三甘醇再生器火管現(xiàn)場(chǎng)整管拖出檢修技術(shù)研究

左 果

（四川寶石花鑫盛油氣運(yùn)營(yíng)服務(wù)有限公司， 四川 成都 610056）

我國(guó)頁(yè)巖氣地面處理工藝的核心在于脫水處理，脫水工藝主要有冷卻脫水、吸收脫水、吸附脫水、膜分離脫水，而對(duì)于集中開發(fā)的頁(yè)巖氣經(jīng)管道外輸時(shí)，通常采用三甘醇作為吸收劑來(lái)進(jìn)行深度脫水[1-3]。三甘醇脫水工藝的關(guān)鍵在于三甘醇的再生，三甘醇的再生質(zhì)量關(guān)鍵又在于再生器及其內(nèi)部火管加熱器的可靠運(yùn)行。但在日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，再生器構(gòu)件因受制造、安裝及使用中產(chǎn)生或擴(kuò)展的裂紋等缺陷因素影響，則可能出現(xiàn)設(shè)備失效事件或事故[4]。因此，運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢修條件，科學(xué)開展現(xiàn)場(chǎng)檢修，從而達(dá)到安全、質(zhì)量受控、有效降低成本的目標(biāo)。然而，我國(guó)現(xiàn)有關(guān)于三甘醇再生器及其火管本體失效后的現(xiàn)場(chǎng)檢修技術(shù)介紹卻很少。本文通過(guò)我國(guó)某頁(yè)巖氣脫水站三甘醇再生器在運(yùn)情況下火管穿漏檢修事件，對(duì)再生器火管現(xiàn)場(chǎng)整管拖出檢修技術(shù)進(jìn)行了分析研究，對(duì)檢修全過(guò)程技術(shù)要點(diǎn)及要求進(jìn)行了歸納與總結(jié)，并提出了相關(guān)建議。

1 某頁(yè)巖氣脫水站再生器火管穿漏事件概況

該頁(yè)巖氣脫水站設(shè)計(jì)日脫水能力為450 萬(wàn)m3（標(biāo)況下），年生產(chǎn)時(shí)間為8 000 h，脫水裝置負(fù)荷率為50%～120%。事件發(fā)生當(dāng)日零點(diǎn)30 分，2 名巡檢人員發(fā)現(xiàn)三甘醇再生橇二層平臺(tái)的點(diǎn)火器四通右側(cè)風(fēng)門處有明顯火焰外溢，在迅速切斷重沸器燃料氣閥門后，火焰仍未熄滅，初步判斷為三甘醇內(nèi)漏著火。在采用手提式干粉滅火器通過(guò)點(diǎn)火器觀測(cè)孔滅掉明火后，現(xiàn)場(chǎng)人員迅速切斷再生橇的三甘醇貧液出口與富液進(jìn)口閥門，并同時(shí)關(guān)閉了再生器液位下限報(bào)警系統(tǒng)。零點(diǎn)45 分，開始將緩沖罐、再生器中的三甘醇回收至三甘醇低位補(bǔ)充罐中，同時(shí)將經(jīng)本站處理的頁(yè)巖氣原料氣調(diào)配至其他脫水站進(jìn)行處理，并逐步關(guān)閉周邊超過(guò)處理量的產(chǎn)氣平臺(tái)。事件發(fā)生期間，脫水站中控室的再生器溫變傳回?cái)?shù)據(jù)一直處于正常工況范圍內(nèi)，故未能觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警。

依據(jù)再生器的設(shè)計(jì)文件，其設(shè)計(jì)溫度為222 ℃，工作溫度為 190～204 ℃。而三甘醇在206 ℃左右開始分解，在412.8 ℃時(shí)開始燃燒[5]。通過(guò)以上分析，判斷再生器內(nèi)部的火管可能存在漏點(diǎn)，致使再生器中的三甘醇滲入火管被引燃，并順著火管流出點(diǎn)火器風(fēng)門。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢修方案確定

再生器火管加熱器由800 mm×12 mm 筒體及上部6 根273 mm×10 mm 煙道管組成。火管筒體、煙道管通過(guò)再生器連接法蘭組焊為一體，法蘭直徑為1 600 mm[6]?；鸸芡搀w總長(zhǎng)度為7 857 mm，由整張Q345R 鋼板卷制而成，煙道管由Q345C 鋼卷制而成，火管總質(zhì)量為6 350 kg。

