薛令光

（鄂爾多斯國(guó)泰化工有限公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)杭錦旗獨(dú)貴塔拉工業(yè)園區(qū) 017418）

高壓蒸汽從低壓放空應(yīng)用解析

薛令光

（鄂爾多斯國(guó)泰化工有限公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)杭錦旗獨(dú)貴塔拉工業(yè)園區(qū) 017418）

高溫高壓蒸汽的放空對(duì)周?chē)h(huán)境及安全會(huì)帶來(lái)較大影響。如何避免之前粗放、簡(jiǎn)單的放空模式，對(duì)煤化工企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。在低壓蒸汽管網(wǎng)上放空是個(gè)不錯(cuò)的選擇；但實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中又會(huì)存在哪些問(wèn)題，如何解決面臨的問(wèn)題需要我們不斷去摸索實(shí)踐來(lái)改進(jìn)，不斷地完善，為企業(yè)理性發(fā)展保駕護(hù)航。

高壓蒸汽；2.0MPa蒸汽；放空

伴隨著高壓力等級(jí)的工業(yè)汽輪機(jī)在煤化工發(fā)展過(guò)程中不斷被應(yīng)用；其大容量蒸汽在緊急停車(chē)的狀況下釋放十分棘手。特別是60 000m3/h及以上等級(jí)的內(nèi)壓縮空分裝置的汽輪機(jī)，它的9.0MPa，140 t/h高壓蒸汽在緊急停車(chē)狀況下，如何進(jìn)入低壓蒸汽管網(wǎng)安全釋放。本文結(jié)合某煤制甲醇項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行探討。

圖1 9.8MPa蒸汽從2.0管網(wǎng)放空流程圖

1 高壓力等級(jí)蒸汽三種放空方式

在當(dāng)前的煤化工裝置中對(duì)這種高等級(jí)蒸汽的放空主要有以下三種方式。

第一在高壓蒸汽主蒸汽管網(wǎng)上放空。即在主蒸汽管網(wǎng)上設(shè)置一個(gè)高壓力等級(jí)的放空控制閥門(mén)；此閥門(mén)有的安裝在空分壓縮機(jī)廠房附近由空分來(lái)控制，有的則安裝在鍋爐附近由鍋爐根據(jù)管網(wǎng)壓力來(lái)控制。

第二利用鍋爐本體放空來(lái)控制。一般的鍋爐本體上在設(shè)計(jì)時(shí)都有蒸汽放空管線；其管線上裝有兩道電動(dòng)控制閥門(mén)，可用來(lái)控制高壓蒸汽主蒸汽管網(wǎng)壓力。

第三是通過(guò)減溫減壓裝置，利用低壓力等級(jí)蒸汽管網(wǎng)放空閥來(lái)放空。在一般的化工系統(tǒng)中都有幾個(gè)壓力等級(jí)的蒸汽管網(wǎng)，在開(kāi)車(chē)之初低壓力等級(jí)蒸汽都是由高壓力等級(jí)蒸汽通過(guò)減溫減壓制取。所以通過(guò)低壓力等級(jí)管網(wǎng)放空，只需要在低壓力等級(jí)蒸汽管網(wǎng)增加一個(gè)足以把這部分蒸汽放空掉的放空閥。在減溫減壓站上設(shè)置可迅速打開(kāi)的減壓閥，通過(guò)聯(lián)鎖邏輯設(shè)計(jì)來(lái)控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)以釋放這路高壓蒸汽。內(nèi)蒙古某甲醇廠高壓蒸汽選擇低壓放空改造的流程見(jiàn)圖1，圈線區(qū)域內(nèi)為新增加的設(shè)備及聯(lián)鎖邏輯。

其聯(lián)鎖工作原理是：（1）當(dāng)發(fā)電汽輪機(jī)或空分汽輪機(jī)發(fā)出跳車(chē)信號(hào)時(shí)，JJ5112B（減溫減壓器閥門(mén)）全開(kāi)，可通過(guò)80 t/h高壓蒸汽，PV6906（2.0MPa放空閥，可放空110 t/h蒸汽）失電全開(kāi)。（2）當(dāng)PISCA6907壓力低于9.6MPa時(shí)，JJ5112B、PV6906閥門(mén)關(guān)閉。（3）當(dāng)PISCA6907壓力大于10.08MPa時(shí)，JJ5112A/JJ5112B、PV6906閥門(mén)打開(kāi)。（4）當(dāng)PISCA6906壓力大于2.06MPa時(shí)，PV6906閥門(mén)打開(kāi)，PISCA6906壓力小于1.96MPa時(shí)，PV6906閥門(mén)關(guān)閉。

