空氣流量計進(jìn)出口管線(xiàn)泄漏原因分析及處理
點(diǎn)擊次數:1986 發(fā)布時(shí)間:2021-01-08 05:32:34
摘要:水煤漿氣化爐空氣流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)在運行中因泄漏問(wèn)題造成氣化爐停車(chē),針對泄漏問(wèn)題進(jìn)行分析,并提出改造措施,改造后的鎖斗系統實(shí)現了長(cháng)周期運行,目前氣化爐負荷可以達到 110%,且運行穩定。
中海石油華鶴煤化有限公司氣化裝置采用水煤漿加壓氣化技術(shù), 水煤漿與氧氣通過(guò)三流式燒嘴進(jìn)入氣化爐, 在氣化爐燃燒室里發(fā)生部分氧化反應后產(chǎn)生的粗渣進(jìn)入鎖斗進(jìn)行 28 min 的集渣,然后通過(guò)鎖斗自身邏輯程序排放到渣池。 流量計入口介質(zhì)來(lái)自鎖斗頂部, 在排渣期間通過(guò)自身循環(huán)運行, 集渣時(shí)鎖斗頂部介質(zhì)與氣化爐底部介質(zhì)進(jìn)行循環(huán),從而導致空氣流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)長(cháng)時(shí)間磨損沖刷后出現泄漏。
1 鎖斗系統流程
氣化爐內反應產(chǎn)生的粗渣及少量沒(méi)有燃燒的碳沉降在激冷室底部,通過(guò)鎖斗安全閥、鎖斗入口閥進(jìn)入鎖斗。 鎖斗集渣需要借助鎖斗系統循環(huán)水的夾帶和沖擊, 該水流是從鎖斗頂部管線(xiàn)進(jìn)入到流量計, 然后經(jīng)泵打回激冷室錐底以強制水在激冷室錐底和鎖斗之間循環(huán)流動(dòng)。 渣由激冷室進(jìn)入鎖斗后沉淀在鎖斗底部,從而使渣水分離,渣通過(guò)這種方式在給定時(shí)間內收集在鎖斗中,28 min后開(kāi)始排渣。排渣之前,空氣流量計管線(xiàn)上的循環(huán)閥打開(kāi),泵入口閥關(guān)閉,使該泵建立自身循環(huán)。鎖斗入口閥關(guān)閉,鎖斗與激冷室隔離。打開(kāi)鎖斗泄壓閥 使 鎖 斗 泄 壓, 鎖斗泄壓后壓力不得大于 0.17MPa,然后打開(kāi)沖洗泄壓管線(xiàn)閥門(mén)對泄壓管線(xiàn)進(jìn)行沖洗,15 s 后關(guān)閉鎖斗泄壓閥和沖洗泄壓管線(xiàn)閥門(mén), 隨后在渣池液位不大于 50%時(shí)打開(kāi)鎖斗沖洗閥和鎖斗出口閥,渣排入渣池。當鎖斗沖洗水罐液位小于 35%時(shí)關(guān)閉鎖斗出口閥, 鎖斗充滿(mǎn)水后關(guān)閉鎖斗沖洗閥, 再打開(kāi)鎖斗充壓閥給鎖斗進(jìn)行充壓,當鎖斗與氣化爐壓差小于 0.18 MPa 時(shí),打開(kāi)鎖斗入口閥關(guān)閉鎖斗充壓閥, *后流量計入口閥打開(kāi),泵管線(xiàn)上循環(huán)閥關(guān)閉,此時(shí)鎖斗進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
2 空氣流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)泄漏原因及處理方法
2.1 泄漏現象
1) 流量計進(jìn)、 出口管線(xiàn)泄漏出現在氣化爐運行 3 500 h 左右時(shí), *先出現漏點(diǎn)位置是泵出口流量計處,鎖斗管線(xiàn)采用的是楔形流量計,在流量計中間有個(gè)楔塊起到截流測量作用, 因此在流量計楔塊處流體產(chǎn)生偏流導致楔塊后區域減薄泄漏,后期經(jīng)過(guò)幾次補焊維持到備爐檢修。