此次檢修目的在于找出火管加熱器穿漏點(diǎn)，對(duì)所有焊縫進(jìn)行UT、PT 檢測(cè)，對(duì)存在缺陷的焊縫及漏點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)，并清除再生器及火管內(nèi)部積碳?；诨鸸芙Y(jié)構(gòu)與尺寸，考慮再生器內(nèi)進(jìn)行火管筒體及煙管焊縫無(wú)損檢測(cè)條件受限，特別是6 根煙管的12道焊縫檢測(cè)難以在再生器內(nèi)部實(shí)施完成，同時(shí)再生器內(nèi)底部及火管外底部積碳難以有效清除。因此，現(xiàn)場(chǎng)最終確定擬將火管整管拖出再生器的檢修方案。該方案現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施難度較大，操作空間受限（火管中心線距地面高度3.5 m，再生橇二層平臺(tái)人員操作面積不足1 m2），且在該地區(qū)無(wú)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施先例，對(duì)實(shí)施過(guò)程精準(zhǔn)控制及技術(shù)要求均較高，特別是火管拖出過(guò)程中稍有不慎將導(dǎo)致再生器及火管相互碰撞受損、反彈擠壓傷人等嚴(yán)重后果。

3 再生器火管現(xiàn)場(chǎng)整管拖出技術(shù)要點(diǎn)

首先，根據(jù)檢修方案要求進(jìn)行物料排查及準(zhǔn)備，并在實(shí)施前進(jìn)行全面技術(shù)交底，這對(duì)于系統(tǒng)的危險(xiǎn)源隔離及設(shè)備、環(huán)境的有效保護(hù)極為重要；同時(shí)，制定合理的再生器拆卸順序，既能保障檢修方案實(shí)施過(guò)程中人員、設(shè)備的安全，也能大大縮短設(shè)備檢修時(shí)間；最后，各個(gè)拆卸環(huán)節(jié)的統(tǒng)一指揮與協(xié)同作業(yè)是否精準(zhǔn)，將直接影響方案實(shí)施效果。

3.1 物料排查與準(zhǔn)備

檢修方案實(shí)施前，應(yīng)對(duì)照方案實(shí)施要求，逐一排查現(xiàn)場(chǎng)物料庫(kù)存情況，做好提前準(zhǔn)備。本次檢修物料排查內(nèi)容主要有下：

1）再生器燃料氣及汽提氣、三甘醇貧液及富液、排污閥門后端法蘭需設(shè)臨時(shí)盲板隔離。此次檢修準(zhǔn)備了DN50、PN2.5 盲板6 塊，DN25、PN2.5 盲板2塊。

2）所有管道、容器法蘭拆卸后均應(yīng)更換墊片。此次檢修準(zhǔn)備了DN800、DN1600 各2 片，DN50、DN25 墊片各8 片。

3）再生器復(fù)裝后需進(jìn)行水壓試驗(yàn)及氮?dú)庵脫Q。此次檢修準(zhǔn)備了氮?dú)馄?0 瓶，軟管15 m。

4）進(jìn)入再生器及火管內(nèi)部前，需強(qiáng)制通風(fēng)并檢測(cè)合格。此次檢修準(zhǔn)備了軸流風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，四合一便攜式氣體檢測(cè)儀2 臺(tái)。

5）檢修過(guò)程中需封閉點(diǎn)火器四通端口、煙囪口及電氣儀表接頭，同時(shí)避免容器積碳清理導(dǎo)致環(huán)境污染。此次檢修準(zhǔn)備了防雨布100 m2。

6）檢修全過(guò)程產(chǎn)生的污水由閉排系統(tǒng)進(jìn)入事故污水池，禁止通過(guò)開排系統(tǒng)進(jìn)入當(dāng)?shù)刈匀凰怠?/p>

3.2 合理確定再生器拆卸順序

按照“系統(tǒng)隔離、先局部后整體、便于操作”的原則制定再生器構(gòu)件及其附件拆卸順利。

在拆卸前，應(yīng)對(duì)汽提氣、點(diǎn)火器燃料氣、電源、儀表風(fēng)、三甘醇進(jìn)出口進(jìn)行關(guān)閉確認(rèn)并做好相應(yīng)隔離，對(duì)于燃料氣、汽提氣及電源應(yīng)做好上鎖、掛牌標(biāo)識(shí)，確保檢修過(guò)程的作業(yè)安全。

為便于再生橇二層平臺(tái)人員作業(yè)，首先拆除廢氣分液罐尾氣管、點(diǎn)火控制柜、照明設(shè)施；其次依次拆除再生器火管上方煙囪，3 層平臺(tái)（煙囪操作平臺(tái)），與點(diǎn)火器四通相連的燃料氣、儀表風(fēng)管道及電氣儀表，二層平臺(tái)護(hù)欄，點(diǎn)火器四通；最后通過(guò)2 輛自行式吊車將再生器火管整管抽出，平吊至規(guī)定位置。

3.3 再生器火管整管拖出吊裝技術(shù)要點(diǎn)