2 高壓蒸汽三種放空方式比較

第一種放空模式的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，釋放迅速，操控自如，但是其缺點(diǎn)也比較明顯。一是對(duì)控制閥門(mén)要求高，相應(yīng)的造價(jià)相當(dāng)高。因?yàn)?.0MPa的蒸汽壓力高，溫度高故控制此放空的閥門(mén)一般是壓力等級(jí)在14MPa以上的電動(dòng)閥門(mén)。如果想要長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的保證系統(tǒng)運(yùn)行，選擇的閥門(mén)價(jià)格動(dòng)輒就要百萬(wàn)元以上。二是放空安裝位置要求必須牢靠，9.0MPa的蒸汽突然放空，其沖擊的反作用力相當(dāng)大，不亞于一個(gè)小火箭發(fā)射。如果安裝不牢靠，發(fā)生倒塌或管道變形，引發(fā)的次生災(zāi)害很大。三是噪音，如果企業(yè)周?chē)凶?，很可能引發(fā)周?chē)用竦膹?qiáng)烈不滿，甚至遭到投訴。對(duì)企業(yè)的形象造成惡劣影響，同時(shí)也不利于自己?jiǎn)T工的身心健康。

第二種放空模式更為簡(jiǎn)單，而且使用現(xiàn)有的設(shè)備不產(chǎn)生次生費(fèi)用，但這種運(yùn)行操控模式對(duì)鍋爐損害較大。因?yàn)樵阱仩t正常運(yùn)行模式下放空閥門(mén)是不允許隨意操作，否則容易造成閥門(mén)損壞或內(nèi)漏，影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，另外發(fā)生泄漏時(shí)會(huì)增加能耗。從整體的生產(chǎn)考慮，這種放空模式使用較少。

第三種放空模式優(yōu)點(diǎn)是安全系數(shù)高，噪音小，閥門(mén)要求等級(jí)低且可選范圍廣。同時(shí)可利用的設(shè)備較多（減溫減壓器在每個(gè)化工項(xiàng)目中都有），次生費(fèi)用較低（只需把的壓力蒸汽的放空閥增大）。缺點(diǎn)是邏輯設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)要求高。目前這種放空模式處于摸索使用階段。

3 高壓力蒸汽從低壓放空存在問(wèn)題及解決方式

3.1 聯(lián)鎖設(shè)置存在偏差，容易造成2.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力波動(dòng)

上述高壓蒸汽低壓釋放的流程中，為盡快釋放減溫減壓器來(lái)的蒸汽量，2.0MPa蒸汽放空閥設(shè)置為一個(gè)兩位控制閥門(mén)，造成無(wú)法有效控制2.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力。當(dāng)接到汽輪機(jī)跳車(chē)信號(hào)時(shí)，減溫減壓閥和放空閥動(dòng)作；大量蒸汽從2.0MPa放空閥門(mén)放空，2.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力降低。當(dāng)蒸汽壓力低于1.96MPa時(shí)，放空閥門(mén)關(guān)閉；但是此時(shí)高壓蒸汽未必完全減壓過(guò)來(lái)，會(huì)造成2.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力迅速升高。數(shù)秒內(nèi)高于2.06MPa，此時(shí)放空閥又全開(kāi)泄壓，在壓力再次降低到1.96MPa后放空閥又要全關(guān)憋壓。如此反復(fù)開(kāi)關(guān)閥門(mén)，管網(wǎng)壓力來(lái)回波動(dòng)特別大；給使用2.0MPa蒸汽的機(jī)組用戶帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)。另外還存在在閥門(mén)全開(kāi)放空時(shí)，閥門(mén)處于失電狀況，手動(dòng)又無(wú)法控制，人為不能較好控制，進(jìn)一步加劇管網(wǎng)壓力波動(dòng)。

針對(duì)此情況，在機(jī)組停車(chē)信號(hào)聯(lián)鎖，減溫減壓閥不變的情況下。把2.0MPa蒸汽放空閥門(mén)的控制系統(tǒng)更換為可調(diào)節(jié)閥門(mén)，其聯(lián)鎖控制與2.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力關(guān)聯(lián)；當(dāng)2.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力高于2.03MPa，閥門(mén)打開(kāi)30%；高于2.06MPa打開(kāi)50%；高于2.08MPa打開(kāi)80%；高于2.10MPa全開(kāi)。當(dāng)2.0MPa蒸汽壓力低于2.03MPa時(shí)閥門(mén)關(guān)閉到50%；低于2.0MPa時(shí)閥門(mén)關(guān)閉到20%，低于1.96MPa時(shí)閥門(mén)全關(guān)。同時(shí)也可手動(dòng)根據(jù)管網(wǎng)壓力調(diào)節(jié)，有效控制了管網(wǎng)的穩(wěn)定性。