2) 氣化爐運行到 4 300 h 左右時(shí),流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)的三通、彎頭處頻繁出現泄漏現象,影響了現場(chǎng)環(huán)境衛生。
3) 氣化爐運行到 4 882 h 時(shí),空氣流量計出口總閥后三通出現漏點(diǎn), 由于總閥后與氣化爐直接相連接無(wú)法帶壓堵漏,致使氣化爐停車(chē)處理漏點(diǎn),因鎖斗管線(xiàn)泄漏導致氣化爐停車(chē) 2 次。
2.2 泄漏判斷依據
1) 流量計進(jìn)、出口壓力表指示波動(dòng),出口流量波動(dòng)。
2) 現場(chǎng)泄漏點(diǎn)向外噴出黑水并帶有少量固體顆粒。
3) 泄漏量大時(shí)可造成氣化爐液位下降, 黑水排放量減小。
4) 運行中的空氣流量計振動(dòng)大產(chǎn)生汽蝕現象。
2.3 原因分析
1) 原始設計管線(xiàn)厚度較薄, 選用 90°彎頭,故導致介質(zhì)流速增大,沖刷腐蝕速度加快。
2) 在鎖斗排渣過(guò)程中流量計是自身循環(huán),原始開(kāi)車(chē)后將流量計出口閥門(mén)全部打開(kāi),導致自身循環(huán)時(shí)吸入量不夠, 管線(xiàn)內氣液混合對管線(xiàn)造成汽蝕及沖擊。
3) 流量計出口單向閥為碳鋼材質(zhì), 氣化爐運行 3 000 h 后管線(xiàn)內介質(zhì)將單項閥閥芯沖刷腐蝕脫落堵塞管線(xiàn), 因沒(méi)有完全堵塞造成的單向閥后介質(zhì)流向改變、流速增大,加快對管線(xiàn)沖刷。
2.4 解決措施
1) 空氣流量計出口管線(xiàn)總閥泄漏無(wú)法在線(xiàn)處理,導致氣化爐停車(chē)。在入氣化爐根部增加 2 臺儀表氣動(dòng)閥門(mén),要求每月進(jìn)行 2 次開(kāi)、關(guān),防止閥門(mén)出現卡塞現象。 新增 2 臺儀表氣動(dòng)閥門(mén)相關(guān)參數見(jiàn)表 1。
2) 為了解決泵出口流量計頻繁泄漏以及流量較低不能滿(mǎn)足工藝需求的問(wèn)題,更換新型流量計,其相關(guān)參數見(jiàn)表 2。 更換后的流量計運行 4 000 h后未出現泄漏現象。
3) 將空氣流量計出口閥門(mén)限制流量, 一般控制在 45~55 m3 / h,并能夠滿(mǎn)足氣化爐下渣順暢。
4) 改造方案。
管道原設計公稱(chēng)直徑 DN100 mm, 壓力等級CL600,壁厚等級 SCH120,材質(zhì) 20#。
①由于 20# 鋼材質(zhì)能滿(mǎn)足現有工況要求,從經(jīng)濟性方面考慮, 對原有的閥門(mén)、 流量計等繼續使用,原設計的管線(xiàn)材質(zhì)、管徑不變,只對管線(xiàn)的厚度進(jìn)行加厚, 壁厚等級由原來(lái)的 SCH120 增加到SCH160。
②由于管線(xiàn)漏點(diǎn)位置按照介質(zhì)流向均出現在彎頭后或三通轉彎后與直管連接段, 為減小介質(zhì)對轉彎處的沖刷, 彎頭改用大曲率半徑的 90°彎 頭:R=3D。
③對原有等徑三通更換為厚壁三通, 由原來(lái)的 NPS4 SCH120 更換為 NPS4 SCH160,通過(guò)增加壁厚來(lái)延長(cháng)其使用壽命。
