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清管器(Pig)清洗技术
(2007-11-03 14:28:14)
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知识/探索清洗/管道清洗物理清洗清洗工业清洗化学清洗 |
分类： 清洗技术数据库 |
摘 要
文章时清管器的结构、性能、应用特点进行了全面分析，并什它在输水管、输油管及工业管线清洗中的应用情况做了具体介绍.
关键词 清管器(pig)
除锈 脱蜡 除焦
1.前言
管道在工业生产和民用部门都有着广泛的应用
对于水.石油.燃气等流体采用管道方式运送具有方便、快捷
成本低等多种优点 特别是在远距离输送过程中更能显示出它的优势
但在长期使用过程中在管道的内壁上会沉积或形成污垢如在输水管道中会形成水垢或钻泥垢.在输油管道的内壁会形成油垢或积蜡
在工业的输气管道中也会形成结焦积碳等污垢
这些污垢沉积在管道中大大增加了流体在输送过程中的阻力.不仅使传输效率降低而且使输送流体所需的动力能耗也大大增加。污垢还会对管道材料造成腐蚀和损害
严重时会使管道破裂 输送流体外泄造成损失甚至造成停产
管道被污染腐蚀往往是造成管道运输经济上
安全上重大危害的主要原因。随着管路的增多管龄的增加和压力的提高 跑
冒滴漏 结垢 腐蚀.堵塞和爆炸事故不断出现
管道出现的这些故障不
但会给正常的生产和生活带来不良影响.还会给人们的生命财产造成无法弥补的损失因此需要对管道进行定期清理。清理管道根据结垢的具体情况不同可采用多种方法如可以使用酸
碱或表面活性剂等化学药剂的水溶液进行管线的闭路循环清洗
也可以用超声波
水射流或其它物理方法将污垢从管壁上剥离而去除但在管道结垢较轻的初期采用清管器进行清洗可能是一种简单易行、成本低而又效果好的方法。清管器清洗在业内又称Pig清洗本文下面主要介绍与PIG清洗有关的问题。
2. Pig的种类和性能
2.1什么是 Pig?
2.2 Pig的种类及其用途
图1中的b图介绍的是泡沫塑料型的Pig(英文名为Foam pig)
一般它是用聚氨醋的高密度发泡体制成的炮弹形状又称弹性体Pig
在这种pig的表面涂有强度高.耐磨性好
柔性好、具有优异的耐溶性的聚氨醋弹1兰体
在这层弹性体表面有时还附有钢丝刷或钢针把附有钢丝刷的称为钢丝刷Pig
把帝有特殊形状钢针的称为钉子Pig这两种日适合用于清除较牢固附着在管壁上的污垢.
在 图1的
c图中介绍的是一体化pig(英文名为Solid一cast
pig)这种Pig是用聚氨醋树脂整体成型制成的.因此具有密封性好的特点口它适合在同一种管道内输送几种不同流体时使用做分批分别输送前的清洗.
以上介绍的只是几种典型的Pig的结构
在实际应用中的pig还有多种结构
如直型Pig(英丈名为dis叱)碟型Pig(英文名为Cup pig)直型T}Aoll
Pig{英文名为disc brash pig等
它们的结构和性能与前面介绍的Pig大同小异在此不多介绍.
3. Pig清洗的原理及得点
3.1
Pig清洗的原理
如前所述Pig有软质.半硬质和硬质之分.为了适合不同的使用要求.在pig的表面涂覆有聚氨醋弹性体因此它具有强度高
耐磨性好有柔性的特点。Pig在管道中前进是靠着泵推动流体产生的推动力驱动的
具体的驱动万式有两种一种是利用流体的背压作pig行走的动力
并在推进中清除管道中Pig前方的污垢的.这种方式适合对较短管道的清洗
另一种是利用从pig周边泄漏的流体产生的压力使附着在管壁上的污垢粉化并被排送出去的这种方式较适合长管道的清洗.
pig的外径通常比管道内径要大3%-5%,
能与管道紧密结合因此它在运行中密封性很高 易于对污垢进行清理
尤其是使用液体做压送流体时
所形成的射流会对管壁上的污垢产生很强的冲击能力.
