循環(huán)水裝置冬季開工實(shí)例及分析總結(jié)

王 冰 ， 劉志成

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽 471012)

循環(huán)水裝置冬季開工實(shí)例及分析總結(jié)

王 冰 ， 劉志成

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽 471012)

中石化某分公司海外項(xiàng)目歷時(shí)三年多的時(shí)間，完成了海外某項(xiàng)目芳烴生產(chǎn)聯(lián)合裝置交鑰匙工程的100萬t/a連續(xù)重整和50萬t/a芳烴兩套主裝置以及制氮、化水、循環(huán)水、罐區(qū)單元的開工任務(wù)。通過分析此項(xiàng)海外項(xiàng)目循環(huán)水裝置冬季開工過程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，分析問題，為其他企業(yè)提供一些借鑒。

循環(huán)水 ； 冬季開車 ； 防凍防凝

0 前言

近年來，隨著中國“一帶一路”經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的實(shí)施，中國石化制定了“走出去”的方略。在中東、中亞等地區(qū)不斷承建煉油化工裝置的建設(shè)。部門項(xiàng)目簽訂了EPCC(設(shè)計(jì)、采購、施工、開工)總承包合同，也將中石化煉化生產(chǎn)板塊作為開工工作的代表逐漸帶出國門。

中石化某工程公司承接的2011—2015年某海外項(xiàng)目是一個(gè)完成的EPCC合同項(xiàng)目，合同實(shí)施地點(diǎn)在哈薩克斯坦阿特勞市。項(xiàng)目以100萬t/a連續(xù)重整和50萬t/a芳烴裝置為核心，含制氮、化學(xué)水、Ⅰ、Ⅱ期循環(huán)水、220 kV變配電站、13個(gè)罐區(qū)單元。項(xiàng)目在2014年底建成中交，2014年底進(jìn)入到項(xiàng)目各單元的開工階段。

2015年1月份，由于種種原因，該項(xiàng)目循環(huán)水裝置進(jìn)入到開工階段。此時(shí)，哈薩克斯坦阿特勞當(dāng)?shù)貧鉁貫槟隁鉁刈畹偷臅r(shí)段，氣溫-25～-7 ℃。國內(nèi)外很少有在如此低的環(huán)境溫度下進(jìn)行循環(huán)水單元的首次開車工作，沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。經(jīng)過項(xiàng)目設(shè)計(jì)方的認(rèn)真核算，現(xiàn)場各項(xiàng)措施的充足準(zhǔn)備和落實(shí)，開工步驟的每一步的認(rèn)真執(zhí)行和大膽推進(jìn)，在2015年2月中旬，兩套循環(huán)水單元(1 700、4 000 m3/h)先后開工正常，進(jìn)入到預(yù)膜階段，3月初兩套循環(huán)水投入正常生產(chǎn)運(yùn)行。現(xiàn)就開工過程的一些重點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)分析。

1 分析現(xiàn)場，制定可行的開工方案

2014年底，項(xiàng)目部決定要堅(jiān)定不移地推動(dòng)開工進(jìn)程，決定在-20 ℃的環(huán)境下進(jìn)行循環(huán)水裝置的開工工作。由于國內(nèi)外很少有先例可以借鑒，開工難度和風(fēng)險(xiǎn)都增大，一旦管線凍凝、設(shè)備凍壞，對(duì)于海外項(xiàng)目部來說不但要承受經(jīng)濟(jì)損失，而且要承擔(dān)項(xiàng)目進(jìn)度延期的巨大壓力。如何能夠確保循環(huán)水裝置在如此低的環(huán)境溫度下一次開工成功，項(xiàng)目部進(jìn)行了多次和充分的論證工作。對(duì)現(xiàn)場的管線布置逐一排查，摸清每一個(gè)管線的U形彎、低點(diǎn)排凝，考慮到所有的細(xì)節(jié)，制定出詳細(xì)的開工方案。

