一种煤气输送压力波动管路堵塞问题的分析处理

1、一种煤气输送压力波动管路堵塞问题的分析处理 烧结过程中，点火燃烧是影响烧结矿质量的重要环节。因煤气管道输送能力的制约，点火强度不够或温度偏低时，会造成表层烧结饼强度差，甚至不能形成烧结饼，返矿率高，烧结矿强度低等问题，严重时还会影响正常生产的进行。梅钢3号烧结机在投产初期，就遇到了这样的问题。1 3 号烧结煤气管道系统简介1. 1 设计概况 梅钢炼铁厂3号烧结机点火燃气由梅钢低压焦炉煤气提供，焊接钢管，管径325×6，设计流量Q工=8001000m3/h，Qmax=1600m3/h，设计压力P设=10kPa，工作压力P工=6kPa。在烧结机头U型水封后，点火器煤气总管依次设置切断阀、

2、流量孔板、测压装置、调节阀和测压装置，压力和流量数据实时反映到看火生产操作岗位，以提供生产控制依据。测压装置以压力数值反映出主管管道输送煤气状况，测压装置则提供压力数值以提供点火器工作操作参考。1. 2 系统简图管道系统中，为便于煤气中冷凝液成分的排放，沿气流方向各水平管段设计3坡度铺设。限于现场实际，ABC段沿公司中压煤气管道上方架设，其中部分管道支架跨度超过9m，途中DC段须跨过3号烧结北门，因此设置为过桥管共有4只弯头，垂直升高。如图1所示沿线设有5只立式排水器。2 煤气输送产生问题的过程和确定2.1 问题的发生 3号烧结机自2004-04投产到至2004-12，点火器生产顺利，各项检测

3、数据比较正常。自2005-01开始，从看火岗位生产数据记录和仪表显示数据中可以看出，在生产过程中煤气压力、流量有波动。部分数据见表1、表2、表3。由表13数据可以看出：(1) 自2005-01开始，煤气用量呈逐渐递减趋势，结合生产情况，在产量均衡的前提下，说明管道的输送能力在逐渐下降；(2)3号烧结煤气由公司焦煤总管接出，在点火器熄火的前提下，新老烧结煤气静压均为6.5kPa，老系统中煤气翻板前测压装置的显示，一直稳定在5.4kPa 左右。但在3号烧结系统自2005-01开始的生产过程中，在煤气用量相等的情况下，煤气压力呈逐渐递减趋势；(3) 由表3看出，在生产过程中，煤气压力波动剧烈，甚至出

4、现压力和瞬时流量几乎为零的现象，给点火器工作和烧结过程造成极大影响。2. 2 问题的分析 在其他工作条件和要求不变的前提下，管道输送介质时，压力和流量受过流断面面积大小的限制，其关系如下：输送压力不变，流量和过流断面面积成正比关系；输送流量不变，压力和过流断面面积成正比关系。 此外，考虑到焦炉煤气在输送过程中的降温，其中饱和的萘和水蒸汽析出， 煤气中的油雾及其他杂质凝结下来，会在管壁形成松的多空积液层而堆积，这样会造成管壁粗，压力降低，甚至堵塞；同时输气过程中冷凝液的积聚不能顺利排出，会造成煤气压力波动，又因截面较小易于封闭甚至水重现象。因此，当出现以上现象时，依据上述原理分析，在管道内可能存

5、在局部断面面积减小的情况； 同时这个已经缩小的断面，其面积还在不停地变化，这意味着管道内可能有积水，随着气体的流动在不停地涌动。对比生产过程中所出现的问题，似乎印证了理论上的分析，随后对管道系统进行了检查。2. 3 问题的确定首先，为了解决管道内可能存在局部断面面积减小发生堵塞情况的问题，利用便携式U型管压力计，在总阀处和15号排水器取压口测取压压力(见表4)。 由表4 看出，煤气流经1号和2号排水器有一个的压力陡降，反观D、C 管段，长度仅为12m，有两处弯头和爬升，但经过计算，在生产过程中沿线正常压力降约为216Pa，远小于2.2kPa，因此，可以得出在D、C管段存在一个过流断面面积急剧减