而被冲击下来的污垢是怎样被清理出管道
而又不会沉积和滞留在Pig的前面呢。这个原因可从示意图2中得到解释
由图2可以看出:在Pig运行的过程中
大约会有5%-20%的压送流体从Pig与管壁间的环形缝隙中间泄漏出去.并且冲击被剥落下来的污垢.使它不会将管道堵塞而是向前输送而被清除
因此Pig能够不断前进并完成对管道的清理此时被Pig剥落的破碎污垢的颗粒的沉降速度与排送它的流体的速度之间的关系就显得很重要
.一般要求泄漏流体形成的向前的移动速度是结垢粒子沉降速度的5-6倍
这时才能保证污垢粒子不会在管壁上沉积。而在静水中粒子自由沉降的速度Vs0T}v式V.丫场
i/cd 'g(*表示
在公式中Vs。是结垢粒子的自由沉降速度 (单位是m/s),
c是结垢粒子在沉降时遇到的阻力系数
d是结垢粒子的直径大//j,(单位是m),是重力加速度(9.8m/s)
a是结垢粒子的溶液的相对密度 (单位是kg/m,)
由公式可知结垢粒子的沉降速度主要是由结垢粒子的颗粒大小和溶液的相对密度决定因此破碎的结垢粒子颗粒越小
溶液的相对密度越大.结垢粒子沉降速度就越慢.污垢就越不易将管道堵塞而加大液体的泄漏流体向前运动的速度
加快pig的前进速度就有利于防止粒子沉降造成对管道的堵塞.
态下是很难将残余的粉状锈垢清除千净的.
3.2Pig清洗的特点
3.2.2适合于对不同管径的超长管道的清洗:对于管径在5。一3000m
的几十公里以至几百公毕的长管道.用机械清洗或喷射清洗都不容易洗干净.但用Pig清洗能在较短时间内完成清洗
由于尸ig的耐磨性很好 因此在长距离清洗时也不会损坏.
3.2.3可采用多层清洗万式所谓多层清洗是指在每两个Pig之间使用一种特定的清洗剂在管道清洗时可同时使用几种不同洗液
(如图3所示).由于闭路循环清洗往往需要使用大量的化学药剂
漂洗需要用大量的水 还需要配备大型的废水处理设备
而使用Pig清洗可在管道清洗过程中分别在两个Pig之间充入清洗用化学药剂
漂洗水或空气 分别完成清洗 漂洗或干燥过程 使清洗工艺大大简化
可节约大量的药品和设备 经济上更合算
特别是在清洗大口经管道时这种经济效益表现得更明显.
3.2.4具有设备简单、需用人员少.经济效益高的优点
清洗费用相比较低
而且管径越大管线越长清洗费用越低户!9清洗所需用的设备主要有Pig的发射器
接收器、输送Pig时提供动力的液压泵或空气压缩机及一些相关的器材
而无论被清洗的管道有多长 也不必再增加新的人力 物力投入
因此与其它清洗方法相比显得更经济实用.
3.2.6清垢均匀、彻底
可实现不停车清洗对生产影响小.
由图4可以看出Pig清洗系统主要由发射接收设备和检测设备组成的。发射接收设备包括发射器、接收器及输送设备.在管道的一端用一个比实际管道直径稍大一点的安有变径接头的专用设备
(又称渐缩管，是一种旋转锥体结构)通过它可把Pig推入管道
并在液压泵或空气压缩机产生的液压或气压作用下 使Pig在管道中行走
并利用Pig与管壁间的摩擦作用进行清污
但在便用空气压缩机时应注意防止在发射或接收Pig时会发生强烈震动
应该采用减震措施.
检测设备主要有安装在发射器和接收器上的信号控制器
其作用是在发射和接收时 检查是否发射和接收的Pig数量相等。流量计
(包括差压式、超声波式、电瓷式、容积式等)通过对Pig输送流体流量的计量
可确定pig在管道中的朽走位置通过连续测定和记录发射器.接收器的动态压力
可以掌握Pig行进中的状态并能密切监视升压现象的发生以及能及时发现和防止pig堵塞事故的发生.
4.
Pig清洗的应用实例
在应用Pig清洗不同种类的管线时.应针对管壁上附着的污垢的具体特性.附着的牢固程度
对化学药剂的溶解性能等因素 选择适合的Pig
而且有时还要考虑与使用的化学药剂相配合的问题因此不同管线采用的Pig清洗方法是不同的下面分别对水管、油管和锅炉送热管的pig清洗加以介绍。
4.1输水管线的Pig清洗
在对输水管线进行Pig清洗之前
首先应进行工程的前期调查。调查的内容主要包括:1明确用Pig清洗的目的是什么
比如:是要清除管线中的结垢以恢复正常的输送流量还是新管线投入使用前对基材进行表面处理.2了解管道的具体情况包括使用条件、设计形状
结垢的程度、输送的是工业用水 还是海水等
在完成前期调查之后即可以开始Pig清洗前的安装工序
安装工序包括对原有管线的改造和Pig设备的安装
其中包括把管线中有可能阻碍Pig行走的压力计.温度计、人井接口等附件拆除.
