王根立

（中國紡織科學(xué)研究院)

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降膜蒸發(fā)器布膜器的設(shè)計

王根立*

（中國紡織科學(xué)研究院)

摘要降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)性能的好壞取決于換熱管內(nèi)液膜的厚度及其穩(wěn)定性。布膜器是決定液膜厚度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件。對布膜器結(jié)構(gòu)、分布盤篩板孔的分布方式、結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)進行了考察、分析，并在此基礎(chǔ)上對某布膜器重新進行了設(shè)計計算。

關(guān)鍵詞降膜蒸發(fā)器布膜器分布方式結(jié)構(gòu)參數(shù)篩板管板

*王根立，男，1982年生，工程師。北京市，100025。

0　前言

列管式降膜蒸發(fā)器具有傳熱系數(shù)大、傳熱溫差損失小、節(jié)約能源、不易結(jié)垢、便于清洗等優(yōu)點，在化工、輕工、食品、醫(yī)藥、冶金、海水淡化等工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。布膜器的作用是使料液均勻地分布到每根換熱管中，并沿換熱管內(nèi)壁在重力和自蒸發(fā)二次蒸汽作用下形成自上而下的膜狀流動。因此布膜器結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對于成膜效果、液膜穩(wěn)定性和降液密度的控制有著直接影響，從而直接影響到蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力。

布膜器種類繁多，很多資料對其做過一些介紹和論述。普通的盤式分布器無論是單盤式的還是雙盤式的，都會出現(xiàn)料液分布不均、產(chǎn)生偏流的現(xiàn)象。筆者在對多種降膜蒸發(fā)器的布膜器進行分析和考察的基礎(chǔ)上，對鄭州某研究院試驗場15 t/h蒸發(fā)器技改工程中的四效七體降膜蒸發(fā)器進行了布膜器改進。通過計算修改了篩板盤底孔的位置、各個篩板溢流堰壁高、各篩板孔的相對位置及孔的大小等。生產(chǎn)實踐表明，該種形式的布膜器使用效果很好。此后在其他項目中也多次使用了該種布膜器，均達到了均勻布膜的效果，無偏流現(xiàn)象。本文對該種布膜器各盤開孔、各盤壁高、孔的相對位置、流量計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計等都做了深入的討論。

1　布膜器設(shè)計要求

布膜器是蒸發(fā)器中用于液體分布的關(guān)鍵部件。在液體進入換熱管之前，要保證管板上的料液分布均勻、流動平穩(wěn)，這樣才能保證料液均勻地進入每根換熱管并形成厚度均勻的液膜。因此設(shè)計布膜器時有以下三點要求：

（1）料液均勻分布，不易發(fā)生偏流。若料液分布不均、產(chǎn)生偏流，會造成部分換熱管內(nèi)液膜過厚，換熱效率降低，且易形成破膜現(xiàn)象，進而引起換熱管振動；也會造成部分換熱管內(nèi)液膜過薄，甚至料液不能流到換熱管底端，造成干膜。這種現(xiàn)象對于熱敏性料液的影響尤為明顯，例如乳品、果汁、蛋品等。

（2）流體阻力小，不易堵塞、結(jié)垢，便于清洗。篩板上液流孔的堵塞、結(jié)垢會造成局部區(qū)域過流的液體流量過大形成偏流，影響換熱管的布膜效果，進而影響蒸發(fā)器的蒸發(fā)性能。

（3）結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，安裝要求低。布膜器要求結(jié)構(gòu)簡單，且三層篩板面要求水平，這就需要對三層篩板定距管的安裝進行一定的結(jié)構(gòu)控制。如果篩板不水平，分液時就會造成液流偏流，影響布膜效果。

2　布膜器結(jié)構(gòu)和原理

為保證蒸發(fā)器每根換熱管內(nèi)液膜均勻、厚度達到最佳值，蒸發(fā)器進料量Q與換熱管數(shù)量n、換熱管長度l及換熱管直徑dh必須滿足一定的關(guān)系并應(yīng)詳細計算，但本文對此不作詳細的論述。

圖1所示為三級盤式篩板布膜器。為了能夠緩沖由進料管落下的料液對第一級篩板的沖擊，在篩板中間開一個篩孔，且此篩孔直徑d3小于進料管直徑d，這樣有利于一部分液體從篩孔d3通過到達第二級篩板，一部分液體從溢流堰通過到達第二級篩板，形成均勻的分流。

第二級篩板為了緩沖由第一級篩板及進料管落下的料液的沖擊，在中心設(shè)置了一個緩沖盤，篩孔均勻地分布在此緩沖盤的周圍。在第二級篩板上，部分料液通過篩孔d2到達第三級篩板，部分料液通過溢流堰到達第三級篩板，此時第二級篩板上的液體已完成分布。

在第三級篩板上，所有液體均通過篩孔d1上的蘑菇頭均勻分布到管板上。管板上料液面呈水平狀，且隨著料液的繼續(xù)增加水平面不斷上升。當(dāng)管板上料液水平面超過換熱管口一定高度后，即沿著換熱管內(nèi)壁邊緣均勻地流入換熱管，形成一層厚度均勻、流型平穩(wěn)的液膜，為后續(xù)的換熱蒸發(fā)做準備。

圖1　三級盤式篩板布膜器

3　布膜器結(jié)構(gòu)設(shè)計

布膜器中第一、二級篩板的溢流堰上均有料液通過，只有第三級篩板的溢流堰上沒有料液流過，所以可以由流量計算出第三級篩板（見圖2）上的料液高度h1和溢流堰高度H1：

式中h1——第三級篩板上料液的高度，m；

Q——料液的體積流量，m3/h；

D1——第三級篩板的直徑，m；

η——停滯系數(shù)，一般取為20~80，1/s。

圖2　第三級篩板

溢流堰的實際高度H1應(yīng)滿足H1＞h1的要求。一般情況下，第三級篩板的直徑取管箱直徑的0.9~ 0.95倍。第三級篩板的開孔總面積A1按下式計算：

式中A1——第三級篩板孔的總面積，m2；

Q——料液的體積流量，m3/h；

C孔——孔流系數(shù)，一般取0.61~0.62；

g——重力加速度，m/s2；

h1——第三級篩板上料液高度，m。

第三級篩板篩孔的數(shù)目和具體位置跟換熱器管板上換熱管的分布直接相關(guān)，每個篩孔應(yīng)該均勻地對應(yīng)相同的換熱管數(shù)量，這樣才能保證整個管板上面各處料液分布均勻。管板和第三級篩板上孔的分布如圖3（a）和圖3（b）所示。