2 保證循環(huán)水在水沖洗過程中的溫度

利用循環(huán)水裝置中的涼水塔下的集水池作為加熱容器，在集水池內(nèi)制作加熱蒸汽盤管，盤管上開若干孔，引入1.0 MPa蒸汽作為熱源。如圖1所示。

圖1 集水池加熱蒸汽盤管示意圖

為了防止涼水塔散熱，降低循環(huán)水溫度，現(xiàn)場采用“蓋棉被”的方法防止散熱。就是利用若干防雨帆布，遮住涼水塔四周的吸風(fēng)口，并蓋住頂部風(fēng)帽。整個(gè)集水池內(nèi)的水溫利用通入蒸汽量進(jìn)行控制，溫度過低，循環(huán)水溫度逐漸降低，有凍凝整個(gè)管道的風(fēng)險(xiǎn)；溫度過高，有損壞涼水塔填料的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)場在開工期間集水池溫度控制在25～45 ℃。

循環(huán)水Ⅱ期單元首先開工，由于該單元供芳烴裝置、制氮裝置用循環(huán)水，單元規(guī)模較大，主循環(huán)回路(DN900)管線長，有3 500 m左右，沒有保溫。經(jīng)過項(xiàng)目部專業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)環(huán)境溫度以及循環(huán)水流速的計(jì)算，大概明確一個(gè)循環(huán)回路溫降在6 ℃左右。現(xiàn)場25 ℃的溫度控制低限值是為了在實(shí)際運(yùn)行中有一定的安全保證，畢竟理論計(jì)算還沒有經(jīng)過實(shí)踐的驗(yàn)證，另外在當(dāng)?shù)匾雇須鉁赜袝r(shí)會(huì)低至-30 ℃左右。

該循環(huán)水單元的引水建立水循環(huán)選擇到了一天中氣溫相對(duì)較高的時(shí)段(14:00～15:00，氣溫大約在-7 ℃)。集水池提前一天引水、引蒸汽，加熱到最高控制溫度，啟泵建立水循環(huán)，下午17:00建立正常，環(huán)境氣溫-10 ℃，循環(huán)水溫降5 ℃。當(dāng)天夜晚最低氣溫-19 ℃，循環(huán)水循環(huán)溫降8 ℃左右。開工階段中，氣溫最低達(dá)到-28 ℃，集水池溫度最低22 ℃，循環(huán)回水溫度7 ℃左右(集水池溫度波動(dòng)受蒸汽量不足的影響，循環(huán)回水溫度受給水溫度、環(huán)境溫度的影響)。

3 考慮并解決每個(gè)循環(huán)死點(diǎn)的問題

根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，循環(huán)水的各循環(huán)回路中要避免循環(huán)死點(diǎn)的問題，也就是要保證所有的水是“活水”。

在循環(huán)水泵房中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)有暖通設(shè)施，本來不應(yīng)考慮循環(huán)死點(diǎn)的問題，但因?yàn)榕照{(diào)沒有調(diào)試好，廠房內(nèi)的環(huán)境溫度較低，所以需要考慮循環(huán)死點(diǎn)的問題。泵房的平面布局圖如圖2所示。

圖2 循環(huán)水泵房平面布局

在實(shí)際生產(chǎn)中，盡量采用A泵運(yùn)行，B、C、D泵選在在各低點(diǎn)常排水(出口排凝、泵體排凝)，為保證不凍壞泵體，未按做備泵方式(入口閥開啟，泵內(nèi)存水備用)，而采用備用泵切出，泵體內(nèi)排空的方式。后來在實(shí)際開工運(yùn)行過程中，由于DN900循環(huán)水主管內(nèi)20 ℃的水溫，對(duì)整個(gè)廠房有熱水暖通的作用，也減緩了廠房內(nèi)防凍、防凝的壓力。

在室外，原本有一根地板沖洗水線從供水母管上接出，因?yàn)闆]有伴熱保溫，又無法隔離，考慮到開工的安全性，決定從母管根部切斷，此水線暫不投用。

系統(tǒng)各點(diǎn)的儀表引壓線的死點(diǎn)，按照規(guī)范均投入電伴熱，并完善了保溫措施，確保了儀表的正常投用。

4 循環(huán)水沖洗后的退水工作

水循環(huán)建立起來后，管線沖洗過程中，所有區(qū)域的水盡量保持為“活水”狀態(tài)。但是初次開工必須有停循環(huán)、退水的工序，也就是要考慮水循環(huán)中斷后的防凍、防凝問題。

