向 宏

(湖北新洋丰合成氨厂湖北荆门448150)



造气工段蒸汽系统水击原因及处理措施

向 宏

(湖北新洋丰合成氨厂湖北荆门448150)

0 前言

水击是指在封闭的管道或设备内液体流速突然变化引起的压力急剧变化或波动，是封闭管道或设备中的一种非定常压力流。在造气生产中，一般指蒸汽管道或设备内存在低温冷凝水，因高温蒸汽遇低温冷凝水时亦迅速冷凝成水，造成设备或管道内出现局部真空，周围蒸汽瞬时高速进入真空区，使管道或设备内流体压力瞬时增加到正常压力的数倍，管道或设备因遭受反复剧烈冲击而发生振动和发出声响，严重时可导致管道、管道附件或设备的损坏，严重威胁造气工段的安全生产。

合成氨装置自2016年开车以来，造气工段蒸汽系统曾发生多起水击事故，湖北新洋丰合成氨厂针对不同水击事故采取正确处理及预防措施，现在基本消除了水击事故的发生。现将几起典型的水击事故发生的原因、处理方法及预防措施总结如下。

蒸汽工艺流程：45 t/h灰渣发电锅炉所产的0.8 MPa，200 ℃蒸汽与35 t/h吹风气潜热回收锅炉所产的0.9 MPa，230 ℃蒸汽分别经不同管道进入造气分汽缸，一部分蒸汽经汽轮机带动风机做功后直接进入各单元蒸汽缓冲罐；另一部分蒸汽经自调阀减压后进入二次蒸汽总管，经自调阀再次减压后进入各蒸汽缓冲罐(每2台造气炉共用1台蒸汽缓冲罐)；造气炉夹套副产的115 ℃蒸汽经汽包(每2台造气炉共用1台汽包)、显热回收器(第1～3单元共有12台造气炉，每4台造气炉共用1台；第4单元仅有13#和14#造气炉共用1台显热回收器)上部热管与煤气换热后(蒸汽温度上升至220 ℃)进入蒸汽缓冲罐，然后进入各单元蒸汽总管，最后经各造气炉蒸汽阀门控制后进入造气炉参与气化反应。

1 蒸汽总管水击

(1)事故经过。2007年5月15日13：00，造气工段经小修后开车时，灰渣发电锅炉在输送蒸汽至造气工段时，造气工段蒸汽总管及各单元蒸汽缓冲罐发生剧烈水击，管道及罐体振动剧烈，声响巨大。

(2)水击原因。灰渣发电锅炉产气初期炉温较低，蒸汽带水严重；发电锅炉至造气工段分汽缸段蒸汽总管暖管(用少量蒸汽对管道进行预热)时间过短，导淋开启时间短，管道内冷凝水未全部排出；蒸汽缓冲罐导淋停车期间未开启，导致罐内冷凝水较多，灰渣发电锅炉向造气系统输送蒸汽时短时间内压力过高，导致水击事故发生。

(3)处理措施。提高锅炉炉温，减少蒸汽带水量；降低灰渣发电锅炉输送至造气工段的蒸汽压力；开启蒸汽总管及蒸汽缓冲罐全部导淋，待导淋无水外流并冒出大量蒸汽后缓慢提高锅炉输送造气工段的蒸汽压力，直至蒸汽压力正常，导淋无水流出后将其关闭。

(4)预防措施。为灰渣发电锅炉和吹风气潜热回收锅炉输送至造气工段的蒸汽总管安装自动疏水阀；检修后或短期停车后、2台锅炉为造气工段输送蒸汽前，需提前打开造气工段各处导淋疏水，并对蒸汽管道及蒸汽缓冲罐进行充分暖管，暖机后锅炉缓慢提高输送造气工段的蒸汽压力，直至压力正常。

2 造气汽包至显热回收器蒸汽管水击

(1)事故经过。2008年11月2日17:10，造气工段一单元1#～4#造气炉提温制备惰性气体期间，3#和4#造气炉共用的A汽包蒸汽出口至显热回收器段蒸汽管道发生水击，导致造气炉提温暂停12 min。

(2)事故原因。2008年10月大修期间，A汽包至显热回收器段蒸汽管道的导淋未开启，停车期间管道内蒸汽冷凝成水无法排出。造气炉提温期间，3#和4#造气炉夹套副产约115 ℃蒸汽经A汽包出口进入管道后遇冷凝水发生水击。

(3)处理措施。打开A汽包出口至显热回收器蒸汽管道导淋，排净管道内冷凝水，并在排出大量蒸汽后关闭导淋。

(4)预防措施。造气系统停车1 d以上，必须将各单元汽包至显热回收器段蒸汽管道导淋开启；造气炉提温期间，需待管道内冷凝水排净后再关闭导淋。

3 吹风气潜热回收锅炉满液、蒸汽带水致造气蒸汽系统水击

(1)事故经过。2015年2月6日0:30，造气巡检工发现造气蒸汽分汽缸、部分蒸汽管道及7#和8#造气炉所共用的E蒸汽缓冲罐发生严重水击事故，振动特别剧烈，声响特别巨大，持续时间近3 h。