圖3　管板和第三級篩板上孔的分布

根據(jù)第三級篩板上篩孔應(yīng)均勻覆蓋管板上換熱管這一要求，篩孔數(shù)量取n1，則第三級篩板的篩孔直徑d1可按下式計算：

式中n1——第三級篩板上篩孔的數(shù)量。

第二級篩板的面積一般選取為第三級的0.5~ 0.7倍，因此第二級篩板的直徑可按下式計算：

D2=（0.5~0.7）D1

第二級篩板上料液的高度h2可按下式計算：

式中h2——第二級篩板上料液的高度，m；

Q——料液的體積流量，m3/h；

D2——第二級篩板的直徑，m；

η——停滯系數(shù)，一般取為20~80，1/s。

在實際應(yīng)用中，為了能夠讓料液分布均勻，第二級篩板溢流堰（見圖4）的高度H2可按下式計算：

H2=(0.5~0.7) h2

圖4　第二級篩板

在液柱靜壓力下，按照孔板流量計的計算方法，第二級篩板的開孔總面積A2按下式計算：

式中A2——第二級篩板孔的總面積，m2；

Q——料液的體積流量，m3/h；

C孔——孔流系數(shù)，其值一般取0.61~0.62；

g——重力加速度，m/s2；

h2——第二級篩板上料液高度，m。第二級篩板的篩孔應(yīng)與第三級篩板篩孔的位置交叉分布，篩孔數(shù)量取n2，則第二級篩板篩孔的直徑d2為

式中n2——第二級篩板上篩孔的數(shù)量。

第一級篩板直徑D3一般選取為第二級篩板直徑D2的0.5~0.7倍，因此第一級篩板的直徑可按下式計算：

D3=（0.5~0.7）D2

第一級篩板上料液的高度h3可按下式計算：式中h3——第一級篩板上料液的高度，m；Q——料液的體積流量，m3/h；D3——第一級篩板的直徑，m；η——停滯系數(shù)，一般取為20~80，1/s。在實際應(yīng)用中，為了能夠讓料液分布均勻，第一級篩板溢流堰的高度H3可按下式計算：H3=0.5 h3在液柱靜壓力下，按照孔板流量計的計算方法，第一級篩板的開孔總面積A3按下式計算：式中A3——第一級篩板孔的總面積，m2；Q——料液的體積流量，m3/h；C(孔)——孔流系數(shù)，其值一般取0.61~0.62；g——重力加速度，m/s2；h3——第一級篩板上料液高度，m。第一級分布板只有一個中間開孔，開孔直徑d3為book=9,ebook=124設(shè)計實例以鄭州某研究院15 t/h蒸發(fā)器技改項目中的三級盤式篩板布膜器設(shè)計為例。該降膜蒸發(fā)器有166根換熱管?？紤]到進料管與第一級篩板之間的高度問題，在第一級篩板的篩孔中設(shè)置了一個穿透鋼管短節(jié)（見圖5），鋼管直徑為d3。為了保持各級篩板的水平，設(shè)計時在兩級篩板之間采用三根鋼管作為三支點支撐。第三級分布板是布膜的關(guān)鍵，所以用六根鋼管支撐，同時以長螺桿作為可拆和可調(diào)支撐。在安裝時，采用水平儀來測試篩板的水平度，以保證料液經(jīng)過三級布膜板之后料液均勻、無偏流地落到管板上，為進入換熱管均勻布膜做好準備。圖5第一級篩板下面以四效管式降膜蒸發(fā)器的第一效為例敘述設(shè)計過程。該蒸發(fā)器管箱的直徑D=1200 mm，進料的體積流量V=4.051 m3/h。第三級篩板的直徑通常為D1=（0.9~0.95）D，在此取D1=1190 mm。料液在第三級篩板上的高度h1：為使料液不溢出溢流堰，第三級篩板溢流堰高度實際取H1=200 mm。根據(jù)166根換熱管的分布情況，最終選取篩孔數(shù)n1=12。根據(jù)上述公式可得：篩孔的分布如圖3（b）所示。第二級篩板的直徑D2：D2=0.7×1190=833 mm圓整后取D2=840 mm。料液在第二級篩板上的高度h2：第二級篩板上的料液一半由篩孔通過，一半從溢流堰處通過。取溢流堰的高度H2=140 mm。經(jīng)過對第三級篩板的分析比較，確定在第二級篩板上的開孔數(shù)取n2=3。A2和d2可按下式計算：圓整后取d2=70 mm。第一級篩板的直徑D3：D3=0.7×840=588 mm圓整后取D3=590 mm。料液在第一級篩板上的高度h3:第一級篩板上只在中間開一個孔，開孔面積可按下式計算：篩孔直徑d3：圓整后取d3=133 mm。5結(jié)論三級盤式篩板布膜器的制造和安裝質(zhì)量對布膜效果有很大的影響。為使布膜器獲得良好的性能，在制造過程中應(yīng)嚴格控制每塊篩板表面的平面度，同時妥善處理篩板孔圓角，不得有尖角、毛刺等影響料液流動和易產(chǎn)生掛垢的缺陷。安裝時，要利用專用工具不斷測量管板和第一、二、三級篩板的水平度，避免安裝誤差而影響設(shè)備的布膜性能?？傊?，只有在設(shè)計、制造、安裝和操作等各方面都符合技術(shù)要求，才能使布膜器穩(wěn)定運行，達到均勻布膜的目的，從而提高蒸發(fā)設(shè)備整體的蒸發(fā)性能。（收稿日期：2015－06－25）book=10,ebook=13設(shè)計與計算book=10,ebook=13尿素蒸發(fā)系統(tǒng)超壓分析及處理張志云*（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司)摘要在尿素裝置的一、二段蒸發(fā)噴射器后增加了放空管線，用以解決蒸發(fā)壓力不滿足工藝生產(chǎn)要求的問題。關(guān)鍵詞真空提升放空轉(zhuǎn)化率尿素裝置蒸發(fā)系統(tǒng)中圖分類號TQ 051.6+2DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.02.003*張志云，男，1982年生，助理工程師。格爾木市，816000。Analysis and Processing of Overpressure of Urea Evaporation SystemZhang ZhiyunAbstract：The vent line is added to the 1st and 2nd stage evaporation ejectors of the urea plant, so that the problem of the unqualified evaporation pressure is solved.Key words：Vacuum; Elevation; Vent; Conversion rate; Urea plant; Evaporation system0前言青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司化肥廠一車間年產(chǎn)33萬t尿素裝置，于2009年10月2日全面完成項目施工建設(shè)及管道試壓吹掃工作。該裝置采用傳統(tǒng)型二氧化碳汽提法工藝，其蒸發(fā)系統(tǒng)流程如下：從尿素溶液（以下簡稱尿液）貯槽（06F0101，為設(shè)備號，下同）來的尿液在一段蒸發(fā)器（06C0109）中蒸發(fā)，以濃縮尿液。尿液從貯槽經(jīng)尿液泵(06J0108)送往一段蒸發(fā)器。在一段蒸發(fā)器中通過殼側(cè)低壓蒸汽和高壓調(diào)溫水加熱，尿液溫度從84℃升至130℃，通過控制低壓蒸汽管線（06C0109a）上的調(diào)節(jié)閥（PV1133）開度將溫度維持在130℃。一段蒸發(fā)壓力約為30 kPa (A)。出一段蒸發(fā)器的尿液進入一段蒸發(fā)分離器(06F0115)。在分離器內(nèi)，氣體從尿液中分離出來。離開一段蒸發(fā)分離器底部的尿液經(jīng)過平衡壓差U形管進入二段蒸發(fā)器(06C0110)。通過二段蒸發(fā)器的殼程加入0.88 MPa蒸汽，將尿液溫度由130℃提升至140℃，二段蒸發(fā)壓力控制在3 kPa (A)。出二段蒸發(fā)器的尿液進入二段蒸發(fā)分離器(06F0116)。在二段蒸發(fā)分離器內(nèi)，氣體從尿液中分離出來。分離出來的氣體經(jīng)升壓器升壓后進入二段蒸發(fā)器第一冷凝器(06C0113)殼程。未冷凝的氣體與動力蒸汽經(jīng)二段蒸發(fā)第一噴射器(06L0103)一起進入二段蒸發(fā)后冷器(06C0114)殼程。在二段蒸發(fā)后冷器內(nèi)對未冷凝的氣體再次冷凝，在這里大部分的氣體被冷凝下來。未冷凝的氣體與動力蒸汽經(jīng)二段蒸發(fā)第二噴射器（06L0104）一起進入常壓吸收塔(06E0106)。離開二段蒸發(fā)分離器底部的尿液經(jīng)熔融尿素泵(06J0109)送至造粒噴頭造粒。1蒸發(fā)系統(tǒng)不正?，F(xiàn)象2012年12月17日13時，尿素裝置進行化工投料生產(chǎn)，15時10分蒸發(fā)系統(tǒng)進料造粒，但在抽真空的過程中發(fā)現(xiàn)一段蒸發(fā)分離器壓力在37~50book=11,ebook=14kPa (A)之間大幅波動，二段蒸發(fā)分離器的壓力在30~49 kPa (A)之間波動，一、二段蒸發(fā)器的壓差為10~30 kPa (A)。2存在問題分析和處理措施2.1產(chǎn)生問題的原因一段蒸發(fā)真空度達不到指標，經(jīng)分析主要有以下幾點原因：（1）蒸發(fā)負荷重，進料量大，進料溫度低，尿液氨含量高；（2）噴射泵抽吸能力差，噴嘴有堵塞現(xiàn)象；（3）各級表面冷凝器冷凝效果差，冷卻水溫高，或冷凝器有堵塞現(xiàn)象，換熱效果差，冷凝器內(nèi)有碳酸結(jié)晶；（4）液封沒有封住或注水不足；（5）氣相管線或設(shè)備系統(tǒng)有泄漏；（6）儀表顯示不準；（7）冷卻水量不足，也會造成真空不達標；⑻低壓分解溫度過低，低壓壓力控制過高形成背壓，致使真空不達標；⑼一、二段氣相管處有結(jié)晶，建議適當(dāng)沖洗；⑽前系統(tǒng)二氧化碳轉(zhuǎn)化率低，汽提效率低，低壓系統(tǒng)嚴重超負荷，造成負荷后移。針對上述可能存在的問題原因，進行了逐項檢查。經(jīng)查，進蒸發(fā)系統(tǒng)的物料量控制在70%，故可排除上述原因（1）；更換了一、二段蒸發(fā)表面冷凝器下封頭墊片并進行了檢查，未發(fā)現(xiàn)換熱器嚴重結(jié)垢，噴射器檢查也未發(fā)現(xiàn)異常，從而排除了原因（2）；調(diào)取查看了循環(huán)水溫度曲線，曲線均在指標范圍內(nèi)，從而排除了原因（3）和（7）；經(jīng)查，確認儀表和氨水槽液位均滿足要求，故排除了原因（4）和（6）；現(xiàn)場加大沖洗量及增加沖洗時間，均未取得良好的效果，故可排除原因⑼。經(jīng)調(diào)取汽提塔加熱蒸汽曲線及合成系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，二氧化碳轉(zhuǎn)化率由59%降至26.7%，外界供汽量嚴重不足，造成汽提塔加熱蒸汽壓力維制在1.0~1.4 MPa之間，汽提塔的汽提效率極低，造成低壓系統(tǒng)超負荷。也就是說，即使低壓系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥及放空調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，系統(tǒng)壓力維持在0.4~0.45 MPa，現(xiàn)場觀測到常壓吸收塔放空流量計嚴重超量程，且常壓吸收塔帶壓嚴重，尿液槽氨濃度經(jīng)分析化驗發(fā)現(xiàn)嚴重超設(shè)計指標，故蒸發(fā)系統(tǒng)噴射器背壓過高，造成了真空達不到指標，這就是問題的真正原因。2.2處理措施為解決低壓系統(tǒng)嚴重超負荷的問題，經(jīng)過車間研究決定，在一段蒸發(fā)噴射器及二段蒸發(fā)第二噴射器后各增加一條DN100和DN50的管道通至放空筒。具體的改造結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1蒸發(fā)系統(tǒng)增加放空管線的改造蒸發(fā)系統(tǒng)增加放空管線的改造所需要的材料如表1所示。表1增加放空管線所需材料材料名稱材質(zhì)、規(guī)格及標準數(shù)量截止閥CF8M，DN100，PN1.6 MPa，RF1臺帶頸平焊法蘭00Cr19Ni10，DN100，PN1.6 MPa, RF，HG 20594B2片螺栓、螺母8.8/8，M16×80，HG 20613，GB 901，GB 617016套異徑三通00Cr19Ni10，BW，DN200×100，GB 12459，δ=3.5 mm1個90°彎頭00Cr19Ni10，BW，DN100，GB 12459，δ=3.5 mm3個無縫鋼管00Cr19Ni10，DN100，δ=3.5 mm，GB/T 1497615 m截止閥CF8M，DN50，PN1.6 MPa，RF1臺帶頸平焊法蘭00Cr19Ni10, DN50，PN1.6 MPa，RF，HG 20594B2片螺栓、螺母8.8/8, M16×75，HG 20613，GB 901，GB 61708套異徑三通00Cr19Ni10，BW, DN100×50，GB 12459，δ=3.5 mm1個90°彎頭00Cr19Ni10，BW，DN50，GB 12459，δ=3.5 mm3個無縫鋼管00Cr19Ni10，DN50，δ=3.5 mm，GB/T 1497615 m3結(jié)語因前系統(tǒng)二氧化碳轉(zhuǎn)化率低，汽提效率低，低壓系統(tǒng)嚴重超負荷，造成負荷后移，蒸發(fā)系統(tǒng)背壓過高，導(dǎo)致真空不達標。