④考慮到介質(zhì)工況, 長(cháng)時(shí)間運行可能存在管線(xiàn)堵塞情況,從而影響空氣流量計出口流量,所以在管線(xiàn)上 20 m 與 40 m 處各增加 1 個(gè)三通之路用盲法蘭堵上, 每次備爐檢修時(shí)對管線(xiàn)進(jìn)行檢查清洗。
2017 年 9 月, 氣化裝置 3 臺氣化爐鎖斗系統管線(xiàn)改造完畢。 改造后運行 7 000 h 左右未出現鎖斗管線(xiàn)泄漏現象,保證了氣化爐長(cháng)周期穩定運行。
3 鎖斗管線(xiàn)泄漏預防措施
1) 氣化爐運行中, 定期對鎖斗管線(xiàn)進(jìn)行壁厚檢測,發(fā)現管線(xiàn)變薄及時(shí)進(jìn)行預防性補焊處理。
2) 定期進(jìn)行備爐檢修, 針對鎖斗系統列出單獨檢修項目,并對管線(xiàn)進(jìn)行壁厚檢測,發(fā)現管線(xiàn)減薄及時(shí)更換管線(xiàn)及管件。
3) 鎖斗系統所有手動(dòng)閥及程控閥門(mén)備爐檢修期間進(jìn)行檢查,防止閥門(mén)出現內漏現象。
4) 建立管線(xiàn)壁厚定期檢測臺賬, 摸索其規律性變化。
4 建議
流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)經(jīng)過(guò)改造,雖有很大改觀(guān),但還應進(jìn)一步優(yōu)化。將流量計電機增加變頻裝置, 這樣可以保證泵出口閥門(mén)始終處于全開(kāi)位置,通過(guò)調節電機轉速來(lái)調節泵出口流量,能減小對泵出口閥門(mén)造成的沖刷損壞, 還能保證空氣流量計再循環(huán)時(shí)泵吸入量充足, 防止發(fā)生汽蝕現象,使泵穩定運行。
5 結束語(yǔ)
通過(guò)以上改造, 氣化爐運行超過(guò) 8 000 h 未出現鎖斗管線(xiàn)泄漏現象, 目前氣化爐負荷可以達到110%,且運行穩定。
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1 鎖斗系統流程
氣化爐內反應產(chǎn)生的粗渣及少量沒(méi)有燃燒的碳沉降在激冷室底部,通過(guò)鎖斗安全閥、鎖斗入口閥進(jìn)入鎖斗。 鎖斗集渣需要借助鎖斗系統循環(huán)水的夾帶和沖擊, 該水流是從鎖斗頂部管線(xiàn)進(jìn)入到流量計, 然后經(jīng)泵打回激冷室錐底以強制水在激冷室錐底和鎖斗之間循環(huán)流動(dòng)。 渣由激冷室進(jìn)入鎖斗后沉淀在鎖斗底部,從而使渣水分離,渣通過(guò)這種方式在給定時(shí)間內收集在鎖斗中,28 min后開(kāi)始排渣。排渣之前,空氣流量計管線(xiàn)上的循環(huán)閥打開(kāi),泵入口閥關(guān)閉,使該泵建立自身循環(huán)。鎖斗入口閥關(guān)閉,鎖斗與激冷室隔離。打開(kāi)鎖斗泄壓閥 使 鎖 斗 泄 壓, 鎖斗泄壓后壓力不得大于 0.17MPa,然后打開(kāi)沖洗泄壓管線(xiàn)閥門(mén)對泄壓管線(xiàn)進(jìn)行沖洗,15 s 后關(guān)閉鎖斗泄壓閥和沖洗泄壓管線(xiàn)閥門(mén), 隨后在渣池液位不大于 50%時(shí)打開(kāi)鎖斗沖洗閥和鎖斗出口閥,渣排入渣池。當鎖斗沖洗水罐液位小于 35%時(shí)關(guān)閉鎖斗出口閥, 鎖斗充滿(mǎn)水后關(guān)閉鎖斗沖洗閥, 再打開(kāi)鎖斗充壓閥給鎖斗進(jìn)行充壓,當鎖斗與氣化爐壓差小于 0.18 MPa 時(shí),打開(kāi)鎖斗入口閥關(guān)閉鎖斗充壓閥, *后流量計入口閥打開(kāi),泵管線(xiàn)上循環(huán)閥關(guān)閉,此時(shí)鎖斗進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