根據(jù)最大起吊重量、起吊負(fù)荷率、起吊高度來(lái)選擇2 臺(tái)吊車型號(hào)。本次吊裝作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)采用的是1 臺(tái)50 t 和1 臺(tái)25 t 吊車，在火管拆卸前已提前就位，并完成吊前準(zhǔn)備（吊車位置分布見圖1）。

圖1 吊車位置示意圖

在再生橇二層平臺(tái)上設(shè)置臨時(shí)龍門架作為倒鏈（即手拉葫蘆）拉力支撐，以火管與點(diǎn)火器四通連接法蘭面上的2 處螺栓孔為拉力受力點(diǎn)，所選2 處螺栓孔高度需與龍門架高度一致，且三點(diǎn)（法蘭受力點(diǎn)與龍門架支撐點(diǎn)）所在面與地面平行。由25 t吊車通過(guò)火管吊耳垂直牽引火管后，使用倒鏈將火管拉出再生器約1 m，從而利用吊帶將露出段火管套牢，吊帶在火管頂部鎖緊，由第二臺(tái)50 t 吊車再次垂直牽引火管。在拆除臨時(shí)龍門架及倒鏈后，由25 t 吊車控制吊臂進(jìn)行火管軸線方向上的水平緩慢移動(dòng)，至25 t 吊車吊繩與吊耳成20°夾角時(shí)停止；再由50 t 吊車控制火管進(jìn)行軸線方向上的水平移動(dòng)至火管緩慢拉出，同時(shí)25 t 吊車吊帶與火管吊耳夾角近似恢復(fù)為零度。值得一提的是，以上吊裝作業(yè)循環(huán)進(jìn)行時(shí)，在火管尾部未完全脫離再生器的移動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)火管重心位置，不斷調(diào)整50 t 吊車吊帶鎖緊位置，確?；鸸苤匦脑谳S向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終位于兩吊點(diǎn)之間。

在火管完全拖出再生器后，2 臺(tái)吊車同速提升火管至轉(zhuǎn)向高度后，同步做轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)，火管轉(zhuǎn)向過(guò)程中需專人做好回拉牽引，輔助控制吊裝平移速度及方向。火管吊裝拖出過(guò)程見圖2 至圖4。

圖2 倒鏈拉出火管

圖3 吊裝拖出火管

圖4 吊裝火管轉(zhuǎn)向

4 再生器火管穿漏修復(fù)技術(shù)要求與積碳原因分析

4.1 火管穿漏修復(fù)技術(shù)要求

火管吊裝至預(yù)定位置后，拆除火管端口點(diǎn)火器火嘴支撐后由軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，直至氣體檢測(cè)合格。火管修復(fù)要求如下：一是將火管內(nèi)外面積碳等附著物清除，并打磨所有縱環(huán)焊縫內(nèi)外面及周圍50 mm 范圍內(nèi)至金屬光澤可見；二是對(duì)所有焊縫進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)，找出缺陷并進(jìn)行標(biāo)記；三是依據(jù)焊接缺陷標(biāo)識(shí)位置，采用砂輪切割缺陷形成切口，并打磨切口形成坡口，坡口應(yīng)光亮無(wú)缺陷；四是采用滲透檢測(cè)確認(rèn)缺陷徹底清除后，按照返修焊接工藝進(jìn)行補(bǔ)焊，并記錄焊接參數(shù)；五是清理返修焊接表面，余高不大于2 mm，表面圓滑過(guò)渡；六是外觀檢驗(yàn)合格后，對(duì)返修焊縫及兩端延長(zhǎng)部分（不小于100 mm）進(jìn)行UT 及PT 檢測(cè)，滿足NB/T 47013—2015 第三部分及第五部分中檢測(cè)Ⅰ級(jí)規(guī)定即為合格[7-8]。

此次脫水站再生器火管拖出檢查后得知，火管唯一漏縫位于從外到內(nèi)計(jì)第二條筒體環(huán)焊縫水平徑向處左側(cè)，經(jīng)火管表面清理后明顯可見，其長(zhǎng)約130 mm，產(chǎn)生原因?yàn)楹缚p根部存在未熔合裂紋。漏縫切割、打磨前后對(duì)比詳見圖5、圖6。

圖5 漏縫切割、打磨前

4.2 再生器及火管底部積碳原因分析

研究發(fā)現(xiàn)，由于火管式三甘醇再生器的設(shè)計(jì)構(gòu)造，致使靠近再生器內(nèi)溢流堰處的三甘醇會(huì)首先流出再生器進(jìn)入貧液精餾柱到達(dá)緩沖罐，而再生器底部及靠近火管端口底部的三甘醇則受熱后緩慢上升流出再生器，導(dǎo)致三甘醇富液形成“先進(jìn)后出”的現(xiàn)象。同時(shí)，再生器溫度變送器采集點(diǎn)位于貧液精餾柱進(jìn)口上端[9]，采集傳輸至中控室的溫度數(shù)值對(duì)于再生器底部三甘醇溫度失真。而再生器、火管底部附近三甘醇因不能及時(shí)更迭排出，受熱溫度一旦超過(guò)206 ℃則產(chǎn)生分解，將導(dǎo)致再生器及火管底部積碳嚴(yán)重[10-11]。此次事件所涉脫水站新投再生器底部積碳情況詳見圖7。