通過增加放空管線，不僅有效地解決了這一問題，也為尿素裝置的正常穩(wěn)定運行打下了堅實的基礎(chǔ)，帶來了可觀的經(jīng)濟效益。（收稿日期：2015-07-15）book=12,ebook=15應(yīng)用研究book=12,ebook=15燃氣凈化技術(shù)及排污放散系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用趙英杰*金偉許慧萍劉奇（上?；ぱ芯吭?摘要針對燃氣長輸管線和城市管網(wǎng)門站計量站生產(chǎn)工藝的特點及燃氣中含油、水、粉塵等復(fù)雜工況，開發(fā)了第六代燃氣凈化技術(shù)，并且完善了排污放散系統(tǒng)。這種最先進的燃氣凈化技術(shù)能高效脫除燃氣生產(chǎn)中存在的油、水、泥漿及其它雜質(zhì)，尤其在極端惡劣工況下，雜質(zhì)脫除效果更為顯著。該凈化技術(shù)的過濾精度高，可達0.3 μm，且運行阻力低于一般過濾裝置。針對燃氣門站排污及放散系統(tǒng)研發(fā)的PM2.5排污緩沖罐及燃氣放散消聲裝置，不僅可實現(xiàn)燃氣生產(chǎn)封閉式在線排污清灰，還解決了工業(yè)PM2.5排放污染和噪音污染問題。關(guān)鍵詞燃氣凈化旋風(fēng)分離器中空纖維排污緩沖罐過濾PM2.5中圖分類號TQ 051.8DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.02.004*趙英杰，男，1988年生，碩士，助理工程師。上海市，200062。Development and Application of Natural Gas Purification Technology and Sewage Discharge SystemZhao Yingjie Jin Wei Xu Huiping Liu QiAbstract：According to the process characteristics of the long-distance natural gas pipeline and metering station of the urban pipe network gate station, as well as the existing of oil, water and dust in natural gas and other complicated conditions, the sixth generation of gas purification technology is developed and the sewage discharge system is improved.The most advanced natural gas purification technology can effectively remove the oil, water, mud and other impurities from the gas production process and the removal effect is more significant under extreme conditions.This purification technology has high filtration accuracy which reaches 0.3 μm, and its running resistance is lower than that of the general filters.The PM2.5 emission buffer tank and gas diffusion muffler device developed for the sewerage and bleed system in the gas gate station can not only realize the closed online sewage cleaning for the gas production, but also solve the problems of PM2.5 emission pollution and noise pollution.Key words：Natural gas purification; Cyclone separator; Hollow fiber; Sewage buffer tank; Filtration; PM2.50前言近年來，隨著我國能源經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以及環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，尤其是受北方霧霾天氣的影響，作為綠色潔凈能源的燃氣建設(shè)尤顯重要。能源經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)調(diào)整傾向性以及環(huán)保要求的提高，昭示燃氣大規(guī)模應(yīng)用的時代已經(jīng)到來，預(yù)計今后很長的一段時間內(nèi)，燃氣的開發(fā)利用也將迎來一個新的高潮。燃氣發(fā)電、工業(yè)用戶煤改氣、燃氣集中供暖、分布式能源等都將加快燃氣的使用。隨著燃氣大規(guī)模組網(wǎng)投運，也帶來了一系列問題。燃氣在生產(chǎn)使用過程中，由于氣源、管道鋪設(shè)、主輔設(shè)備磨損、腐蝕以及自身的工藝特點（如溫度、壓力和流量變化）等諸多因素，都會不同程book=13,ebook=16度地產(chǎn)生粉塵、油和水等雜質(zhì)。以往很多燃氣調(diào)壓計量站大多使用濾筒式過濾器進行過濾除塵，但在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到復(fù)雜的工況，需要經(jīng)常更換濾筒。這不僅縮短了生產(chǎn)周期，也極大地提高了維護運行成本，甚至還有可能危及安全生產(chǎn)。以往燃氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)沒有一個理想的設(shè)備來處理，往往直接排入到灌水排污坑中或高空放散。放散過程不僅噪音大，而且池水不能封住粉塵，致使大量粉塵進入大氣，成為PM2.5污染源。因此，燃氣生產(chǎn)中迫切需要一種高精度、大處理量、長周期運行的燃氣凈化裝置。同時，排污放散系統(tǒng)的改進也是必不可少的。只有這樣，才能保護燃氣生產(chǎn)工藝中的各種精密儀器設(shè)備，減少環(huán)境污染，保障生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性([1-3])。1組合式燃氣凈化技術(shù)及排污放散系統(tǒng)的研發(fā)針對上述燃氣生產(chǎn)現(xiàn)狀，上?；ぱ芯吭洪_發(fā)了一種新的HGSD型組合式燃氣凈化裝置([4-6])。它采用重力沉降、高效旋風(fēng)分離器二級預(yù)處理及HGSD精密中空纖維氣體過濾器三級凈化技術(shù)。該燃氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1第六代燃氣凈化裝置1—排污管道（連接PM2.5排污罐）2—旋風(fēng)中間灰斗3—氣體進口4—E-Ⅱ型旋風(fēng)分離器5—放散設(shè)施6—檢修人孔7—高效氣體過濾器8—氣體出口9—重力沉降室1.1重力沉降室燃氣由進氣口進入旋風(fēng)分離器前，先進入一個較大的重力沉降室。此時氣體流速較低，因此粒徑在100 μm以上的大顆粒雜質(zhì)由于沉降效應(yīng)被分離出來，落入大筒體的下封頭處（如圖2所示）。由于該裝置不設(shè)重力沉降專門空間，而是利用了筒體下部旋風(fēng)分離器周圍的有限空間，因而其結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊，大大節(jié)約了設(shè)備空間。圖2粉塵顆粒在重力沉降單元內(nèi)的運動軌跡云圖1.2E-Ⅱ型高效旋風(fēng)分離器燃氣經(jīng)重力沉降預(yù)處理后進入E-Ⅱ型高效旋風(fēng)分離器，它對20 μm的粉塵顆粒及油（水）滴分離效率高達98.8%以上，雜質(zhì)可通過旋風(fēng)分離器下面的中間灰斗“在線”及時排放（即排污不會影響正常的通氣）。采用內(nèi)置式E-Ⅱ型高效旋風(fēng)分離器作為第二級分離設(shè)備具有以下幾個優(yōu)點。（1）由于旋風(fēng)分離器采用內(nèi)置形式，內(nèi)、外所受壓力相同，因此可以認為其實際不受壓，從而大大節(jié)省了材料。（2）采用異形進口和漸縮形導(dǎo)流擋板形式，可以達到高效低阻的除塵效果。①異形進口：與彎曲管道內(nèi)形成縱向環(huán)流的原理一樣，在旋風(fēng)分離器出口管與頂部及器壁構(gòu)成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，由于頂部下面有一個流動緩慢的邊界層，它的靜壓隨半徑r的變化比強旋流中的變化更為平緩，于是促使外側(cè)靜壓較高的流體向上流入此邊界層內(nèi)，并沿邊界層向內(nèi)側(cè)流動，經(jīng)出口管外壁轉(zhuǎn)折向下，形成了局部環(huán)流，也稱上渦流。這種短路流把一部分已濃集在除塵器器壁處的細顆粒向上帶到頂板附近，形成了“上灰環(huán)”，并不時被帶入上升的中心氣流中逸出出口管，影響了除塵效率([7])。采用異形進口的目的，是為了使氣流在流速較高處有相應(yīng)的較大的流通面積，從而可有效地消book=14,ebook=17除上渦流的影響。②漸縮形導(dǎo)流擋板：漸縮形導(dǎo)流擋板使得顆粒隨氣流進入旋風(fēng)體內(nèi)，由直線流動變?yōu)閳A周流動。此時，由于顆粒的徑向分離距離逐漸減小，因此有利于氣固兩相的分離，可提高除塵效率。這種情況尤其對細顆粒的捕集更為有利。此外，導(dǎo)流擋板與旋風(fēng)頂板保持一定的縫隙，不僅阻力可顯著下降，而且分離效率也有一定的提高([8])。（3）可最大限度地減輕后續(xù)高效氣體過濾器的工作負荷，從而大大延長高效氣體過濾器的檢修周期。特別是在燃氣中瞬間含有大量雜質(zhì)進入系統(tǒng)時，E-Ⅱ型高效旋風(fēng)分離器的作用尤為明顯，可以說E-Ⅱ型高效旋風(fēng)分離器特別適用于含有大量雜質(zhì)的極端惡劣工況([9])。圖3為不同直徑的粉塵顆粒在旋風(fēng)分離單元內(nèi)的運動軌跡云圖?？梢钥闯龇蹓m顆粒進入矩形進氣口后受切向力作用，粉塵顆粒開始作旋轉(zhuǎn)運動，大直徑的顆粒由于受氣流影響較小，在離心力的作用下沿壁面運動，同時在重力的作用下快速下行，合成的運動軌跡為螺旋下降運動，并最終沉降到底部；小直徑的顆粒由于自身質(zhì)量較小，很容易受到氣流的連續(xù)相影響，跟隨連續(xù)相由中心管逃逸出旋風(fēng)分離器。由圖3可以明顯看出，直徑為1~100 μm的粉塵顆粒發(fā)生分化，直徑在20 μm以下的小顆粒逐漸在中心軸線處匯集并隨主流向上運動，直徑在20 μm以上的大顆粒卻沿著壁面逐漸下降至底部，并最終沉降下來。這說明旋風(fēng)分離單元對直徑20 μm以上的顆粒具有較高的分離能力。圖3不同直徑粉塵顆粒的運動軌跡云圖1.3高效氣體過濾器高效氣體過濾器作為第三級精密凈化設(shè)備，是一種采用不同密度中空纖維堆積而成的過濾器。濾料采用具有極強吸附能力的特制中空纖維(SRI系列)，由上至下按密度逐步從疏松到致密排布。這種結(jié)構(gòu)使較大的塵粒由上層較粗的濾料得到截留，而較小的塵粒在滲透到下層較密的濾料中得到捕集，即粉塵在多層濾料中呈立體分布([10-11])。高效氣體過濾器的總捕集效率可大于99.9%，可根據(jù)需要任意調(diào)整過濾精度，最高精度可達0.3 μm。相對于濾芯或濾管式過濾器，高效氣體過濾器的納污量要大得多。由于中空纖維濾料具有很大的空隙率，在捕集同等數(shù)量雜質(zhì)的狀態(tài)時，阻力要小得多。在運行阻力不超過150 kPa的情況下，其納污量可達600 kg。因此，高效氣體過濾器能夠長期穩(wěn)定運行而不用頻繁檢修，檢修周期一般在兩年以上。依照上述原理，在氣體過濾器內(nèi)填入SRI 1# （50片）、3#（10片）和8#（1片）組合濾料，對其性能（過濾效率、阻力降）進行研究，試驗結(jié)果如表1所示。表1SRI 1#、3#和8#組合濾料過濾性能試驗結(jié)果試驗號氣體含塵濃度/（g·m(-3))過濾風(fēng)速/（m·s(-1)）過濾時間/min過濾效率/%阻力降/kPa 10.50.51099.9973.325 20.50.61099.9913.780 30.50.52099.9933.370由表1可知，在其他條件相同的情況下，隨著過濾風(fēng)速的增加，SRI 1#、3#和8#組合濾料的過濾效率略有降低，阻力降則明顯增加。在氣體含塵濃度0.5 g/m3、過濾風(fēng)速0.5 m/s和過濾時間10 min的條件下，過濾效率為99.997%，阻力降為3.325 kPa。1.4排污放散系統(tǒng)根據(jù)燃氣生產(chǎn)工藝的特點，上海化工研究院為燃氣排污和放散系統(tǒng)研發(fā)了一種封閉式排污緩沖罐來替代水封排污坑，如圖4所示。排污緩沖罐實際上是一臺帶有極大儲存功能的高效氣體精密過濾器，在凈化機理上具備雙重分離效應(yīng)，即第一級重力沉降分離(預(yù)處理)及第二級高效氣體精密過濾(精處理1.0 μm)。