循环水装置冬季开工实例及分析总结

2017-03-08刘志成

河南化工 2017年1期

关键词：环境温度水池气温

王冰，刘志成

(中国石化洛阳分公司，河南洛阳 471012)

循环水装置冬季开工实例及分析总结

王冰，刘志成

(中国石化洛阳分公司，河南洛阳 471012)

中石化某分公司海外项目历时三年多的时间，完成了海外某项目芳烃生产联合装置交钥匙工程的100万t/a连续重整和50万t/a芳烃两套主装置以及制氮、化水、循环水、罐区单元的开工任务。通过分析此项海外项目循环水装置冬季开工过程，总结经验，分析问题，为其他企业提供一些借鉴。

循环水；冬季开车；防冻防凝

0 前言

近年来，随着中国“一带一路”经济战略的实施，中国石化制定了“走出去”的方略。在中东、中亚等地区不断承建炼油化工装置的建设。部门项目签订了EPCC(设计、采购、施工、开工)总承包合同，也将中石化炼化生产板块作为开工工作的代表逐渐带出国门。

中石化某工程公司承接的2011—2015年某海外项目是一个完成的EPCC合同项目，合同实施地点在哈萨克斯坦阿特劳市。项目以100万t/a连续重整和50万t/a芳烃装置为核心，含制氮、化学水、Ⅰ、Ⅱ期循环水、220 kV变配电站、13个罐区单元。项目在2014年底建成中交，2014年底进入到项目各单元的开工阶段。

2015年1月份，由于种种原因，该项目循环水装置进入到开工阶段。此时，哈萨克斯坦阿特劳当地气温为年气温最低的时段，气温-25～-7 ℃。国内外很少有在如此低的环境温度下进行循环水单元的首次开车工作，没有经验可以借鉴。经过项目设计方的认真核算，现场各项措施的充足准备和落实，开工步骤的每一步的认真执行和大胆推进，在2015年2月中旬，两套循环水单元(1 700、4 000 m3/h)先后开工正常，进入到预膜阶段，3月初两套循环水投入正常生产运行。现就开工过程的一些重点进行总结分析。

1 分析现场，制定可行的开工方案

2014年底，项目部决定要坚定不移地推动开工进程，决定在-20 ℃的环境下进行循环水装置的开工工作。由于国内外很少有先例可以借鉴，开工难度和风险都增大，一旦管线冻凝、设备冻坏，对于海外项目部来说不但要承受经济损失，而且要承担项目进度延期的巨大压力。如何能够确保循环水装置在如此低的环境温度下一次开工成功，项目部进行了多次和充分的论证工作。对现场的管线布置逐一排查，摸清每一个管线的U形弯、低点排凝，考虑到所有的细节，制定出详细的开工方案。

2 保证循环水在水冲洗过程中的温度

利用循环水装置中的凉水塔下的集水池作为加热容器，在集水池内制作加热蒸汽盘管，盘管上开若干孔，引入1.0 MPa蒸汽作为热源。如图1所示。

图1 集水池加热蒸汽盘管示意图

为了防止凉水塔散热，降低循环水温度，现场采用“盖棉被”的方法防止散热。就是利用若干防雨帆布，遮住凉水塔四周的吸风口，并盖住顶部风帽。整个集水池内的水温利用通入蒸汽量进行控制，温度过低，循环水温度逐渐降低，有冻凝整个管道的风险；温度过高，有损坏凉水塔填料的风险。现场在开工期间集水池温度控制在25～45 ℃。

循环水Ⅱ期单元首先开工，由于该单元供芳烃装置、制氮装置用循环水，单元规模较大，主循环回路(DN900)管线长，有3 500 m左右，没有保温。经过项目部专业设计人员根据环境温度以及循环水流速的计算，大概明确一个循环回路温降在6 ℃左右。现场25 ℃的温度控制低限值是为了在实际运行中有一定的安全保证，毕竟理论计算还没有经过实践的验证，另外在当地夜晚气温有时会低至-30 ℃左右。