首先，將循環(huán)用水盡量回收至集水池，集水池內(nèi)通過排污線將水退至業(yè)主的污水系統(tǒng)，集水池液位控制到最低。由于主循環(huán)回路的管線大部分是架空管線，標(biāo)高都高于集水池，在循環(huán)水泵停泵后，泵出入口閥門重新開啟，使水倒流回集水池內(nèi)。在管線布局有U形彎，可能存水的位置，利用事先加好的排凝線放凈存水。在地面以下的U形彎處，利用放空口，先用風(fēng)頂水，再利用小型抽水機(jī)抽盡殘留水。在實(shí)際開工階段，其中有一個(gè)地下U形彎過大，氣頂不動(dòng)存水，后來利用內(nèi)置蒸汽皮帶加熱的方法，保證存水不凍凝。

關(guān)泵停循環(huán)的時(shí)間，控制在當(dāng)天12點(diǎn)，利用當(dāng)?shù)叵挛鐨鉁剌^高期間(-15～-7 ℃)進(jìn)行退水工作，退水過程在5 h內(nèi)完成。

從集水池內(nèi)的退水到放凈存水清池階段，控制集水池內(nèi)加熱蒸汽盤管的蒸汽量，維持環(huán)境溫度在0 ℃以上。

5 制氮單元循環(huán)水小循環(huán)的建立

阿特勞煉油廠制氮單元地理位置在煉廠最西側(cè)，循環(huán)水用途為空壓機(jī)冷卻水。循環(huán)水從循環(huán)水單元的供水母管上直接引出，經(jīng)過1 500 m距離到達(dá)制氮廠房，回水經(jīng)過制氮單元的回水增壓泵增壓后，再經(jīng)1 500 m返回到循環(huán)水回水母管上。制氮單元的循環(huán)水供回水管線為DN80碳鋼管、無伴熱和保溫。由于此循環(huán)管線細(xì)，循環(huán)量小，并且在施工完畢后可能還有部分存水沒有放干凈的問題，給此循環(huán)的建立造成許多不利的影響。

首先決定在制氮廠房邊界拆除邊界閥，進(jìn)行單路引水，在邊界閥的拆除處，接有臨時(shí)水帶，引至地面排水。引水后發(fā)現(xiàn)水帶排水量小，水色很黑，遂判斷1 500 m管線內(nèi)已存在局部凍凝現(xiàn)象。立即拆除接皮帶的臨時(shí)短節(jié)，全開DN80循環(huán)水引水閥，并疏通制氮排放口處的管道內(nèi)部存冰，沿路開啟排凝，增大循環(huán)水的流通量。循環(huán)水單元盡量提高循環(huán)水到最高控制溫度。經(jīng)過前壓后通的方式，歷時(shí)6 h引水成功。由于時(shí)間已經(jīng)到22:00，氣溫已經(jīng)降至-18 ℃，決定當(dāng)晚不再引回水，采用排放口常流水的方式保持一晚。次日10:00，氣溫回升至-10 ℃左右，引水至制氮廠房內(nèi)部，并啟動(dòng)循環(huán)水回水增壓泵，建立回水，至12:30，回水建立正常。

考慮到制氮機(jī)組未開，回水沒有熱源和溫升，回水線采用了臨時(shí)保溫措施以防止管線的凍凝。

6 加藥間的防凍、防凝問題

由于加藥間內(nèi)的暖通空調(diào)也存在問題，加藥間水線采用了增加隔斷閥、排凝閥，有水的地方均為“活水”，死點(diǎn)位置全部排空。后因開工是藥劑防凍問題，廠房內(nèi)增上電暖氣等措施，保證廠房內(nèi)的溫度，解決了加藥間的防凍防凝問題。

7 小結(jié)

循環(huán)水裝置盡量不要在冬季或是零下環(huán)境溫度下開工。如無法避開冬季開工問題，在采取一定的措施下，也是可行的。冬季循環(huán)水開工的關(guān)鍵點(diǎn)在于以下幾點(diǎn)：①建立一個(gè)足夠的熱源，大于最低環(huán)境溫度下的散熱量；②涼水塔和系統(tǒng)要盡量減少散熱損失；③水在系統(tǒng)內(nèi)要“活”，避免冰核的形成。

2016-10-19

王 冰(1976-)，男，助理工程師，從事循環(huán)水處理工作，電話：0379-66997482。

TQ022.12

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