排污緩沖罐的容積可以設(shè)計選型，因此納污量非常大。由于高效氣體精密過濾器的截留精度高（PM1.0），因而從工業(yè)上解決了PM2.5有毒有害污染物的排放。目前排污緩沖罐已獲得國家專利（ZL 2011 2 0231979.5）。book=15,ebook=18圖4場站高低壓排污緩沖罐及消聲裝置上?；ぱ芯吭簩ｉT為燃氣的放散系統(tǒng)設(shè)計了一種燃氣排氣消聲裝置，解決了放散過程中噪音污染問題。該燃氣放散消聲裝置已獲得國家專利（ZL 2012 2 0257627.1）。2新型組合式燃氣凈化技術(shù)和排污放散系統(tǒng)應(yīng)用目前，第六代燃氣凈化裝置已在上海天然氣管網(wǎng)有限公司、西安秦華天然氣有限公司、唐山燃氣集團有限公司、中石油長慶油田、大慶油田等全國各地數(shù)十個天然氣凈化廠、集輸及調(diào)壓門站中得到廣泛應(yīng)用，并且取得了良好的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。例如，根據(jù)大慶油田天然氣分公司喇壓淺冷油田伴生氣的特點及運行工況，在保證裝置運行周期一年以上、初始壓降ΔP=1～3 kPa和1.5 μm以上固體雜質(zhì)去除率90%的凈化條件下，對不同形式的除塵裝置進行了結(jié)構(gòu)尺寸與凈化效率、阻力降關(guān)系的設(shè)計計算，最終確定采用組合式凈化裝置作為大慶油田伴生氣雜質(zhì)脫除方案。2.1主要工藝參數(shù)（1）處理天然氣氣量為80×104m3/d（80%～120%）；（2）天然氣組分見表2；（3）天然氣溫度-5～25℃；（4）天然氣壓力0.12～0.16 MPa (A)，正常值為0.13~0.14 MPa (A)。2.2工藝路線濕氣進入凈化裝置后，首先通過重力沉降室進行初步分離，沉降分離出的油、水等雜質(zhì)通過手動閥定期排至喇壓油田污水收集系統(tǒng)。經(jīng)重力沉降室表2喇壓淺冷裝置油田伴生氣組分體積分數(shù)表（%）組分C(3)iC(4)nC(4)iC5冬季0.0700.7304.3703.847平均0.0850.6504.1254.000 C(1)C20.5450.420 0.5740.440平均86.325 1.4332.2690.4731.4950.360組分nC(5)C(6)C(7)N(2)CO(2)H2O夏季0.5910.4600.1000.5204.0504.201夏季2.4800.5221.6270.370 85.300 1.511冬季88.702 1.2861.9530.3991.2960.339預(yù)處理后的氣體，進入內(nèi)置的兩個旋風(fēng)分離器進行第二級分離，分離出的污水等雜質(zhì)通過旋風(fēng)分離器下面兩個中間灰斗排到污水收集系統(tǒng)。氣體從旋風(fēng)分離器頂部出口通過連接管從凈化裝置上部進入，穿過多層結(jié)構(gòu)的中空纖維精密過濾器進行第三級凈化處理。經(jīng)過凈化處理后，氣體通過裝置出口匯管去原系統(tǒng)的壓縮機入口分離器及后續(xù)增壓單元。2.3應(yīng)用效果（1）裝置運行壓降通過裝置進、出匯管的高精度壓力顯示表來觀察試驗運行期間的壓差變化情況。試驗裝置連續(xù)運行4個月，進出口壓差變化很小，一直在5 kPa以內(nèi)（見表3）。表3裝置1月~4月運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計表時間平均氣量/（Nm3·d(-1)）喇壓油田裝置來氣壓力/MPa凈化裝置匯管壓力/MPa平均壓差/kPa進口出口1月86.900.0280.025 00.020 03.17 2月86.880.0290.036 30.021 94.30 3月85.740.0360.033 80.029 44.40 4月87.300.0620.061 70.057 54.20（2）雜質(zhì)脫除情況將中空纖維過濾器裝入壓縮機入口管道前先稱重，試驗結(jié)束后對拆下的過濾器再進行稱重，然后進行7天的常溫烘干處理，稱其重量得出固體雜質(zhì)量，結(jié)果如表4所示。表4裝置運行4個月濾料捕集雜質(zhì)情況分析表注：平均處理氣量21×104m3/d。濾料質(zhì)量/kg處理氣量/（104m3）雜質(zhì)捕集量/g雜質(zhì)捕集量/（g×10(-4)m(-3)）試驗前試驗后總質(zhì)量其中總質(zhì)量其中水油機械雜質(zhì)水油機械雜質(zhì)26.0644.1518 0906.47 734.410 349.26.20.0022.6503.545 2919book=16,ebook=19應(yīng)用研究book=16,ebook=19鐵磁性材料疲勞加載磁記憶信號特征分析*羅龍清(**)史紅兵夏智程江輝（安徽省特種設(shè)備檢測院)摘要對特種設(shè)備常用材料16Mn進行疲勞加載試驗，研究金屬磁記憶信號隨疲勞加載的變化規(guī)律。磁記憶信號隨著疲勞加載經(jīng)歷三個變化階段：疲勞初期，磁記憶信號特征量隨疲勞加載有較大幅度的變化；疲勞中期，隨著疲勞加載次數(shù)的增多，磁記憶信號特征量趨于穩(wěn)定；疲勞末期（疲勞損傷較嚴重時），磁記憶信號特征量變化較激烈。關(guān)鍵詞金屬磁記憶檢測技術(shù)鐵磁性材料疲勞加載特征量疲勞試樣中圖分類號TQ 050.4DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.02.005*基金項目：安徽省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技支撐項目（13ZJ370021）。**羅龍清，男，1985年生，碩士研究生，工程師。合肥市，230041。Characteristic Analysis of Magnetic Memory Signal of Ferromagnetic Material with Fatigue LoadingLuo Longqing Shi Hongbing Xia Zhi Cheng JianghuiAbstract：The fatigue loading test on the commonly-used material 16Mn of the special equipment is carried out to investigate the variation of the metal magnetic memory signal with the fatigue loading.The magnetic memory signal experiences three stages along with the variation of the fatigue loading.In the early stage, the feature parameter of the magnetic memory signal varies with the fatigue loading significantly.In the middle stage, the feature parameter becomes stable as the times of fatigue loading increases.In the end stage when the fatigue damage is severe, the feature parameter varies intensively.Key words：Metal magnetic memory; Detection technology; Ferromagnetic material; Fatigue loading; Feature parameter; Fatigue specimen鐵磁性材料金屬磁記憶檢測技術(shù)([1])，于20世紀70年代由俄羅斯動力診斷公司的杜波夫教授發(fā)現(xiàn)提出。該技術(shù)具有早期診斷、無需磁化和表面清理等特點，是唯一一項能夠做到早期診斷的無損檢測方法。在缺陷尚未發(fā)展成宏觀缺陷時，采用該技術(shù)能進行早期檢測診斷，評價結(jié)構(gòu)件的損傷程度，防范于未然。因此，磁記憶檢測技術(shù)具有良好的社會經(jīng)濟價值和安全價值([2])。本文選取特種設(shè)備常用的材料16Mn作為研究對象，研究金屬磁記憶信號隨疲勞加載的變化規(guī)律。1疲勞試樣制作及磁記憶信號采集1.1疲勞試樣及加載方式試驗采用特種設(shè)備常用材料16Mn制成疲勞加載試樣，試樣尺寸如圖1所示。試樣中間加載區(qū)長130 mm，寬30 mm，厚6 mm。參照金屬材料疲勞裂紋擴展標準（GB/T 6398—2000），采用單向非對稱正弦載荷加載法，疲勞加載曲線如圖2所示([3])。1.2磁記憶信號采集book=17,ebook=20圖1疲勞試樣尺寸圖2疲勞加載載荷試驗采用俄羅斯動力診斷公司生產(chǎn)的TSC-3M-12型應(yīng)力集中磁記憶指示儀進行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集方法如下：（1）原始磁記憶信號采集。疲勞加載前，依次采集試樣正反面的磁記憶信號，作為基準。采集路徑和方法如圖3和圖4所示。信號采集路徑平行于疲勞試樣軸向，采樣路徑等距（間距為7.5 mm）平行，傳感探頭與試樣表面間距保持相等，保證提離效應(yīng)影響一致。圖3磁記憶信號采集路徑圖4數(shù)據(jù)采集（2）疲勞循環(huán)至預(yù)定周次后，拆下試樣，同地點同方向放置，在試樣中間4條間距為7.5 mm的平行線上采集磁記憶信號。共有12個探頭通道，每個探頭分別有法向分量Н(р)(у)和切向分量Н(р)(x)。2疲勞試樣試驗結(jié)果2.1疲勞特定周次后的磁記憶信號值對疲勞試件進行拉-拉疲勞試驗，從12個探頭通道中選取具有代表性的法向分量Н(р)(у)。圖5和圖6所示為S(max)=1000 MPa疲勞應(yīng)力作用下，兩個疲勞試件的金屬磁記憶信號與疲勞周次的關(guān)系。圖5和圖6表明：（1）在相同的試驗條件下，經(jīng)過一次疲勞循環(huán)后，金屬磁記憶信號與初始信號差異較大，變化幅度明顯；（2）隨著疲勞周次遞增，金屬磁記憶信號大小逐漸趨向穩(wěn)定，并且隨著疲勞周次的遞增，金屬磁記憶信號及其變化規(guī)律并不明顯；（3）從磁信號初始狀態(tài)至疲勞循環(huán)的各階段，金屬磁記憶信號具有類似的變化規(guī)律；（4）在疲勞循環(huán)次數(shù)不同的情況下，疲勞試樣的磁記憶法向分量Hp(y)曲線近似呈線性特征，其斜率隨疲勞周次的遞增有增加的趨勢，即磁場強度Hp(y)與疲勞周次呈規(guī)律性變化。圖5S(max)=1000 MPa，1#疲勞試樣金屬磁記憶信號與疲勞周次的關(guān)系2.2疲勞特定周次后的金屬磁記憶特征量金屬磁記憶信號的常用的特征量有法向分量book=18,ebook=21Hp(y)（包括Hp(y)(min)和Hp(y)(max)）、法向分量最大值與最小值差的絕對值Hp(y)(sub)=[Hp(y)(max)－Hp(y)(min)]和磁場強度梯度值K。圖6S(max)=1000 MPa，2#疲勞試樣金屬磁記憶信號與疲勞周次的關(guān)系在S(max)=1000 MPa疲勞加載下，疲勞試樣的各通道法向金屬磁記憶信號特征量如圖7和圖8所示。圖7和圖8表明：（1）疲勞初始階段，金屬磁記憶信號各特征量Hp(y)(min)、Hp(y)(max)和Hp(y)(sub)以及磁記憶信號梯度值K均增幅明顯；（2）隨著疲勞周次遞增，上述特征量增幅減緩、變化不明顯，逐漸趨于穩(wěn)定；（3）疲勞末期，隨著疲勞周次遞增，在宏觀裂紋即將出現(xiàn)時，金屬磁記憶信號各特征參量出現(xiàn)較明顯的變化。3分析與總結(jié)（1）疲勞試樣在疲勞初始階段，金屬磁記憶信號和磁記憶信號的特征量都有明顯的增強。這是因為試樣內(nèi)部存在天然的晶體缺陷（如位錯、晶格畸變），在受到疲勞加載后會產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致磁記憶信號值及其特征量具有明顯的增強趨勢。圖7S(max)=1000 MPa，疲勞試樣在通道1、2、3中磁信號法向分量與疲勞周次的關(guān)系圖8S(max)=1000 MPa，疲勞試樣在通道1、2、3中磁場強度梯度K與疲勞周次的關(guān)系（2）疲勞試樣在疲勞中期階段，隨著疲勞周次的遞增，金屬磁記憶信號及其相應(yīng)的特征量變化不明顯，趨于穩(wěn)定。這是因為在疲勞中期階段，微觀組織和疲勞加載的應(yīng)力都沒有變化，所以金屬磁記憶信號及其特征量自然也沒什么大的變化，而是趨于穩(wěn)定。（3）疲勞末期，在宏觀裂紋即將出現(xiàn)前，金屬磁記憶信號特征量出現(xiàn)較明顯的變化。（4）金屬磁記憶信號的特征量Hp(y)(max)、Hp(y)(min)和Hp(y)(sub)、梯度值K以及斜率k均可以表征應(yīng)力集中程度，由此也可預(yù)估金屬處于哪一疲勞階段。參考文獻[1]Doubov Anatoli A.Diagn ostics of metal items and equipment by means of metal magnetic memory [A] .In:Proc of CHSNDT 7th Conference on NDT and International Research Symposium [C] , 1999：181-187.