關(guān)系如下：輸送壓力不變，流量和過流斷面面積成正比關(guān)系；輸送流量不變，壓力和過流斷面面積成正比關(guān)系。 此外，考慮到焦?fàn)t煤氣在輸送過程中的降溫，其中飽和的萘和水蒸汽析出， 煤氣中的油霧及其他雜質(zhì)凝結(jié)下來，會(huì)在管壁形成松的多空積液層而堆積，這樣會(huì)造成管壁粗，壓力降低，甚至堵塞；同時(shí)輸氣過程中冷凝液的積聚不能順利排出，會(huì)造成煤氣壓力波動(dòng)，又因截面較小易于封閉甚至水重現(xiàn)象。因此，當(dāng)出現(xiàn)以上現(xiàn)象時(shí)，依據(jù)上述原理分析，在管道內(nèi)可能存

5、在局部斷面面積減小的情況； 同時(shí)這個(gè)已經(jīng)縮小的斷面，其面積還在不停地變化，這意味著管道內(nèi)可能有積水，隨著氣體的流動(dòng)在不停地涌動(dòng)。對(duì)比生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的問題，似乎印證了理論上的分析，隨后對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行了檢查。2. 3 問題的確定首先，為了解決管道內(nèi)可能存在局部斷面面積減小發(fā)生堵塞情況的問題，利用便攜式U型管壓力計(jì)，在總閥處和15號(hào)排水器取壓口測取壓壓力(見表4)。 由表4 看出，煤氣流經(jīng)1號(hào)和2號(hào)排水器有一個(gè)的壓力陡降，反觀D、C 管段，長度僅為12m，有兩處彎頭和爬升，但經(jīng)過計(jì)算，在生產(chǎn)過程中沿線正常壓力降約為216Pa，遠(yuǎn)小于2.2kPa，因此，可以得出在D、C管段存在一個(gè)過流斷面面積急劇減

6、小的結(jié)論, 在此管段應(yīng)存在局部堵塞。其次就要解決壓力波動(dòng)的問題，仔細(xì)檢查了15號(hào)排水器，但5只排水器工作正常，排水通暢，并且排水筒內(nèi)沒有污垢、堵塞，隨后對(duì)排水器和煤氣管道相連接的閥門進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)所有閥門切斷、敞開均完好，不會(huì)發(fā)生因閥門打不開、排水器不起作用的情況。問題應(yīng)該不會(huì)發(fā)生在此。但在管段A、B、C 段，設(shè)計(jì)不太合理：雖然查看圖紙反映管道設(shè)計(jì)時(shí)沿氣流方向有3坡度，但A、B、C 管段長約120 m，其間沒有設(shè)置1只排水器；發(fā)現(xiàn)在管道安裝時(shí)，當(dāng)B 點(diǎn)支架跨距超過9m時(shí)，部分管段產(chǎn)生彎曲撓度，且在兩支架間有兩根管子的搭焊接頭發(fā)生錯(cuò)邊現(xiàn)象；其他管段坡度均勻，排水器設(shè)置間距均小于30 m。因此，初

7、步認(rèn)為在B點(diǎn)煤氣管道存在倒坡度，可能產(chǎn)生積水現(xiàn)象。于是對(duì)A、B、C 管路進(jìn)行標(biāo)管底高測定，結(jié)果表明B點(diǎn)管口焊接處管底標(biāo)高低于A 點(diǎn)225 mm，低于C 點(diǎn)180 mm，且在AB段內(nèi)、BC段內(nèi)沒有倒坡度存在。這樣便找到了問題歸結(jié)，即是由于管道安裝事故產(chǎn)生倒坡度，在B處積水排不出，形成一個(gè)沒有完全封閉的V型水封的結(jié)果。隨著有壓煤氣流經(jīng)，積水水體被帶往下游C點(diǎn)方向，但由于BC2處有180mm的落差，煤氣只能攜帶極少量水至1 號(hào)排水器排出，大部分水因慣性回流涌動(dòng)，因而造成煤氣壓力波動(dòng)，又因截面較小產(chǎn)生封閉甚至水重現(xiàn)象，出現(xiàn)表3所示現(xiàn)壓力、瞬時(shí)流量幾乎為零的情形。大致狀況見圖2。 為什么從2004-04

8、 3號(hào)燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)一直到2005-01才有問題反映呢，分析認(rèn)為，投產(chǎn)初期剛好經(jīng)歷夏季高溫，管壁溫度高，少許凝結(jié)水會(huì)被蒸發(fā)甚至不能冷凝。后經(jīng)過冬季氣溫低，凝結(jié)水大量積聚。同時(shí)管道口徑達(dá)300mm，長度100m左右，形成了一個(gè)巨大的容器，加之煤氣含水量不太大，所以會(huì)有時(shí)間上的累積，自到數(shù)月份才逐漸反映出來。綜上所述，問題確定有兩點(diǎn)：第1在DC管段存在局部堵塞；第2在B處存在大量積水。3 問題的解決3. 1 措施問題分析確定后，利用1次3號(hào)燒結(jié)機(jī)定修停氣，針對(duì)上述兩點(diǎn)問題做如下解決措施：在B點(diǎn)加裝1只排水器；在C點(diǎn)彎頭處切斷管線檢查。在B點(diǎn)管底開洞時(shí)，經(jīng)近2 h涌出大量水，印證了“在B 處存在大量積水

9、”的判斷；打斷C點(diǎn)彎頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)中心處堆積大量黑黃色固體物質(zhì)，并有部分粘稠狀焦油類，過流通道已經(jīng)減小到1/3管徑，經(jīng)蒸汽吹掃時(shí)固體融化，取出后化驗(yàn)得知主要成分為萘，印證了“DC管段存在局部堵塞”的判斷。焦?fàn)t煤氣中含有飽和萘（萘熔點(diǎn)低，常溫下也極易揮發(fā)不溶于水），這時(shí)，對(duì)為何有大量萘固體積聚在C點(diǎn)彎頭有了答案：含有飽和萘的煤氣流經(jīng)B處時(shí)，被B處這個(gè)巨大的不完全V型水封大量水體連續(xù)不斷地冷卻、固化、捕獲，飄浮在水體表面，后不斷地被煤氣流攜帶往下游，在彎頭處折流而積聚下來。若不存在水體，煤氣飽和萘基本會(huì)均勻在煤氣流中一直到點(diǎn)火器燃燒。3. 2 效果通過加裝B點(diǎn)連續(xù)排水器，切開檢查，后用大量飽和蒸汽吹掃，直至檢查管內(nèi)壁徹底干凈后，開機(jī)通氣生產(chǎn)，煤氣壓力低，波動(dòng)、流量能力下降等問題解決，點(diǎn)火器點(diǎn)火強(qiáng)度達(dá)到生產(chǎn)要求。相關(guān)檢測數(shù)據(jù)見表5。4 結(jié)語 煤氣不僅是多組分的氣體混合物，而且是固、流、氣并相的氣溶。煤氣管道在提供足夠的輸氣能力以保證生產(chǎn)需要的煤氣流量和壓力的同時(shí)，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1) 必需為此考慮管道影響輸氣的積液、堵塞、凍結(jié)等問題，具備冷凝液連續(xù)排放、設(shè)備清掃、保溫以及污