6、小的结论, 在此管段应存在局部堵塞。其次就要解决压力波动的问题，仔细检查了15号排水器，但5只排水器工作正常，排水通畅，并且排水筒内没有污垢、堵塞，随后对排水器和煤气管道相连接的阀门进行拆检，发现所有阀门切断、敞开均完好，不会发生因阀门打不开、排水器不起作用的情况。问题应该不会发生在此。但在管段A、B、C 段，设计不太合理：虽然查看图纸反映管道设计时沿气流方向有3坡度，但A、B、C 管段长约120 m，其间没有设置1只排水器；发现在管道安装时，当B 点支架跨距超过9m时，部分管段产生弯曲挠度，且在两支架间有两根管子的搭焊接头发生错边现象；其他管段坡度均匀，排水器设置间距均小于30 m。因此，初

7、步认为在B点煤气管道存在倒坡度，可能产生积水现象。于是对A、B、C 管路进行标管底高测定，结果表明B点管口焊接处管底标高低于A 点225 mm，低于C 点180 mm，且在AB段内、BC段内没有倒坡度存在。这样便找到了问题归结，即是由于管道安装事故产生倒坡度，在B处积水排不出，形成一个没有完全封闭的V型水封的结果。随着有压煤气流经，积水水体被带往下游C点方向，但由于BC2处有180mm的落差，煤气只能携带极少量水至1 号排水器排出，大部分水因惯性回流涌动，因而造成煤气压力波动，又因截面较小产生封闭甚至水重现象，出现表3所示现压力、瞬时流量几乎为零的情形。大致状况见图2。 为什么从2004-04

8、 3号烧结机投产一直到2005-01才有问题反映呢，分析认为，投产初期刚好经历夏季高温，管壁温度高，少许凝结水会被蒸发甚至不能冷凝。后经过冬季气温低，凝结水大量积聚。同时管道口径达300mm，长度100m左右，形成了一个巨大的容器，加之煤气含水量不太大，所以会有时间上的累积，自到数月份才逐渐反映出来。综上所述，问题确定有两点：第1在DC管段存在局部堵塞；第2在B处存在大量积水。3 问题的解决3. 1 措施问题分析确定后，利用1次3号烧结机定修停气，针对上述两点问题做如下解决措施：在B点加装1只排水器；在C点弯头处切断管线检查。在B点管底开洞时，经近2 h涌出大量水，印证了“在B 处存在大量积水

9、”的判断；打断C点弯头时，发现中心处堆积大量黑黄色固体物质，并有部分粘稠状焦油类，过流通道已经减小到1/3管径，经蒸汽吹扫时固体融化，取出后化验得知主要成分为萘，印证了“DC管段存在局部堵塞”的判断。焦炉煤气中含有饱和萘（萘熔点低，常温下也极易挥发不溶于水），这时，对为何有大量萘固体积聚在C点弯头有了答案：含有饱和萘的煤气流经B处时，被B处这个巨大的不完全V型水封大量水体连续不断地冷却、固化、捕获，飘浮在水体表面，后不断地被煤气流携带往下游，在弯头处折流而积聚下来。若不存在水体，煤气饱和萘基本会均匀在煤气流中一直到点火器燃烧。3. 2 效果通过加装B点连续排水器，切开检查，后用大量饱和蒸汽吹扫，直至检查管内壁彻底干净后，开机通气生产，煤气压力低，波动、流量能力下降等问题解决，点火器点火强度达到生产要求。相关检测数据见表5。4 结语 煤气不仅是多组分的气体混合物，而且是固、流、气并相的气溶。煤气管道在提供足够的输气能力以保证生产需要的煤气流量和压力的同时，还应注意以下两点： (1) 必需为此考虑管道影响输气的积液、堵塞、冻结等问题，具备冷凝液连续排放、设备清扫、保温以及污