一種煤氣輸送壓力波動管路堵塞問題的分析處理

1、一種煤氣輸送壓力波動管路堵塞問題的分析處理 燒結過程中，點火燃燒是影響燒結礦質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。因煤氣管道輸送能力的制約，點火強度不夠或溫度偏低時，會造成表層燒結餅強度差，甚至不能形成燒結餅，返礦率高，燒結礦強度低等問題，嚴重時還會影響正常生產(chǎn)的進行。梅鋼3號燒結機在投產(chǎn)初期，就遇到了這樣的問題。1 3 號燒結煤氣管道系統(tǒng)簡介1. 1 設計概況 梅鋼煉鐵廠3號燒結機點火燃氣由梅鋼低壓焦爐煤氣提供，焊接鋼管，管徑325×6，設計流量Q工=8001000m3/h，Qmax=1600m3/h，設計壓力P設=10kPa，工作壓力P工=6kPa。在燒結機頭U型水封后，點火器煤氣總管依次設置切斷閥、

2、流量孔板、測壓裝置、調(diào)節(jié)閥和測壓裝置，壓力和流量數(shù)據(jù)實時反映到看火生產(chǎn)操作崗位，以提供生產(chǎn)控制依據(jù)。測壓裝置以壓力數(shù)值反映出主管管道輸送煤氣狀況，測壓裝置則提供壓力數(shù)值以提供點火器工作操作參考。1. 2 系統(tǒng)簡圖管道系統(tǒng)中，為便于煤氣中冷凝液成分的排放，沿氣流方向各水平管段設計3坡度鋪設。限于現(xiàn)場實際，ABC段沿公司中壓煤氣管道上方架設，其中部分管道支架跨度超過9m，途中DC段須跨過3號燒結北門，因此設置為過橋管共有4只彎頭，垂直升高。如圖1所示沿線設有5只立式排水器。2 煤氣輸送產(chǎn)生問題的過程和確定2.1 問題的發(fā)生 3號燒結機自2004-04投產(chǎn)到至2004-12，點火器生產(chǎn)順利，各項檢測

3、數(shù)據(jù)比較正常。自2005-01開始，從看火崗位生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄和儀表顯示數(shù)據(jù)中可以看出，在生產(chǎn)過程中煤氣壓力、流量有波動。部分數(shù)據(jù)見表1、表2、表3。由表13數(shù)據(jù)可以看出：(1) 自2005-01開始，煤氣用量呈逐漸遞減趨勢，結合生產(chǎn)情況，在產(chǎn)量均衡的前提下，說明管道的輸送能力在逐漸下降；(2)3號燒結煤氣由公司焦煤總管接出，在點火器熄火的前提下，新老燒結煤氣靜壓均為6.5kPa，老系統(tǒng)中煤氣翻板前測壓裝置的顯示，一直穩(wěn)定在5.4kPa 左右。但在3號燒結系統(tǒng)自2005-01開始的生產(chǎn)過程中，在煤氣用量相等的情況下，煤氣壓力呈逐漸遞減趨勢；(3) 由表3看出，在生產(chǎn)過程中，煤氣壓力波動劇烈，甚至出

4、現(xiàn)壓力和瞬時流量幾乎為零的現(xiàn)象，給點火器工作和燒結過程造成極大影響。2. 2 問題的分析 在其他工作條件和要求不變的前提下，管道輸送介質(zhì)時，壓力和流量受過流斷面面積大小的限制，其關系如下：輸送壓力不變，流量和過流斷面面積成正比關系；輸送流量不變，壓力和過流斷面面積成正比關系。 此外，考慮到焦爐煤氣在輸送過程中的降溫，其中飽和的萘和水蒸汽析出， 煤氣中的油霧及其他雜質(zhì)凝結下來，會在管壁形成松的多空積液層而堆積，這樣會造成管壁粗，壓力降低，甚至堵塞；同時輸氣過程中冷凝液的積聚不能順利排出，會造成煤氣壓力波動，又因截面較小易于封閉甚至水重現(xiàn)象。因此，當出現(xiàn)以上現(xiàn)象時，依據(jù)上述原理分析，在管道內(nèi)可能存

5、在局部斷面面積減小的情況； 同時這個已經(jīng)縮小的斷面，其面積還在不停地變化，這意味著管道內(nèi)可能有積水，隨著氣體的流動在不停地涌動。對比生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的問題，似乎印證了理論上的分析，隨后對管道系統(tǒng)進行了檢查。2. 3 問題的確定首先，為了解決管道內(nèi)可能存在局部斷面面積減小發(fā)生堵塞情況的問題，利用便攜式U型管壓力計，在總閥處和15號排水器取壓口測取壓壓力(見表4)。 由表4 看出，煤氣流經(jīng)1號和2號排水器有一個的壓力陡降，反觀D、C 管段，長度僅為12m，有兩處彎頭和爬升，但經(jīng)過計算，在生產(chǎn)過程中沿線正常壓力降約為216Pa，遠小于2.2kPa，因此，可以得出在D、C管段存在一個過流斷面面積急劇減