[2]任吉林，林俊明.電磁無損檢測[M] .北京:科學(xué)出版社，2008.[3]GB/T 6398—2000金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法[S] .(收稿日期：2015-07-07)book=19,ebook=22應(yīng)用研究book=19,ebook=22RBI技術(shù)在百萬噸乙烯及配套裝置上的應(yīng)用張培俊*（天津石化裝備研究院)摘要介紹了基于風(fēng)險的檢驗（RBI）技術(shù)在百萬噸乙烯及其配套裝置上的應(yīng)用，從設(shè)計選材和制造質(zhì)量等方面進行了分析并提出了建議。對靜設(shè)備和管道進行了風(fēng)險分析和排序，提出了裝置運行階段腐蝕監(jiān)測方案。關(guān)鍵詞基于風(fēng)險的檢驗風(fēng)險評估乙烯裝置腐蝕監(jiān)測方案中圖分類號TQ 050.1DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.02.006*張培俊，女，1967年生，高級工程師。天津市，300271。Application of RBI Technology in Megaton Ethylene Equipment and Its Matching UnitZhang PeijunAbstract：The application of the risk based inspection (RBI) technology in the megaton ethylene equipment and its matching unit is introduced.The material selection, manufacturing quality and other aspects are analysized and the corresponding suggestions are given.The risk analysis and prioritization of the static equipments and pipelines are carried out and the corrosion monitoring schemes in the operation stage of the equipments are proposed.Key words：Risk based inspection; Risk; Assessment; Ethylene equipment; Corrosion; Monitoring scheme100萬噸乙烯及其配套的1000萬噸煉油裝置于2009年年底建成投產(chǎn)。該裝置具有大型化、生產(chǎn)過程連續(xù)化、設(shè)備國產(chǎn)化率高等特點，而且煉制加工原油以沙特阿拉伯輕油和沙特阿拉伯重油的混合高硫原油為主，設(shè)計加工含硫量達到2.56%。為了在有效控制項目投資、合理控制風(fēng)險的前提下保證設(shè)備制造質(zhì)量，中石化公司天津分公司在整個工程建設(shè)初期就成立了項目組，應(yīng)用RBI技術(shù)對100萬噸乙烯九套裝置及其配套的煉油十套裝置從設(shè)計選材和制造質(zhì)量等方面進行了分析，特別是全面分析了各裝置的腐蝕機理，對靜設(shè)備和管道進行了風(fēng)險分析和排序，提出了裝置運行階段腐蝕監(jiān)檢測方案及設(shè)備管線的檢驗策略，為裝置建成后長周期安全運行提供了先進的保障技術(shù)支持，也為裝置建成后動態(tài)實施RBI技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。1實施范圍該RBI應(yīng)用項目涉及天津100萬噸乙烯及配套1000萬噸煉油共十九套裝置，分析范圍包括各裝置靜設(shè)備和管道（含裝置球罐及儲罐罐區(qū)，其公用工程系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)如燃油、燃氣、封油、冷卻水等不包括在內(nèi))，接口為與主工藝系統(tǒng)設(shè)備或管道相連的第一只閥門。2項目RBI分析結(jié)果2.1設(shè)備設(shè)計選材評估結(jié)果項目組在工程建設(shè)初期，對十九套裝置本著降本增效的原則，依據(jù)各裝置的設(shè)計概況、設(shè)計防腐book=20,ebook=23措施，初步分析了各裝置的主要腐蝕機理，審查了十九套裝置1804臺設(shè)備、4994條管線的選材情況，對各裝置設(shè)計選材和制造提出了評估意見和相關(guān)的建議。對設(shè)計選材的評估及時優(yōu)化了設(shè)備的選材。例如，煉油蒸餾裝置中的石腦油分離塔頂空冷器A-303（為設(shè)備編號，下同）選用的是板式空冷器，其板片材質(zhì)采用08Cr2AlMo。經(jīng)評估建議，如果采用板式空冷器，板片材質(zhì)宜改為09Cr2AlMoRe。理由是：對于其所處的濕硫化氫腐蝕環(huán)境，HCl含量很少，沒有必要采用耐鹽酸材料。評估還建議，可采用管式空冷器，其維修和使用效果都較板式好，且可大大節(jié)約制造、維修費用。評估還建議，如果考慮硫化氫腐蝕，其下游的D302應(yīng)該PWHT。柴油加氫、加氫裂化等裝置中的多臺換熱器，其管束原設(shè)計材料選用09Cr2AlMoRe/08Cr2AlMo，因為該材料耐SSCC腐蝕。經(jīng)評估，建議選用10鋼。理由是：10鋼硬度小于200 HB，沒有SSC問題，薄壁管不考慮HB/HIC/SOHIC，耐濕硫化氫的均勻腐蝕略好（要看其他腐蝕介質(zhì)與pH值），但從性價比看該材料不如10鋼。依據(jù)評估意見，改進了設(shè)備選材。較為典型的例子有：石腦油分離塔頂空冷器（A-303）其形式由板式改為管式，且管束材質(zhì)選用08Cr2AlMo鋼；多臺換熱器的管束改用10鋼，大大節(jié)約了設(shè)備成本；EO/EG裝置超大型換熱設(shè)備循環(huán)氣冷卻器（E-6111），因存在海水淡化水介質(zhì)的腐蝕問題，將換熱器管束材質(zhì)由304L升級為316L，明顯提高了設(shè)備可靠性。2.2關(guān)鍵設(shè)備的篩選和設(shè)備制造質(zhì)量的控制項目組在工程建設(shè)初期，應(yīng)用RBI理論初步確定了十九套裝置重點設(shè)備（重要設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備）的篩選原則。其內(nèi)容為：材質(zhì)為鉻鉬鋼；材質(zhì)為雙相不銹鋼復(fù)合鋼板；材質(zhì)為高強鋼（標準屈服強度下限大于等于490 MPa）；主體厚度大于60 mm；高度超過50 m的塔器；容積大于等于1000 m3的球罐；氫氣球罐，氧氣球罐；高壓容器；低溫容器；反應(yīng)容器；分離容器；焦炭塔；大型換熱器；有銨鹽結(jié)晶傾向的空冷器和冷卻器；余熱鍋爐；露點腐蝕傾向設(shè)備；合金鋼爐管；嚴重濕硫化氫環(huán)境下設(shè)備（沒有采用抗HIC鋼）；有報道同類裝置易失效的設(shè)備；其他雙方認為的重要設(shè)備。依據(jù)上述篩選原則，篩選出各裝置重點設(shè)備共計423臺。依據(jù)篩選結(jié)果，對重點設(shè)備的采購、制造、檢驗及安裝環(huán)節(jié)加強了質(zhì)量控制，全流程保障這些重點設(shè)備的質(zhì)量，從設(shè)備的安全角度為裝置的安全運行打下堅實的基礎(chǔ)。篩選出關(guān)鍵設(shè)備后，接下來的工作就是要控制設(shè)備的制造質(zhì)量，促進制造單位保證產(chǎn)品質(zhì)量，嚴格把好質(zhì)量關(guān)，努力消滅常見性、多發(fā)性、重復(fù)性質(zhì)量問題，把產(chǎn)品缺陷消除在施工階段，防止不合格品的出現(xiàn)。為此，項目組編制了《設(shè)備制造質(zhì)量控制建議》，為關(guān)鍵設(shè)備制造質(zhì)量的監(jiān)督檢查提供質(zhì)量控制流程及關(guān)鍵點的布置建議。其具體內(nèi)容包括資料審查、材料的質(zhì)量控制、焊接質(zhì)量控制、無損檢測質(zhì)量控制及其他相關(guān)檢驗控制等（熱處理檢驗、產(chǎn)品焊接試板檢驗、壓力試驗檢查、表面處理檢驗、防腐噴涂和包裝出廠檢驗、出廠文件資料檢驗），并給出空冷器、反應(yīng)器、換熱類設(shè)備、塔類設(shè)備及一般壓力容器設(shè)備的質(zhì)量控制流程。2.3關(guān)于裝置工藝防腐措施的建議項目組應(yīng)用RBI技術(shù)，根據(jù)裝置工藝流程、設(shè)備材質(zhì)以及加工原料的特性，對各裝置腐蝕類型進行分析，從原材料質(zhì)量控制、加熱爐調(diào)控等方面給出建議。在工藝防腐方面，給出注緩蝕劑和注水的部位、頻次、控制指標及檢測標準等內(nèi)容，例如給出了延遲焦化裝置的工藝防腐措施。(1)注緩蝕劑（必要時）注入部位：焦化分餾塔頂油氣管線（發(fā)生露點部位之前，但要避免在管線內(nèi)壁局部形成沖刷腐蝕）、富氣壓縮機級間注水線。用量：≯20 μg/g(相對于塔頂總流出物，連續(xù)注入)。設(shè)備管道材質(zhì)：碳鋼。注入方式：緩蝕劑注入推薦采用原劑注入方式，使用自動注入設(shè)備，以保證均勻注入。焦化分餾塔頂冷凝水的技術(shù)控制指標：總鐵Fe≤1 mg/L。(2)注水注入部位：焦化分餾塔頂空冷器前，分餾塔內(nèi)。用量：根據(jù)實際情況確定，間斷注。設(shè)備管道材質(zhì)：碳鋼。2.4設(shè)備腐蝕監(jiān)測方案在腐蝕檢測方面，給出各裝置腐蝕監(jiān)測的具體部位及檢測手段，如對加氫裂化裝置給出了在線檢測的部位及定點測厚的部位（見表1、表2）。book=21,ebook=24表1裝置上推薦的腐蝕探針位置位置探針類型檢測內(nèi)容A01空冷器之后總管低溫電感或電阻冷凝后的油和水的腐蝕性D106污水線口在線pH計污水的pH值脫丁烷塔水冷后總管低溫電感或電阻回流罐水pH值石腦油分餾塔水冷后總管低溫電感或電阻回流罐水pH值表2裝置上定點測厚主要部位設(shè)備定點測厚部位及管線原料預(yù)熱系統(tǒng)緩沖罐、換熱器殼體及出入口短節(jié)加氫加熱爐、分餾進料爐進料線、輻射段出口管線脫丁烷塔、產(chǎn)品分餾塔頂與石腦油穩(wěn)定塔冷凝冷卻系統(tǒng)空冷器、回流罐、冷卻器殼體及出入口短節(jié)，塔頂揮發(fā)線及回流線冷高/低壓分離器底部酸性水出口管彎頭反應(yīng)流出物系統(tǒng)空冷器、冷卻器殼體及出入口短節(jié)，高壓空冷碳鋼進出口管線彎頭、大小頭等部位循環(huán)氫胺脫硫系統(tǒng)設(shè)備與進出口管線2.5裝置單元或工段定性分析結(jié)果定性分析工作分為幾部分：可能性等級的確定，破壞后果等級/健康后果等級的確定。定性分析可更好地運用有限的資源，快速地對各裝置進行宏觀的風(fēng)險判別。通過定性分析，得到了十九套裝置定性分析的風(fēng)險等級分布，如圖1和圖2所示。圖1煉油裝置單元風(fēng)險等級分布圖2.6定量分析結(jié)果將十九套裝置的數(shù)據(jù)錄入RBI風(fēng)險分析軟件，計算出各裝置評估范圍內(nèi)每臺設(shè)備和每條管線的風(fēng)險以及連續(xù)運行3年和6年的風(fēng)險，并給出每臺設(shè)備和每條管線的主導(dǎo)損傷類別和損傷機理。有關(guān)的風(fēng)險等級和腐蝕機理分布圖如圖3、圖4所示。圖2烯烴裝置單元風(fēng)險等級分布圖圖3煉油裝置和烯烴裝置設(shè)備管道風(fēng)險等級分布圖圖4煉油裝置和烯烴裝置設(shè)備管道腐蝕機理分布圖3結(jié)論通過RBI技術(shù)在天津分公司的應(yīng)用，基于風(fēng)險的理念已深入到公司設(shè)備管理的各個環(huán)節(jié)。該應(yīng)用項目的成果體現(xiàn)在裝置選材評估、制造質(zhì)量控制、隱患問題處理、工藝防腐及在線監(jiān)測等多方面，不僅從源頭上為裝置的安全生產(chǎn)提供了保障，也為降低生產(chǎn)成本和檢修費用、確保安全生產(chǎn)、挖潛增效提供了技術(shù)支持。RBI技術(shù)在大項目上的應(yīng)用，還從整體上提升了天津分公司設(shè)備管理水平。（收稿日期：2015-06-29）book=22,ebook=25應(yīng)用研究book=22,ebook=25內(nèi)置并聯(lián)式旋風(fēng)分離器在多晶硅氯氫化反應(yīng)器中的應(yīng)用王榮躍*馬軍（江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司)摘要在氯氫化流化床裝置中，旋風(fēng)分離器系統(tǒng)的分離性能不僅與旋風(fēng)分離器個性有關(guān)，還與旋風(fēng)分離器串并聯(lián)組合、內(nèi)外置選擇、料腿底閥排料區(qū)域等因素相關(guān)。在項目設(shè)計和生產(chǎn)過程優(yōu)化時，要從危險化學(xué)品生產(chǎn)裝置的特性出發(fā)，追求整體運行的平穩(wěn)可靠。