3.2 2.0MPa放空閥門(mén)設(shè)置不合理，導(dǎo)致其無(wú)法發(fā)揮作用

此工藝流程中解決了高壓蒸汽從低壓放空的問(wèn)題后。處于改造方便的考慮，2.0MPa管網(wǎng)的放空閥門(mén)安裝在鍋爐界區(qū)閥外的公用管網(wǎng)上，距離減溫減壓器JJ5112A/B將近150m。當(dāng)某個(gè)汽輪機(jī)組跳車(chē)時(shí)，減溫減壓閥迅速打開(kāi)，大量蒸汽進(jìn)入2.0MPa蒸汽管網(wǎng)。減溫減壓器后的壓力迅速升高，在大量蒸汽還未到達(dá)放空閥位置時(shí)；減溫減壓器的安全閥已經(jīng)超壓起跳。此時(shí)由于安全閥不能及時(shí)回座，2.0MPa蒸汽管網(wǎng)迅速降低。此時(shí)蒸汽的壓力更無(wú)法傳導(dǎo)到2.0MPa管網(wǎng)放空閥位置，使其不能動(dòng)作。由于安全閥因素引起2.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力無(wú)法保證，導(dǎo)致后系統(tǒng)機(jī)組停車(chē)。另外如果當(dāng)時(shí)安全閥未起跳，大量高溫蒸汽會(huì)涌入2.0MPa蒸汽管網(wǎng)，還可能導(dǎo)致2.0MPa蒸汽管網(wǎng)超溫，縮短管道使用壽命。

針對(duì)此情況，需要縮短減溫減壓器到放空閥的距離。把圖1虛線內(nèi)的放空閥門(mén)及壓力表等移到減溫減壓站的切斷閥后，兩個(gè)減溫減壓站蒸汽匯合處，此處距減溫減壓閥10m左右。這樣既保證大量蒸汽及時(shí)從2.0MPa蒸汽管網(wǎng)迅速泄出，延長(zhǎng)化工副產(chǎn)蒸汽到達(dá)放空閥門(mén)的距離，可有效保證化工副產(chǎn)蒸汽對(duì)2.0MPa蒸汽的使用。另外也由于大量高溫過(guò)熱蒸汽從此處放走，避免高溫蒸汽進(jìn)入管網(wǎng)，引起2.0MPa管網(wǎng)蒸汽超溫。

3.3 減溫減壓閥門(mén)易發(fā)生故障

化工系統(tǒng)一般是長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，非正常的系統(tǒng)停車(chē)相對(duì)較少。這樣減溫減壓閥門(mén)的調(diào)節(jié)動(dòng)作頻率雖多，但動(dòng)作幅度相對(duì)較小。那些不經(jīng)常到達(dá)的閥位很容易卡澀，造成在使用中當(dāng)遇到需要大范圍調(diào)整閥門(mén)時(shí)，由于閥門(mén)的卡澀而無(wú)法動(dòng)作，導(dǎo)致減溫減壓器無(wú)法發(fā)揮作用，從而使本套流程的蒸汽泄壓系統(tǒng)無(wú)法正常使用。

針對(duì)這一情況需要在正常運(yùn)行中，每月對(duì)減溫減壓器進(jìn)行切換運(yùn)行。備用減溫減壓器前后用切斷閥進(jìn)行隔離，對(duì)減溫減壓閥門(mén)進(jìn)行調(diào)試，使其在投用后開(kāi)關(guān)靈活可用，確保關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

使用低壓管網(wǎng)進(jìn)行高壓蒸汽泄壓，從原理上來(lái)設(shè)計(jì)、理解相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可在實(shí)際的運(yùn)行中往往會(huì)存在各種各樣的問(wèn)題。但作為一個(gè)解決高壓蒸汽泄壓的一個(gè)良好思路或理念確實(shí)值得不斷探索，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣。這一方式不論從成本、環(huán)保、安全，還是從對(duì)周?chē)h(huán)境的影響來(lái)說(shuō)都值得去做。若通過(guò)不斷摸索改進(jìn)，使其更加完善，更好地發(fā)揮作用，對(duì)企業(yè)的生存和良性發(fā)展也是很好促進(jìn)。

High pressure steam from the low pressure vent application parsing

Xue Ling-guang

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high pressure steam；2.0 MPa steam；vent

TQ225

A

1003-6490（2017）01-0009-02

2017-01-15

薛令光（1971—），男，北京市人，工程師，主要從事煤化工全廠生產(chǎn)運(yùn)行管理工作。