6、小的結論, 在此管段應存在局部堵塞。其次就要解決壓力波動的問題，仔細檢查了15號排水器，但5只排水器工作正常，排水通暢，并且排水筒內(nèi)沒有污垢、堵塞，隨后對排水器和煤氣管道相連接的閥門進行拆檢，發(fā)現(xiàn)所有閥門切斷、敞開均完好，不會發(fā)生因閥門打不開、排水器不起作用的情況。問題應該不會發(fā)生在此。但在管段A、B、C 段，設計不太合理：雖然查看圖紙反映管道設計時沿氣流方向有3坡度，但A、B、C 管段長約120 m，其間沒有設置1只排水器；發(fā)現(xiàn)在管道安裝時，當B 點支架跨距超過9m時，部分管段產(chǎn)生彎曲撓度，且在兩支架間有兩根管子的搭焊接頭發(fā)生錯邊現(xiàn)象；其他管段坡度均勻，排水器設置間距均小于30 m。因此，初

7、步認為在B點煤氣管道存在倒坡度，可能產(chǎn)生積水現(xiàn)象。于是對A、B、C 管路進行標管底高測定，結果表明B點管口焊接處管底標高低于A 點225 mm，低于C 點180 mm，且在AB段內(nèi)、BC段內(nèi)沒有倒坡度存在。這樣便找到了問題歸結，即是由于管道安裝事故產(chǎn)生倒坡度，在B處積水排不出，形成一個沒有完全封閉的V型水封的結果。隨著有壓煤氣流經(jīng)，積水水體被帶往下游C點方向，但由于BC2處有180mm的落差，煤氣只能攜帶極少量水至1 號排水器排出，大部分水因慣性回流涌動，因而造成煤氣壓力波動，又因截面較小產(chǎn)生封閉甚至水重現(xiàn)象，出現(xiàn)表3所示現(xiàn)壓力、瞬時流量幾乎為零的情形。大致狀況見圖2。 為什么從2004-04

8、 3號燒結機投產(chǎn)一直到2005-01才有問題反映呢，分析認為，投產(chǎn)初期剛好經(jīng)歷夏季高溫，管壁溫度高，少許凝結水會被蒸發(fā)甚至不能冷凝。后經(jīng)過冬季氣溫低，凝結水大量積聚。同時管道口徑達300mm，長度100m左右，形成了一個巨大的容器，加之煤氣含水量不太大，所以會有時間上的累積，自到數(shù)月份才逐漸反映出來。綜上所述，問題確定有兩點：第1在DC管段存在局部堵塞；第2在B處存在大量積水。3 問題的解決3. 1 措施問題分析確定后，利用1次3號燒結機定修停氣，針對上述兩點問題做如下解決措施：在B點加裝1只排水器；在C點彎頭處切斷管線檢查。在B點管底開洞時，經(jīng)近2 h涌出大量水，印證了“在B 處存在大量積水

9、”的判斷；打斷C點彎頭時，發(fā)現(xiàn)中心處堆積大量黑黃色固體物質(zhì)，并有部分粘稠狀焦油類，過流通道已經(jīng)減小到1/3管徑，經(jīng)蒸汽吹掃時固體融化，取出后化驗得知主要成分為萘，印證了“DC管段存在局部堵塞”的判斷。焦爐煤氣中含有飽和萘（萘熔點低，常溫下也極易揮發(fā)不溶于水），這時，對為何有大量萘固體積聚在C點彎頭有了答案：含有飽和萘的煤氣流經(jīng)B處時，被B處這個巨大的不完全V型水封大量水體連續(xù)不斷地冷卻、固化、捕獲，飄浮在水體表面，后不斷地被煤氣流攜帶往下游，在彎頭處折流而積聚下來。若不存在水體，煤氣飽和萘基本會均勻在煤氣流中一直到點火器燃燒。3. 2 效果通過加裝B點連續(xù)排水器，切開檢查，后用大量飽和蒸汽吹掃，直至檢查管內(nèi)壁徹底干凈后，開機通氣生產(chǎn)，煤氣壓力低，波動、流量能力下降等問題解決，點火器點火強度達到生產(chǎn)要求。相關檢測數(shù)據(jù)見表5。4 結語 煤氣不僅是多組分的氣體混合物，而且是固、流、氣并相的氣溶。煤氣管道在提供足夠的輸氣能力以保證生產(chǎn)需要的煤氣流量和壓力的同時，還應注意以下兩點： (1) 必需為此考慮管道影響輸氣的積液、堵塞、凍結等問題，具備冷凝液連續(xù)排放、設備清掃、保溫以及污