圖7 脫水站再生器底部積碳情況

5 再生器火管復(fù)裝技術(shù)要點(diǎn)及復(fù)產(chǎn)準(zhǔn)備

5.1 再生器火管復(fù)裝技術(shù)要點(diǎn)

火管檢修、檢測(cè)合格后，2 臺(tái)吊車位置不變，依然采用火管拖出的方式將火管送入再生器（送入前需將DN1600 法蘭墊片置于再生器法蘭處），整個(gè)過(guò)程需專人時(shí)刻觀察再生器內(nèi)頂部與火管間距，特別是避免汽提氣管道遭受撞擊受損。另外，牽引過(guò)程中需盡量確?；鸸芘c再生器法蘭面螺孔同心，便于后期順利穿入螺栓。當(dāng)火管剩余外露部分約1.5 m時(shí)，拆除50 t 吊車吊繩，安裝二層平臺(tái)龍門支架改由倒鏈繼續(xù)拉入。此時(shí)，火管與點(diǎn)火器四通連接法蘭面不再作為拉力受力面，而是選擇火管與再生器連接法蘭面作為拉力受力面，拉繩需穿過(guò)再生器法蘭面螺栓孔，并固定在火管法蘭面螺栓孔處，借助再生器法蘭面將火管倒拉入再生器。

在火管與再生器通過(guò)螺栓緊固后，依次對(duì)點(diǎn)火器四通、燃?xì)馀c儀表風(fēng)管線、點(diǎn)火器儀表、3 層操作平臺(tái)、煙囪、氣液分離罐尾氣管、點(diǎn)火控制柜、照明燈進(jìn)行復(fù)裝。

5.2 再生器復(fù)產(chǎn)準(zhǔn)備

再生器復(fù)裝完成后，應(yīng)首先進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.11 MPa，待試壓合格后進(jìn)行氮?dú)庵脫Q；隨后補(bǔ)充三甘醇至規(guī)定液位；最后依次進(jìn)行冷、熱循環(huán)，在熱循環(huán)過(guò)程中同步進(jìn)行火管法蘭面的螺栓熱緊作業(yè)。

6 建議

基于此次火管穿漏事件及檢修分析，結(jié)合三甘醇再生器火管設(shè)計(jì)、入場(chǎng)相關(guān)文件，本文提出以下建議：

1）對(duì)于臨近國(guó)家法定節(jié)假日時(shí)期制造的焊制容器，應(yīng)提升設(shè)計(jì)出廠射線檢測(cè)率，并加強(qiáng)監(jiān)造管理。原因在于此次事件火管于2018年春節(jié)前1月焊制完成，期間制造人員情緒容易波動(dòng)，致使注意力較難集中[12]。按照設(shè)計(jì)要求，所有焊縫射線檢測(cè)率不小于10%，故而很不幸地未能在出廠前排查出第二道環(huán)焊縫根部未熔合的焊縫缺陷。

2）三甘醇脫水站停運(yùn)檢修時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)具備再生器火管拖出條件的，應(yīng)盡量對(duì)再生器及其火管進(jìn)行積碳清洗，并對(duì)三甘醇預(yù)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、后過(guò)濾器進(jìn)行濾芯更換，避免三甘醇損耗過(guò)大、脫水質(zhì)量下降[13-14]。

7 結(jié)束語(yǔ)

三甘醇脫水站再生器火管現(xiàn)場(chǎng)整管拖出檢修技術(shù)關(guān)鍵在于火管吊裝拖出及復(fù)裝過(guò)程安全及檢修質(zhì)量受控，為此本文針對(duì)物料準(zhǔn)備、拆裝順序、火管拆裝技術(shù)要點(diǎn)與修復(fù)技術(shù)要求做了逐一歸納總結(jié)。同時(shí)，本文就新投火管穿漏、再生器及火管底部積碳原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并由此提出相關(guān)建議?；谝陨蠙z修技術(shù)總結(jié)與相關(guān)建議，希望能為天然氣脫水處理運(yùn)營(yíng)單位處理類似檢修問(wèn)題提供一定的借鑒與幫助，從而確保實(shí)施過(guò)程人、機(jī)、環(huán)境的有效保護(hù)及檢修目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)。