该循环水单元的引水建立水循环选择到了一天中气温相对较高的时段(14:00～15:00，气温大约在-7 ℃)。集水池提前一天引水、引蒸汽，加热到最高控制温度，启泵建立水循环，下午17:00建立正常，环境气温-10 ℃，循环水温降5 ℃。当天夜晚最低气温-19 ℃，循环水循环温降8 ℃左右。开工阶段中，气温最低达到-28 ℃，集水池温度最低22 ℃，循环回水温度7 ℃左右(集水池温度波动受蒸汽量不足的影响，循环回水温度受给水温度、环境温度的影响)。

3 考虑并解决每个循环死点的问题

根据多年的生产经验，循环水的各循环回路中要避免循环死点的问题，也就是要保证所有的水是“活水”。

在循环水泵房中，因为设计有暖通设施，本来不应考虑循环死点的问题，但因为暖通空调没有调试好，厂房内的环境温度较低，所以需要考虑循环死点的问题。泵房的平面布局图如图2所示。

图2 循环水泵房平面布局

在实际生产中，尽量采用A泵运行，B、C、D泵选在在各低点常排水(出口排凝、泵体排凝)，为保证不冻坏泵体，未按做备泵方式(入口阀开启，泵内存水备用)，而采用备用泵切出，泵体内排空的方式。后来在实际开工运行过程中，由于DN900循环水主管内20 ℃的水温，对整个厂房有热水暖通的作用，也减缓了厂房内防冻、防凝的压力。

在室外，原本有一根地板冲洗水线从供水母管上接出，因为没有伴热保温，又无法隔离，考虑到开工的安全性，决定从母管根部切断，此水线暂不投用。

系统各点的仪表引压线的死点，按照规范均投入电伴热，并完善了保温措施，确保了仪表的正常投用。

4 循环水冲洗后的退水工作

水循环建立起来后，管线冲洗过程中，所有区域的水尽量保持为“活水”状态。但是初次开工必须有停循环、退水的工序，也就是要考虑水循环中断后的防冻、防凝问题。

首先，将循环用水尽量回收至集水池，集水池内通过排污线将水退至业主的污水系统，集水池液位控制到最低。由于主循环回路的管线大部分是架空管线，标高都高于集水池，在循环水泵停泵后，泵出入口阀门重新开启，使水倒流回集水池内。在管线布局有U形弯，可能存水的位置，利用事先加好的排凝线放净存水。在地面以下的U形弯处，利用放空口，先用风顶水，再利用小型抽水机抽尽残留水。在实际开工阶段，其中有一个地下U形弯过大，气顶不动存水，后来利用内置蒸汽皮带加热的方法，保证存水不冻凝。

关泵停循环的时间，控制在当天12点，利用当地下午气温较高期间(-15～-7 ℃)进行退水工作，退水过程在5 h内完成。

从集水池内的退水到放净存水清池阶段，控制集水池内加热蒸汽盘管的蒸汽量，维持环境温度在0 ℃以上。

5 制氮单元循环水小循环的建立

阿特劳炼油厂制氮单元地理位置在炼厂最西侧，循环水用途为空压机冷却水。循环水从循环水单元的供水母管上直接引出，经过1 500 m距离到达制氮厂房，回水经过制氮单元的回水增压泵增压后，再经1 500 m返回到循环水回水母管上。制氮单元的循环水供回水管线为DN80碳钢管、无伴热和保温。由于此循环管线细，循环量小，并且在施工完毕后可能还有部分存水没有放干净的问题，给此循环的建立造成许多不利的影响。

首先决定在制氮厂房边界拆除边界阀，进行单路引水，在边界阀的拆除处，接有临时水带，引至地面排水。引水后发现水带排水量小，水色很黑，遂判断1 500 m管线内已存在局部冻凝现象。立即拆除接皮带的临时短节，全开DN80循环水引水阀，并疏通制氮排放口处的管道内部存冰，沿路开启排凝，增大循环水的流通量。循环水单元尽量提高循环水到最高控制温度。经过前压后通的方式，历时6 h引水成功。由于时间已经到22:00，气温已经降至-18 ℃，决定当晚不再引回水，采用排放口常流水的方式保持一晚。次日10:00，气温回升至-10 ℃左右，引水至制氮厂房内部，并启动循环水回水增压泵，建立回水，至12:30，回水建立正常。

考虑到制氮机组未开，回水没有热源和温升，回水线采用了临时保温措施以防止管线的冻凝。