磷酸裝置堵塞渣漿成功清理方案及預(yù)防措施

冉瑞泉(甕福達州化工有限責(zé)任公司, 四川 達州 635000)

我公司磷酸裝置反應(yīng)過濾工段設(shè)計產(chǎn)能為400kt/a，濕法排渣，首次使用當(dāng)時為國內(nèi)單臺最大面積240m2的轉(zhuǎn)臺過濾機，于2011年7月建成投料試車。在2013年9月以后因磷石膏渣漿管堵塞輸送流量從最初的1000m3/h下降到650m3/h，渣漿泵出口壓力相應(yīng)從最初的0.8MPa升到0.95MPa，導(dǎo)致磷酸裝置不能滿負荷生產(chǎn)。

1 渣漿管的設(shè)計情況

石膏再漿泵設(shè)計為一開一備，泵進出口閥為電動刀閘閥。磷石膏管道總長度4640m，分為三段。其中在工廠界區(qū)內(nèi)管道材質(zhì)為鋼襯膠、公稱直徑DN500，長度880m，安裝在管廊內(nèi)，法蘭連接，一開一備。廠區(qū)外至途中一山梁頂處為鋼穿插管，外壁為碳鋼、壁厚9mm，內(nèi)管為高密度聚乙烯管、壁厚10mm，長度1225m，埋地鋪設(shè)。此段管道走向是埋地先下行穿過園區(qū)污水處理廠，后順著山坡向上延至山梁最高點。最后一段為山梁最高點到渣場排放口管道，材質(zhì)PE，長度2535m， 埋地鋪設(shè)。

2 堵塞原因分析

經(jīng)拆開廠區(qū)內(nèi)多處法蘭，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)沉積物表面覆蓋有約2～3mm的黑色垢塊，表面光滑致密，下層大部分為白色顆粒狀，較松散。沉積物有兩個顯著特征，一是管內(nèi)沉積物均附著在管道底部，側(cè)面及頂部只有極少量。二是順著管道流向沉積物的厚度越來越薄，在泵出口水平段最厚處占了直徑的二分之一，出廠界區(qū)處約占管道直徑的三分之一。

從析數(shù)據(jù)可看出，白色粒狀主要成分為硫酸鈣，管道堵塞的主要原因是磷石膏沉積所致。2013年9月再漿泵及泵膨脹節(jié)故障頻發(fā)，進出口閥自試車以來不能正常工作，發(fā)生故障后需停車抽堵盲板，才能啟動備用泵，此過程往往達4～6小時，管道內(nèi)的磷石膏沉積在管道底部。生產(chǎn)過程中其它鹽類析出，生成成分復(fù)雜的黑色垢塊覆蓋在其表面。

3 管道清理

(1)化學(xué)清洗 因在管廊中拆卸不方便且擔(dān)心機械清理損傷襯膠，首先考慮使用化學(xué)清洗。在接近工廠界區(qū)處拆開渣漿管與渣場回水管彎頭，并制作“U”管相連，使其以石膏再漿槽為中心形成閉路循環(huán)。經(jīng)過幾次對渣漿管進行化學(xué)清洗，清洗后流量略有上升。但因清洗溫度不能保持在80℃、循環(huán)時間短等原因未達到預(yù)期效果。

(2)機械清理 ①人工清理。工廠界區(qū)內(nèi)管道拆開法蘭后，使用自制的長柄鐵鏟清理，因顧忌損傷橡膠襯里，效率相當(dāng)?shù)拖?，多?shù)管道標(biāo)準(zhǔn)長度為6m及12m，管道中部根本無法用力。經(jīng)過試驗后，只能放棄。

②高壓水槍清理。借鑒公司使用高壓水槍清理其它管道的方法，經(jīng)多次現(xiàn)場試驗，在水壓30MPa下，距膠板50mm以上時對膠板無損傷，可有效清除垢塊，只是效率偏低，耗時較長。

為保證高壓水槍噴頭距橡膠襯里在50mm的安全距離以上，特制固定噴頭的不銹小車，小車四面安裝輪子，利于小車在管內(nèi)滑動，如下圖。特制的高壓旋轉(zhuǎn)噴頭高壓水噴出方向向后呈45°，利用水反作用力帶動小車向前進，同時將沖散的沉積物沖到管外。

③利用PIG(管道清理器)清理。工廠界區(qū)內(nèi)的管道清理完成后，渣漿管輸送流量也僅達750m3/h,在襯膠管與鋼穿插管處安裝壓力表，其壓力與泵出口均達0.95MPa，表明在壓力表以后的管道應(yīng)還有堵塞情況。但位于工廠界區(qū)外的管道，埋地鋪設(shè)，加之中部無法蘭，管道較長，不便于檢查，同時使用高壓水槍清理受限于高壓水管長度。

經(jīng)與專業(yè)的管道清洗公司溝通，比較多種清理清洗方式后，決定采用價格較低，耗時短的PIG(清管器)清理后端管道。所選用PIG采用收縮性強、強度高的特殊聚氨酯材料制成，外形如子彈，外壁帶有如牙刷狀的鋼絲刷。

PIG清洗技術(shù)以清除管道內(nèi)結(jié)垢、沉積物或異物為目的的一門技術(shù)。其工作原理是把PIG放進發(fā)射器后，發(fā)射介質(zhì)在PIG前進方向產(chǎn)生壓力差，形成前進推力，使PIG沿管線前進，在運行過程中，PIG稍有變形。PIG本身或其附件在關(guān)內(nèi)不斷與管壁的積垢接觸，對積垢進行擠壓、刮削、沖刷、振動破碎，清除管道內(nèi)的結(jié)構(gòu)、沉積物和異物。與此同時，介質(zhì)在通過PIG表面與管內(nèi)壁形成的間隙時會形成高速環(huán)隙射流，在它的作用下，前面會形成類似真空的區(qū)域，有利于PIG的運行，并對所刮削下來的垢渣進行沖擊、攪拌，并及時排出管外，有效地防止了垢渣在管內(nèi)的堆積，避免了堵塞現(xiàn)象的出現(xiàn)。

渣漿泵送出的清水為PIG的推動力。在鋼穿插管前制作“Y型”不銹鋼三通，PIG加入口加盲板密封，便于PIG快速放入。

為避免PIG卡在渣漿管內(nèi)，先放入DN200的PIG，同時在PIG后端加信號發(fā)射器，通過管外的信號接收機檢測PIG的在管內(nèi)具體位置，以防萬一。放漿口安裝一個鐵絲網(wǎng)，便于捕撈通過渣漿管的PIG，通過觀察PIG受損狀態(tài)分析渣漿管清理情況。在一種規(guī)格PIG從放漿口排出后，再放入稍大一型號的PIG。經(jīng)過5天的清理，最后通過管道的PIG到DN400，此時渣漿泵出口最大流量已經(jīng)增至950m3/h，出口壓力為0.88MPa，已完全滿足生產(chǎn)要求。

4 預(yù)防措施

(1)生產(chǎn)過程中不論在多少負荷下生產(chǎn)，必須保證渣漿管的流量不得低于800m3/h。

(2)在計劃停車時，過濾停車后渣漿泵必須運行4小時以上，利用無固含量的渣場回水將管內(nèi)磷石膏轉(zhuǎn)換完全。

(3)更換了磷石膏再漿泵進出口電動閥，若泵等出現(xiàn)非計劃停車后利于及時切換。

(4)泵出口增加了沖洗水接口，與酸性循環(huán)水相連，若因故不能利用泵進行沖洗時，用循環(huán)水沖洗管道。