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LNG管线空气吹扫方案研究
2018-10-20 12:03 中国泵阀制造网 作者:佚名 点击:3841
【中国泵阀制造网 行业论文】吹扫时应按照先主管、后支管、最后排放管的顺序依次进行。吹扫出的脏物不得进入己合格的管道及设备。吹扫主管时,把主管阀门全部打开,尾部的盲板也打开,其余支管、排放管阀门关闭。主管吹扫完毕后,将主管盲板封闭,逐步开始吹扫支管,吹扫时打开该支管的阀门,吹扫完一个支管时,关闭阀门,打开其余支管吹扫,依此类推。也可多个支管同时吹扫,依具体情况确定。

谢永春,张宏彬,程兆欣

海洋石油工程(青岛)有限公司,山东青岛266500

摘要:液化天然气(LNG)管道施工过程产生焊渣、铁屑等异物$需要通过清洗、吹扫等方式将其移除,达到清洁要求。通过对空气吹扫方案在施工中的运用,总结了气源选择方案。根据气源的不同采用不同的吹扫方式,完成主管和支管的清洁。根据带动力理论,对所选管线进行吹扫有效性计算评估,通过清洁标准判定管线是否达到验收的要求,为应用空气吹扫方案进行的施工提供借鉴。

关键词:管道施工、空气吹扫、吹扫有效性、气源(阀门、清洁标准

引言

由于管道焊接过程中有焊渣存在,且施工时管道中可能存在其他异物,因此要采用压缩空气吹扫、蒸汽吹扫、化学清洗等方式清除杂物。其中,空气吹扫应利用生产装置的大型压缩机,也可利用装置中的大型容器储气,进行间断性的吹扫,吹扫压力不得超过容器和管道的设计压力,流速不宜小于20 m/s。

吹扫方法应根据对管道的使用要求、工作介质及管道内表而的脏物程度确定。公称直径大于或等于600 mm的液体或气体管道,宜采用人工清理;公称直径小于600 mm的液体管道,宜采用水清洗;公称直径小于600 mm的气体管道,宜采用空气吹扫。作为判断依据之一的管道直径可根据实际情况调整到750 mm。蒸汽管道宜采用蒸汽吹扫,非热力管道不得用蒸汽吹扫。当吹扫的系统容积大、管线长、口径大,且不宜用水冲洗时,可采取“空气爆破法”进行吹扫。采用爆破吹扫法时,向系统充注的气体压力不得超过0. 5 MPa,并应采取相应的安全措施。

在某液化天然气(LNU)管线项目实际清洁施工中,对于小于750 mm的管线不分材质均采用空气吹扫的方法,最终验收合格,满足技术要求。

结合该项目,本文从气源选择、吹扫方式选择和吹扫效果评估几方而加以总结,可为应用空气吹扫方案进行的LNU管线施工提供借鉴。

1 吹扫原理

清洁施工贯穿LNU管道施工的整个过程。表1对管线的几种清洁方法进行了基本的汇总。各个项目需根据具体情况,灵活采用清洁方法。在某LNU管线项目实际清洁施工中,根据实际情况,对于小于750 mm的管线不分材质均采用空气吹扫的方法。

表1 清洁施工与管线系统清洁方法汇总

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空气吹扫可采用前置阀门方式和后置阀门方式。

采用前置阀门方式,阀门安装在管线前端,说明吹扫主要针对管线的前半段,其原理如图1所示。

前置阀门方式主要适用于气包(也可以是多个气包的串联)能满足体积要求、吹扫效果能达到验收标准的情形。

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图1 前置阀门式空气吹扫原理图

采用后置阀门方式,吹扫主要针对管线的后半部分,其原理如图2所示。当气包不能满足体积要求或达不到验收标准时,一般先用前置阀门方式吹扫,后用后置阀门方式进行补充吹扫。

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图2 空气补充吹扫原理图

快开阀门采用蝶阀或刀型阀作为牺牲阀,蝶阀适用于直径10英寸(1英寸≈25.4 mm)及以下的管线,刀型阀适用于直径10英寸以上的管线。吹扫压力通常从0.2 MPa开始,如果效果不理想,则根据现场情况逐级增加吹扫压力,但不得超过0.6 MPa。

2 吹扫有效性评估原理

在吹扫过程中,管上承受很大的压降,且入口和出口流速有较大差异,因此,使用压缩液体是很困难的。为了保证管内流速尽可能地高,节流阀要装在入口,不能装在出口,如图3所示。图3(a)所示错误排列会产生高流体密度、低流速,而图3(b)所示正确排列则会产生低流体密度、高流速。为了模拟吹线的过程,国外应用Flarenet仿真软件建立模型来模拟稳态条件下的成橇管线在不同的线路长度和初始吹扫气压下的数值。

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图3 吹扫管线的阀门排列

在吹扫过程中,根据质量守恒定律,管内的流速值和流体密度是连续的。在管的出口处流速非常高。带动力与速度的平方成比例,高流速的作用较大,因此清洁效果是可接受的。

在管子上游处,清洁作用可以很快地削弱。由于高压流体进入,管内流体的压力和密度会增加,速度减小,因此,应该对管子上游做带动力估算。如果管子上游带动力良好,那么下游处任何地方都是可接受的。

下面以反应器出口管线的空气吹扫为例说明吹扫有效性的评估。

正常情况下,管线中流体密度是9. 8 kg/m3,最大速度为12 m/s。将因数C定义为清洁过程中的带动力与实际操作中的带动力之比。C值可以解释为比较值或线性因数,用于评定冲洗或空气吹扫的有效性。C值的计算式为

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式中:p1为清洁介质的密度;v1为清洁介质的流速;p2为正常操作流体密度;V2为正常或非正常操作过程中,临界情况下的介质流速。

假设反应器的初始压力为0. 7 MPa,反应器的最终压力为0.3 MPa,吹扫过程历时180s,吹扫过程中平均压力为0.25 MPa。在0.25 MPa及常温下,空气密度为3kg/m3,质量流量比为50 X(7一3)/180=1.11 kg/s,容积流量为1. 11/3=0.37 m3/s,管截而积为(0.15X0.15X3.14)/4=0.0176 m    ,管中下游节流阀处的流速为0.37/(0.0176) =21 m/s,因数为(3X21X21)/(9.8X12X12)=0.9375。

可以看到C因数小于1,不理想。下一次吹扫应该用更大的流量,节流阀打开更大开度或者增高储罐的压力。

空气流量可以用以下方法得到:流量计直接测量;压缩容器间接测量;计算储气罐中压力减小值与时间之比。密度值来自管线中下游处节流阀的静压测量结果。

3 气源管线选择

在空气吹扫管道工程中,目的是将整个管线中的高气流速度维持更长时间,并根据要求进行多次吹扫,以确保管线的清洁度和干燥度。

为了达到该目标,要求在拟吹扫的线路中使用具有足够尺寸的容器作为容量容器;将线路中的容器作为储气罐以在更长时间内维持吹气,然后使用

空气对该线路加压,之后以可控方式通过一个开口端迅速排放。

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(来源:中国泵阀第一网)

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