(2)事故原因。2015年2月5日C班，吹风气潜热回收工段锅筒进水自调阀故障，无法对软水流量进行自动调节而导致满液，锅筒液面计无显示，操作工未经正确分析，错误判断认为锅筒无水，加开1台脱氧泵为锅筒供水，导致大量软水随蒸汽带入造气分汽缸，遇灰渣发电锅筒输送至造气工段的200 ℃高温蒸汽后发生水击；随后，软水被蒸汽带到各单元蒸汽管道及蒸汽缓冲罐，在管道及蒸汽缓冲罐内发生严重水击。

(3)处理措施。立即停造气风机所配置汽轮机(汽轮机在分汽缸温度低于200 ℃时已停，不停亦会发生水击而损坏气缸)，将吹风气潜热回收锅筒液位降至1/2处；拆开吹风气潜热回收工段、造气工段所有蒸汽系统内管道、设备的导淋进行排水(E蒸汽缓冲罐排水4 h、分汽缸及其他蒸汽缓冲罐排水约3 h后无水流出)，待各处导淋均无水流出后恢复并关闭，随后各项工艺参数逐渐恢复正常，造气炉恢复正常制气。

(4)预防措施。加强对操作工技能培训及交接班管理，严格控制造气汽包、吹风气潜热回收锅筒液位在液面计1/2～2/3处不超标，对不正常现象应高度重视并正确分析判断和及时处理。

4 造气汽包至显热回收器间蒸汽管道未暖管导致水击

(1)事故经过。2016年3月22日10：30，造气工段13#和14#炉所共用G汽包出口至显热回收器段蒸汽管道发生严重水击，持续时间长达10 min，管道振动剧烈，声响巨大。

(2)事故原因。因限量生产，13#和14#造气炉长期停炉未启用，2台造气炉所共用的G汽包至2台造气炉夹套的软水阀门以及该汽包至显热回收器的蒸汽出口阀门均已关闭(2台造气炉夹套分别由1台汽包下部2只Φ50 mm截止阀控制进水，2台造气炉夹套副产蒸汽由同1台汽包下部2只Φ50 mm闸板阀后进入汽包，再经汽包顶部1只Φ100 mm蒸汽出口阀去单元显热回收器换热)。3月22日10:30，操作工开启13#造气炉的夹套蒸汽出口阀为该炉夹套试漏，同时打开G汽包顶部蒸汽出口阀时，因汽包至显热回收器段蒸汽管未经暖管，13#和14#炉所共用的G蒸汽缓冲罐内高温蒸汽(210 ℃)倒流至该管道内，遇管内冷凝水后发生水击。

(3)处理措施。迅速开启G汽包出口蒸汽阀至显热回收器段蒸汽管道的导淋，排净管内冷凝水；关小显热回收器蒸汽出口管道进G蒸汽缓冲罐的蒸汽阀，对G汽包至显热回收器的蒸汽管道进行充分暖管，直至该段管道导淋排出大量蒸汽后，将显热回收器蒸汽出口管道进G蒸汽缓冲罐的蒸汽阀缓慢全开，水击现象随后消失。

(4)预防措施。停车1 d以上的造气单元蒸汽系统，输送蒸汽前必须打开蒸汽管道的导淋，排净管道内冷凝水，同时对管道进行充分暖管，再缓慢输送蒸汽至正常压力。

5 结语

造气工段全部或单元停车期间，蒸汽系统内管道、蒸汽缓冲罐等必须将导淋打开，排净管道或设备内冷凝水。锅炉向造气工段输送蒸汽时或造气向局部管道或设备输送蒸汽前，应先用少量蒸汽充分暖管、暖机，合格后再缓慢提高蒸汽输送压力，直至各处导淋无水排出、无水击现象发生后再输送正常压力的蒸汽，然后关闭各处导淋。风机所配置汽轮机属于造气节能降耗重要设备，开车前应确保所用蒸汽温度在200 ℃以上，压力在0.6 MPa以上，防止蒸汽带水；同时开车前应对汽轮机汽缸按规程进行充分暖机，并打开汽缸底部导淋排水，直至汽缸受热均匀、缸体温度达到200 ℃以上时，方可缓慢提高进汽压力直至汽轮机转速正常，再关小汽缸底部导淋并保持微开，及时排除汽缸内冷凝水，防止汽缸发生水击。汽轮机停车期间，应保证进口蒸汽管道、出口蒸汽管道及汽缸底部3处导淋完全开启，防止积水。造气工段通过制定多种防水击预案，基本消除了水击事故的发生，保障了造气系统生产安全。

2016- 08- 10)