對內(nèi)外置、串并聯(lián)旋風(fēng)分離器組合的優(yōu)缺點及其在多晶硅氯氫化系統(tǒng)中的應(yīng)用作了評析。關(guān)鍵詞旋風(fēng)分離器內(nèi)置并聯(lián)式氯氫化反應(yīng)器多晶硅安裝中圖分類號TQ 051.8DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.02.007*王榮躍，男，1958年生，工程師。徐州市，221004。Application of Built-in Parallel Cyclone Separator in Polysilicon Hydrochlorination ReactorWang Rongyue Ma JunAbstract：In the hydrochlorination fluidized bed, the separation performance of the cyclone separator system is not only related to the properties of the cyclone separator, but also related to the combination and installation mode, dipleg bottom valve discharge area and other factors.In the project design and production process optimization, the features of the hazardous chemical production equipment should be taken into consideration to achieve the stability and reliability of the overall operation.Meanwhile, the advantages and disadvantages of the installation and combination mode as well as the application of the cyclone separator in the polysilicon hydrochlorination system are evaluated.Key words：Cyclone separator; Built-in parallel mode; Hydrochlorination reactor; Polysilicon; Installation受產(chǎn)能過剩及其它因素的影響，多晶硅行業(yè)日益萎縮，價格下探，利潤不斷壓縮。因此，成本較低、節(jié)能環(huán)保的氯氫化技術(shù)受到各企業(yè)的青睞，并得到了工業(yè)化應(yīng)用。以前的廢棄物SiCl4（STC）經(jīng)過氯氫化過程可變廢料為原料SiHCl3（TCS），使生產(chǎn)實現(xiàn)封閉循環(huán)運轉(zhuǎn)(［1］)。氯氫化裝置的工藝目標是以H2、硅粉、STC作為原料，在催化及高溫高壓條件下生產(chǎn)TCS。生產(chǎn)過程中，流化床反應(yīng)器是關(guān)鍵設(shè)備。在反應(yīng)器內(nèi)物料被充分流態(tài)化，配套的旋風(fēng)分離器捕捉、收集了絕大部分未反應(yīng)完全的硅粉，并將其送回到流化床重新參與反應(yīng)，這樣可以降低STC產(chǎn)品的硅粉單耗(［2］)。所以，旋風(fēng)分離系統(tǒng)的設(shè)計、組合及配置的優(yōu)劣對整個氯氫化裝置顯得非常重要。旋風(fēng)分離器歷史悠久，對分離和捕集10 μm以上顆粒有較高的效率。旋風(fēng)分離和捕集過程是一種復(fù)雜的三維、二相湍流運動過程，目前定量的理論研究模型尚存欠缺，但旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單而實用的特征使其在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用(［4］)。江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司是多晶硅生產(chǎn)的標桿企業(yè)，多年來在氯氫化裝置的運行方面積累了較多的經(jīng)驗。實踐證明，對于長周期運行的氯氫book=23,ebook=26化反應(yīng)器和旋風(fēng)分離系統(tǒng)設(shè)計時要考慮下列問題：（1）硅粉停留在反應(yīng)器內(nèi)的時間要足夠長，以便充分參與反應(yīng)并達到循環(huán)利用的目的；（2）反應(yīng)器及旋風(fēng)分離器的材料要能承受高硬度硅粉的磨蝕；（3）旋風(fēng)分離器捕獲硅粉的能力要達到99%以上，并能順利將其送回流化床；（4）在650℃高溫及3.5 MPa運行壓力下，要確保設(shè)備密封可靠和安全。隨著裝置的大型化和產(chǎn)能的增加，流化床的處理氣量不斷增加，因此附屬的旋風(fēng)分離器可設(shè)計成多級或多組串、并聯(lián)組合，并安置在不同的位置。各種組合方式均有其利弊，但最終的考量必定是系統(tǒng)的安全性，要確保系統(tǒng)能平穩(wěn)可靠地工業(yè)化運行。本文結(jié)合多晶硅生產(chǎn)及其易燃易爆、高溫高壓的特點，對旋風(fēng)分離器的材料選擇、安裝位置、連接方式（串聯(lián)或并聯(lián)）等進行了評析。1旋風(fēng)分離器的材料選擇1.1旋風(fēng)分離器的工況溫度：500~650℃；壓力：2.0~4.0 MPa；介質(zhì)：H2、STC和硅粉的氣固混合物；運轉(zhuǎn)方式：全年連續(xù)運行。1.2材料選擇考慮到反應(yīng)器內(nèi)為高溫、高壓的氫還原氣氛，故選用的材料應(yīng)具備抗高溫蠕變、抗高溫腐蝕、抗高溫滲碳和抗高溫開裂的性能。目前，大部分多晶硅企業(yè)選用鎳基合金來制造反應(yīng)器和旋風(fēng)分離器。較為典型的兩種合金高溫強度值如表1所示(［6］)。從表1看出，兩種常用鎳基合金鋼的各種高溫表1N08120、N08810鎳基合金鋼高溫強度值材料溫度/℃強度/MPa SB409/N08120材料標準ASME材料成分為37Ni-33Fe-25Cr 500113 525113 550112 575112 600112 62596.2 65079.3 SB409/N08810材料標準ASME材料成分為33Ni-42Fe-21Cr 50098.6 52597.1 55095.9 57591.8 60075.7 62562.6 65050.6強度值有較大的差異，N08120材料的高溫強度值要明顯優(yōu)于N08810（800H）。2安裝位置分析旋風(fēng)分離器系統(tǒng)可分三種位置安裝，即內(nèi)置、上置和外置，各有其特點。圖1所示為三臺并聯(lián)式旋風(fēng)分離器置于流化床反應(yīng)器內(nèi)的典型安裝結(jié)構(gòu)。圖1三臺并聯(lián)式旋風(fēng)分離器內(nèi)置于流化床反應(yīng)器中2.1內(nèi)置式內(nèi)置式旋風(fēng)分離器安置于反應(yīng)器內(nèi)部，即整臺旋風(fēng)分離器懸置于反應(yīng)器的上端，料腿向下延伸至反應(yīng)床層區(qū)，底閥插入濃相或稀相區(qū)域。優(yōu)點是：（1）適用于介質(zhì)為易燃、易爆等危險化學(xué)品且運行溫度和壓力均較高的裝置。（2）旋風(fēng)分離器本身不受壓，故可避開壓力容器設(shè)計及制造的限制。壁厚材料相對較薄，造價低，器壁磨穿后企業(yè)可自行修復(fù)，設(shè)備使用壽命長，綜合成本低。（3）安裝結(jié)構(gòu)緊湊，減少了反應(yīng)器至分離器入口以及收集物料返床等需要的管道，連接密封點少，發(fā)生泄漏的概率幾乎為零。（4）因受沖刷而導(dǎo)致本體出現(xiàn)磨穿或漏點時，有維修緩沖時間，不需要緊急停車，環(huán)保事故少。（5）通過增加旋風(fēng)段本體的高度，來保證有較好的分離效果，同時還可減小設(shè)備的外徑尺寸，亦book=24,ebook=27即可縮小反應(yīng)器安裝孔的直徑，有利于降低反應(yīng)器的制造成本。（6）垂直布置的料腿回料阻力小，附著性堵塞的可能性小，適用于料封粉料（料腿中收集的物料）靠自重回床的工況。（7）與反應(yīng)器成一體，無需保溫，熱損小，能量利用率高([5])。缺點是：（1）旋風(fēng)設(shè)備處于工藝介質(zhì)中，內(nèi)外壁均受到?jīng)_刷，磨損量大。（2）壁厚減薄監(jiān)測困難，檢修空間小，部件更換不便。（3）受反應(yīng)器空間的約束，旋風(fēng)設(shè)備的外形大小受到限制，這對處理量比較大的反應(yīng)器是很不合適的。（4）料腿處于反應(yīng)器內(nèi)，相對于外置式溫度較高，氣體黏性和細硅粉顆粒黏性增加從而使阻力增大，也使料腿內(nèi)細硅粉架橋的可能性增大。這些問題可以通過松動氣吹掃來應(yīng)對。（5）相對于外置式而言，反應(yīng)器的高度會高些，也會增加反應(yīng)器的制造成本。2.2上置式上置式旋風(fēng)分離器其蝸殼及灰斗部分垂直外露安裝在反應(yīng)器上封頭的外部上端。優(yōu)點是：（1）可看作與反應(yīng)器成一體，料腿貫穿于整個反應(yīng)器內(nèi)部，反應(yīng)器高度相對于內(nèi)置式而言較短，反應(yīng)器制造成本也較低。（2）料腿內(nèi)回收的粉料也可直接回床繼續(xù)參與反應(yīng)。（3）設(shè)備僅內(nèi)壁受工藝介質(zhì)磨蝕，主體可在外部測厚監(jiān)控，檢修及部件更換容易。（4）料腿可較長，適用于床壓大的工況；捕獲的硅粉可回床至濃相區(qū)，停留時間長、硅粉反應(yīng)充分，硅粉單耗可降低。（5）不受反應(yīng)器空間限制，處理能力大，適用于中型流化床反應(yīng)器。缺點是：（1）安裝高度高，廠房投資大。（2）屬壓力容器，壁厚厚，制造成本高，磨穿后無法修復(fù)，設(shè)備使用壽命短。（3）受沖刷出現(xiàn)本體磨穿或漏點時，可能導(dǎo)致環(huán)保事故，需緊急停車采取處理措施；或?qū)ｉT設(shè)計特殊的防護措施予以解決，例加把旋分分離器安置在特制的壓力容器內(nèi)。（4）因料腿長，故可設(shè)計較高的料封高度，收集的粉料也可回床至濃相床層，但較高的料封高度使得堵塞的可能性也增大。2.3外置式外置式旋風(fēng)分離器安裝在反應(yīng)器外面，通過管道連接，基本是一個獨立的處理單元。優(yōu)點是：（1）反應(yīng)器可縮短，制造成本下降。（2）壁厚檢測及維修方便，部件更換容易。（3）不受反應(yīng)器空間限制，可按處理量的不同情況串聯(lián)或并聯(lián)幾臺旋風(fēng)分離器組成系統(tǒng)，因此處理能力大，適用于配套循環(huán)量大的氯氫化反應(yīng)器。（4）收集特別黏稠的、易使料腿堵塞的特種粉料時，可設(shè)計專門的高壓氣力輸送設(shè)備實現(xiàn)連續(xù)返料，以避開堵塞的干擾([5])。缺點是：（1）收集的粉料需專門的管道及動力，用于粉料的回收或回床輸送。（2）設(shè)備屬壓力容器，設(shè)計和制造的成本高，磨穿后無法修復(fù)，設(shè)備使用壽命短。（3）需要設(shè)計專門的高壓回床管線，管線復(fù)雜，需要保溫或伴熱，且易堵塞。（4）設(shè)備磨穿時須立即停車，易發(fā)生安全環(huán)保事故。3連接方式分析用于流化床反應(yīng)器時，常根據(jù)處理量的不同將幾個旋風(fēng)分離器設(shè)計成一個集合，一般是采用串聯(lián)或并聯(lián)。單個旋風(fēng)分離效率高，簡單組合后旋風(fēng)系統(tǒng)的總分離效率不一定會保持單個旋風(fēng)那么大，通常是會下降的，故設(shè)計時要根據(jù)工況特點及考慮的主要問題選擇具體的方案。各種連接方式有其不同的特點。3.1并聯(lián)式多個旋風(fēng)分離器按并聯(lián)方式組合成的系統(tǒng)，其設(shè)計原則是使總流量分配均勻(［5］)。多個旋風(fēng)并聯(lián)工作時，可認為各旋風(fēng)處在同一工況下。要保證進入每個旋風(fēng)的流量相同，則各個旋風(fēng)的壓力降不能相差過大，否則壓力降大的入口book=25,ebook=28流量小，壓力降小的流量大。各個旋風(fēng)因壓力降不同而導(dǎo)致入口流量發(fā)生變化，這樣就會偏離設(shè)計區(qū)，最終導(dǎo)致總分離效率下降。這種情況特別不適合共用一個收塵室的場合（外置安裝時一般共用一個收塵室）。由于壓力降的不同，底閥排料時相互干擾，甚至出現(xiàn)漏風(fēng)和竄氣現(xiàn)象。但大多數(shù)多晶硅企業(yè)對旋風(fēng)分離器料腿內(nèi)收集的物料均采取稀相區(qū)回床，故上述情況通常不會發(fā)生?？紤]到流量分配均勻的需要，旋風(fēng)分離器在安裝上應(yīng)對稱布置，這樣入口環(huán)境處于同層流態(tài)，從而進口流量可保持一致。因此，在設(shè)計單級并聯(lián)旋風(fēng)分離器時，應(yīng)在給定的壓力降條件下，對旋風(fēng)分離器的尺寸和入口速度進行優(yōu)化組合，以獲得最高的分離效率；或者在滿足分離效率的前提下，使旋風(fēng)分離器的壓降最小。