在开始进行Pig清洗时.应注意以下几个问题:首先需要检查将在清洗中使用的各种Pig能否都能在管道中顺利通行.另外当输水管道中锈蚀比较严重时
往往需使用除锈能力很强的钢针型pig但使用时应注意根据排出的锈渣的数量来调整使用的pig上的钢针的多少.当锈渣数量较多时要减少其钢针的数量以免锈垢堆积过多.档住Pig不能前进
Pig清洗过程中还要及时通过目测检查硬质锈垢的排出量并根据排出量的情况及用户的要求确定清洗的终止时间
而在用钢丝圈pig清底时应注意管道必需是干燥的
如果管道是潮湿的.在清洗时只能把污物又推回到管子中
无法把锈垢粉末排出去.清底最终完成的时间也要通过目测法根据锈垢粉末的数量来确定在用空气推动Pig前进时
往往会引起管线震动
因此应注意采取减震措施.在输水管线的Rg清洗过程中，应最大限度地降下氏Pig的行走速度
一9最大行走速度控制在03一1
.Om/s这样有利于减少Pig在通过弯头时引起的震动
同时还应尽量减少推动Pig行进的流体流量的变化以防止震动的产生。当Pig接近接收器时
应启动排气阀慢慢减低流量
降低Pig运行速度.以防Pi撞击到接收器。
4.2
pig在输油管线清洗中的应用
输油管线在使用
一段时间后在管壁上会沉积上油垢和积蜡
石油中的石蜡是含有十六个碳原子以上的正构烷烃的混合物.通常采用溶剂溶解的方法将它们去除.由于不同成分的油垢必须使用不同的有机溶剂将它们溶解.所以在清洗之前必须首先对管壁上沉积的重质油分进行认真的分析检测
以确定使用正确的溶剂.
通常溶解石蜡可选用的有机溶剂有汽油
煤油.四氯乙烯、乙二醇单丁醚等
在用溶剂清洗之后.还应把管道中残留的溶剂和油分及石蜡加以清除
往往采用加入脱脂剂的万法进行清除
常用的脱脂剂是表面活性剂、乳化剂的水溶液
它们能将油垢和积蜡乳化分散并从管道中去除。最后还应对管线的清洁程度进行检验以上是通常输油管线清洗的主要方法和步骤.
常
剂.并选用能耐这种溶荆的pig。当Pig在管道中前进时‘夹带在其中的溶剂就会将油污溶解.并在Pig的作用下被清除出管道.将整个Pig清洗分成几段
分别在两个Pig之间 填装有机溶剂‘脱脂剂或清洗用水
使溶解，清洗和干燥在管线中连续进行整个Pig清洗过程是:溶剂清洗一脱脂清洗一清水漂洗
其中脱脂清洗是在溶剂清洗完毕之后用脱脂剂对管壁上残留的油脂进行清除的工序
目前使用的脱脂清洗剂的化学成分大多是以表面活性剂为主要成分的水基清洗剂
如以聚氧乙烯一聚氧丙烯嵌段共聚型的非离子表面活性剂为主要成分的水溶液为了不对水质造成污染使用的脱脂剂要求一定不含烷基汞等有毒成分.
在对输油管线进行清蜡时
日本使用的是特殊的烃类溶剂 其主要成分是芳香烃
具有对积蜡溶解性能好、闪点高.不易燃
在操作上比较安全的特点.
4.3
Pig在锅炉管道脱焦中的应用
锅炉管道在使用过程中会积垢结焦
这些污垢不仅会影响管道的输送效率.传热效率
而且会造成管道的锈蚀.清除锅炉管道中的结焦可选用多种方法
如燃烧法(即在加热的情况下通入空气使结焦燃烧生成二衷化破等气态物质而被除去)喷射清洗(使用高压水射流、高压水蒸汽、喻砂子方法利用喷射产生的强大动力将结热清除)
化学清洗(使用酸、碱、表面活性剂等化学试剂的水溶液的清洗作用将结焦清除以及机械清洗
(利用机械动力带动毛，.、钻头等清洗用具对管道表面进行清理)各种清洗万法都有各自的优势和不足
也都有各自的适用。范围。在某些情况下可以利用Pig清洗技术来清除锅炉管道中的结焦由干锅炉管道较粗所以使用的是直径很大的大型Pig.
用Pig清洗去除管道中的结焦垢的具体步骤是:首先对被请洗的管线进行检查.了解焦垢的厚度和硬度等有关情况
然后将炉管切断并修改管口 在管道的两端安装接收器和发射器等设备装置
在开始Pig清洗时.首先用弹性体Pig顶水对管道进行清洗.用水作推压Pig的动力.经过2一3次这样的Pig行走清洗可将较松软的结焦清除掉然后改用钢针型Pig进行清洗
这时推压Pig行进的液体根据具体情况可以用水也可以用轻油。经过20-40次Pig行走清洗.可使焦垢基本清除然后用表面带涂层的p.9进一步进行清洗
由于这种Pig在管道中行进时的阻力较小 可以用空气作推压Pig行进的动力
经过5次这样的清洗可将焦垢从管道中完全清除
最后再用弹性体Pig进行排水排油处理 以空气为推压Pig的动力
这样用Pig清洗5一10次‘管道基本上就可被洗千净了。
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