多晶硅流化床用的并聯(lián)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)，完全可以相對于反應(yīng)器中心均勻布置或?qū)ΨQ布置，不管是兩個、三個還是幾個。各個旋風(fēng)可按設(shè)計要求均勻分攤處理量，在結(jié)構(gòu)尺寸上按最佳的進口速度和分離效率設(shè)計，同時兼顧壽命磨損因子參數(shù)，這樣就可設(shè)計出各旋風(fēng)單個尺寸完全一致的并聯(lián)組合系統(tǒng)。優(yōu)點是：（1）各旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)尺寸相同，可完全互換，庫存?zhèn)淦飞?，維修方便且維修成本低。（2）由于總流量均分，各旋風(fēng)尺寸相對于串聯(lián)方式的要小很多，旋風(fēng)本身投資省。另外，還可減小反應(yīng)器檢修安裝口的口徑，以降低反應(yīng)器的造價。（3）各旋風(fēng)分離器入口和料腿排料口均處于反應(yīng)器的同一橫截面上，工藝條件相同，故不會互相影響和干擾。（4）旋風(fēng)分離器系統(tǒng)總效率不易下降，基本等同于個體旋風(fēng)的效率，而個體旋風(fēng)的分離效率恰恰是比較容易設(shè)計和達到的。（5）總壓降低。缺點是：旋風(fēng)組合系統(tǒng)占據(jù)了反應(yīng)器一定的空間，因而反應(yīng)器的直徑和高度稍大些。3.2串聯(lián)式多個旋風(fēng)分離器按串聯(lián)方式組合成的系統(tǒng)，其設(shè)計原則是使壓力降分配合理([5])。在多級旋風(fēng)串聯(lián)的設(shè)計中，各級之間的尺寸匹配和壓力降分配比存在著最佳的匹配關(guān)系。對于串聯(lián)系統(tǒng)，每級分離性能最佳，不能說明串聯(lián)組合成的系統(tǒng)其總分離效率也是最佳的。串聯(lián)旋風(fēng)設(shè)計的主要問題是確定各個旋風(fēng)的壓力降與總壓力降的比例，因為這種總壓力降的分配比例關(guān)系到每級旋風(fēng)分離器入口速度的大小，進而影響到每級旋風(fēng)分離器的尺寸及分離效率。一般一級旋風(fēng)選擇入口速度小些，壓力降也小些。雖然一級旋風(fēng)分離器的分離效率有些降低，但由于提高了二級和三級旋風(fēng)分離器的入口濃度，使得原來很難分離的細小顆粒在大顆粒的夾帶或凝聚下可以從氣流中分離出來，從而提高了二級和三級旋風(fēng)分離器的分離效率，最終使總分離效率提高了。若各旋風(fēng)分離器設(shè)計時選擇合理的入口速度和壓降分配并組合成系統(tǒng)，就可在獲得最佳分離效率的同時，使各旋風(fēng)分離器磨損量接近相同，從而使分離系統(tǒng)具有最長的運行壽命。優(yōu)點是：若壓力降分配合理的話，系統(tǒng)總分離效率就高。缺點是：（1）各旋風(fēng)分離器尺寸各異，不能互換，管理及維修成本高。（2）旋風(fēng)分離器外形相對于并聯(lián)要大，從而使反應(yīng)器檢修安裝口增大，最終導(dǎo)致反應(yīng)器及旋風(fēng)造價大。（3）各旋風(fēng)回床物料粒徑不一，回同一床層區(qū)域時會相互干擾；對于易架橋和較黏滯的物料，堵塞風(fēng)險大，控制復(fù)雜。（4）旋風(fēng)系統(tǒng)壓降大，管道連接復(fù)雜，各旋風(fēng)分離器入口不對稱，會造成反應(yīng)器內(nèi)氣流偏轉(zhuǎn)。4結(jié)束語本文就內(nèi)外置、串并聯(lián)旋風(fēng)分離器系統(tǒng)及其優(yōu)缺點作了整體性評析，具體應(yīng)用還需針對不同的工藝環(huán)境和特性作出選擇。經(jīng)過多年氯氫化裝置工業(yè)化運行表明，內(nèi)置并聯(lián)式旋風(fēng)分離器具備的優(yōu)點符合生產(chǎn)系統(tǒng)對反應(yīng)器旋風(fēng)分離器系統(tǒng)的總體要求。參考文獻[1]趙秋月，周學(xué)雙，李冰，等.多晶硅產(chǎn)業(yè)存在的環(huán)保問題及對策建議[J].環(huán)境污染及防治，2010，32(6)：103－106.[2]宋佳，曹祖賓，韓冬云，等.多晶硅的冷氫化工藝[J] 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installation and inspection, as well as the features of the installation data, the collection of the installation data and the relative notes are expounded in this paper.Especially, the authenticity, integrity and traceability of the installation data must be ensured.Key words：Pressure pipeline; Installation data; Standardization; Construction specifications; Inspection0概述壓力管道作為一種特種設(shè)備，依據(jù)TSG D 3001—2009《壓力管道安裝許可規(guī)則》([1])的規(guī)定，其安裝過程必須接受監(jiān)檢，監(jiān)檢員應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個項目的情況對壓力管道安裝過程中的歸檔資料進行審查、確認。目前，壓力管道安裝資料由于每個技術(shù)員、安裝單位、監(jiān)檢員對法規(guī)標準的理解不同，以及采用的標準、體系文件、表格的不同，造成了壓力管道安裝竣工資料參差不齊。這既增加了安裝資料收集的復(fù)雜性，也降低了監(jiān)檢員對資料審查確認的效率，增加了監(jiān)檢工作的難度。本文結(jié)合壓力管道安裝資料的特點，以及筆者在壓力管道安裝監(jiān)檢過程中的經(jīng)驗，對壓力管道安裝資料規(guī)范化要求提出一點個人的見解。1壓力管道安裝資料的特點1.1壓力管道資料復(fù)雜按照GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》([5])的要求，目前壓力管道安裝資料需體現(xiàn)的內(nèi)容有告知書、設(shè)計會審、材料證明文件、施工過程的見證資料、檢驗資料和壓力管道安裝質(zhì)量證明書等25項，安裝資料里面涉及了安裝告知資料、施工單位質(zhì)保體系資料、管子（包括管件）的出廠資料、安裝過程的見證資料、安裝單位質(zhì)檢部門的檢驗資料、第三方檢測單位的相關(guān)資料、監(jiān)理單位的資料、設(shè)計單位的資料以及業(yè)主單位的一些確認資料。有些工程雖然管段只有幾米長，但是資book=27,ebook=30料多達四五十頁；有些大的工程涉及的管段有四五百條，相關(guān)的資料堆積高達半米多。資料的繁多，既給施工單位的資料員帶來很大的困難，也給監(jiān)檢單位的監(jiān)檢員帶來諸多的不便。1.2壓力管道安裝涉及標準多壓力管道是目前所有特種設(shè)備中涉及標準最多、最復(fù)雜的特種設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計，壓力管道涉及的標準有上千個，目前常用的壓力管道標準就有兩百多個，而且很多壓力管道除了要執(zhí)行特種設(shè)備的規(guī)定之外，還要滿足不同行業(yè)法律法規(guī)的要求。引用的標準不同，具體的要求就不同，這就增加了壓力管道安裝資料的復(fù)雜性。例如，在GB 50235中規(guī)定了25項要求，但是在SH 3501([7])里要求提供的資料規(guī)定為18項，而在SY 4200([6])中的規(guī)定與前面兩者又不一樣。每個標準的附件里還都有具體的表卡，這就容易造成資料混淆。1.3涉及到的單位多、人員廣壓力管道安裝過程中主要涉及的單位有監(jiān)督管理部門、檢驗機構(gòu)、建設(shè)單位、監(jiān)理單位、無損檢測單位、安裝單位、防腐單位等，相應(yīng)地牽扯到的這些單位的有關(guān)部門和人員也就非常多。然而，不同單位、不同部門相關(guān)人員的專業(yè)水平和責(zé)任心是有區(qū)別的，這就導(dǎo)致了安裝資料質(zhì)量參差不齊。1.4收集整理資料的時間短從工程竣工到資料送審這一段的時間往往很短。有些安裝單位屬于“游擊隊”類型，一個工程結(jié)束馬上換個地方接著進行下一個工程，這就大大縮短了資料的整理時間，因而也就造成了資料質(zhì)量差。有些工程完工后業(yè)主急于試生產(chǎn)，而無監(jiān)檢報告就無法獲批試生產(chǎn)，因此業(yè)主就竭力催促安裝單位交出安裝資料。有些安裝單位為了應(yīng)付業(yè)主單位，就把一部分不完善的資料提供給監(jiān)檢單位，造成了資料不完善等問題。收集整理整個項目的各種技術(shù)和管理方面的資料，是一項既繁瑣又細致的工作。毫無疑問，資料員的基本責(zé)職是在一定的時間內(nèi)準確完整地完成資料的收集整理工作。2壓力管道安裝資料普遍存在的問題2.1資料內(nèi)容不規(guī)范資料內(nèi)容不規(guī)范，經(jīng)常有遺漏現(xiàn)象。例如，有些工程設(shè)計上有變更，但資料中卻沒有設(shè)計變更單。對于以試運行代替耐壓試驗的壓力管道，既缺少設(shè)計單位或者使用單位的同意單，也缺少管子管件的質(zhì)保書等。不同標準的表格格式混搭，沒有系統(tǒng)性。安裝單位的資料員普遍年輕，很多人都是剛剛大學(xué)畢業(yè)，根本不知道自身單位的質(zhì)保體系對安裝資料的要求。因此在資料整理時東湊西拼，從不同的安裝單位拿來不同的標卡，結(jié)果導(dǎo)致資料臃腫，重復(fù)性內(nèi)容過多，甚至占到了整套資料的一半以上。2.2資料與現(xiàn)場情況不一致建立安裝資料檔案的目的是：當(dāng)工藝出現(xiàn)問題、發(fā)生事故時，能通過資料準確地定位具體的管段、分析問題并針對存在的問題提出整改措施。但是安裝單位經(jīng)常存在資料與施工不同步的情況，往往是為了做資料而做資料，資料成為回憶錄，不能真實地反映工程的質(zhì)量控制情況。有些資料員不下現(xiàn)場，只在辦公室內(nèi)繪單線圖，單線圖成了設(shè)計圖紙的翻版，不能真實地反映現(xiàn)場管道的走向。有些資料中所反映的探傷焊口往往不是實際探傷的焊口。有些管段設(shè)計時定為水壓試驗，但后來因業(yè)主要求或采用水壓試驗不切實際而改為氣壓試驗，但在資料中卻沒有將氣壓試驗改為水壓試驗的記錄。2.3資料收集過程中處理不合理在工程施工和資料收集的過程中，常常會發(fā)現(xiàn)一些問題，但是當(dāng)資料中體現(xiàn)出安裝問題時，往往現(xiàn)場都已經(jīng)在施工了或者完工了，資料員也只能被動地接受或者修改原設(shè)計中的資料。例如，有時設(shè)計許可條件變更了，很多時候這種變更會帶來很大的人力、材料的浪費，安裝單位寧愿資料中不反映這些問題，也不去修改已經(jīng)施工好了的管道。對此，資料員常常只能被動地隱藏這些問題。對于交工資料不論項目本身的特點，能省則省。甚至還有這種情況，施工過程中的局部無損探傷報告出來了，發(fā)現(xiàn)有嚴重的焊接缺陷，而資料中卻沒有返修、擴拍的資料，沒有嚴格按質(zhì)保體系的要求去查明缺陷的原因，給出處理方案。3關(guān)于安裝資料規(guī)范化的建議3.1項目部要合理配置資料員從工程項目的審批告知，圖紙的審查核對，建設(shè)單位的會議、變更，到現(xiàn)場的每一種材料的落實，以及檢查記錄、質(zhì)量證明文件的收集填寫，都是一項細致而又繁雜的工作，沒有一定的勞動投book=28,ebook=31入，是無法完成的。很多安裝單位對資料員配置不足，常常是一個資料員兼幾個項目，或者一個資料員身兼多職，這樣就難以做到安裝資料對整個施工情況的真實反映。資料員需要各個部門的配合，更需要項目部的支持。3.2資料員要熟悉有關(guān)規(guī)范、標準在很多安裝單位中，資料員越來越年輕，很多人對壓力管道接觸不久就開始做壓力管道安裝資料的工作了，對有關(guān)的規(guī)范、標準很不熟悉，盲目照搬別人的表格、記錄，以至于很多不該發(fā)生的常識性問題在資料中都常有發(fā)生。規(guī)范、標準是管道安裝的唯一依據(jù)，對此管道安裝資料員也應(yīng)當(dāng)有所了解和掌握。3.3資料員要多下現(xiàn)場在核對管線圖與現(xiàn)場施工情況的時候，常常會遇到一些細節(jié)問題，比如管段的增加、缺失，或者管線走勢的改動，或者煤粉管支管角度不符合設(shè)計規(guī)定等。壓力管道設(shè)計的變更，或者施工過程中建設(shè)單位要求對管道進行改動等情況，在管道安裝過程中都是常有的事情。壓力管道安裝資料是對安裝質(zhì)量的真實反映，資料員只有多下現(xiàn)場才能做到安裝資料真實、準確，才能保證施工過程中的變更、改動與資料的反映一致。

由以上分析可知：裝置阻力降在5 kPa以內(nèi)，雜質(zhì)脫除效果明顯，且該設(shè)備運行平穩(wěn)，適應(yīng)性強。此外，裝置維護簡單，費用低，濾料按每年更換一次考慮。該濾料更換操作簡單、快捷，貨源充足，費用低廉。喇壓油田的四個凈化裝置更換一次濾料費用約8萬元，相比每年壓縮機停產(chǎn)的損失及維修費用要低很多。

天然氣的凈化和系統(tǒng)的排污放散是控制PM2.5污染源的一個重要環(huán)節(jié)。新型組合式天然氣凈化技術(shù)完全克服了普通過濾器不能適應(yīng)國內(nèi)天然氣生產(chǎn)的缺點，具有結(jié)構(gòu)緊湊、高效低阻、運行周期長、費用低廉等優(yōu)點。排污放散系統(tǒng)采用封閉式排污緩沖罐和消聲裝置，這更是一項非常適合我國國情的創(chuàng)新技術(shù)，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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壓力容器

3.4監(jiān)檢過程中要多看資料

在監(jiān)檢過程中，監(jiān)檢員應(yīng)核對施工過程中各種圖紙、記錄和證明文件，在監(jiān)檢過程中就查看施工資料，多和資料員溝通，就能及早發(fā)現(xiàn)問題并及時改正，甚至把問題解決在施工之前。

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Design of Film Distributor in Falling-film Evaporator

Wang Genli

Abstract：The evaporating performance of falling-film evaporator depends on the thickness and stability of the liquid membrane in the heat exchange tube.The film distributor is the critical component which decides the thickness and stability of the liquid membrane.The structure of the film distributor, as well as the distribution mode of the holes on the sieve plates, structure feature parameter and technology feature parameter are investigated and analyzed, based on which, the re-design and re-calculation of a film distributor are carried out.

Key words：Falling-film evaporator; Film distributor; Distribution mode; Structure parameter; Sieve plate; Tube sheet

(收稿日期：2015-09-01) （2015-04-17）

中圖分類號TQ 051.6+2

DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007- 7251.2016.02.002