2 空氣流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)泄漏原因及處理方法
2.1 泄漏現象
1) 流量計進(jìn)、 出口管線(xiàn)泄漏出現在氣化爐運行 3 500 h 左右時(shí), *先出現漏點(diǎn)位置是泵出口流量計處,鎖斗管線(xiàn)采用的是楔形流量計,在流量計中間有個(gè)楔塊起到截流測量作用, 因此在流量計楔塊處流體產(chǎn)生偏流導致楔塊后區域減薄泄漏,后期經(jīng)過(guò)幾次補焊維持到備爐檢修。
2) 氣化爐運行到 4 300 h 左右時(shí),流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)的三通、彎頭處頻繁出現泄漏現象,影響了現場(chǎng)環(huán)境衛生。
3) 氣化爐運行到 4 882 h 時(shí),空氣流量計出口總閥后三通出現漏點(diǎn), 由于總閥后與氣化爐直接相連接無(wú)法帶壓堵漏,致使氣化爐停車(chē)處理漏點(diǎn),因鎖斗管線(xiàn)泄漏導致氣化爐停車(chē) 2 次。
2.2 泄漏判斷依據
1) 流量計進(jìn)、出口壓力表指示波動(dòng),出口流量波動(dòng)。
2) 現場(chǎng)泄漏點(diǎn)向外噴出黑水并帶有少量固體顆粒。
3) 泄漏量大時(shí)可造成氣化爐液位下降, 黑水排放量減小。
4) 運行中的空氣流量計振動(dòng)大產(chǎn)生汽蝕現象。
2.3 原因分析
1) 原始設計管線(xiàn)厚度較薄, 選用 90°彎頭,故導致介質(zhì)流速增大,沖刷腐蝕速度加快。
2) 在鎖斗排渣過(guò)程中流量計是自身循環(huán),原始開(kāi)車(chē)后將流量計出口閥門(mén)全部打開(kāi),導致自身循環(huán)時(shí)吸入量不夠, 管線(xiàn)內氣液混合對管線(xiàn)造成汽蝕及沖擊。
3) 流量計出口單向閥為碳鋼材質(zhì), 氣化爐運行 3 000 h 后管線(xiàn)內介質(zhì)將單項閥閥芯沖刷腐蝕脫落堵塞管線(xiàn), 因沒(méi)有完全堵塞造成的單向閥后介質(zhì)流向改變、流速增大,加快對管線(xiàn)沖刷。
2.4 解決措施
1) 空氣流量計出口管線(xiàn)總閥泄漏無(wú)法在線(xiàn)處理,導致氣化爐停車(chē)。在入氣化爐根部增加 2 臺儀表氣動(dòng)閥門(mén),要求每月進(jìn)行 2 次開(kāi)、關(guān),防止閥門(mén)出現卡塞現象。 新增 2 臺儀表氣動(dòng)閥門(mén)相關(guān)參數見(jiàn)表 1。
2) 為了解決泵出口流量計頻繁泄漏以及流量較低不能滿(mǎn)足工藝需求的問(wèn)題,更換新型流量計,其相關(guān)參數見(jiàn)表 2。 更換后的流量計運行 4 000 h后未出現泄漏現象。
3) 將空氣流量計出口閥門(mén)限制流量, 一般控制在 45~55 m3 / h,并能夠滿(mǎn)足氣化爐下渣順暢。
4) 改造方案。
管道原設計公稱(chēng)直徑 DN100 mm, 壓力等級CL600,壁厚等級 SCH120,材質(zhì) 20#。
①由于 20# 鋼材質(zhì)能滿(mǎn)足現有工況要求,從經(jīng)濟性方面考慮, 對原有的閥門(mén)、 流量計等繼續使用,原設計的管線(xiàn)材質(zhì)、管徑不變,只對管線(xiàn)的厚度進(jìn)行加厚, 壁厚等級由原來(lái)的 SCH120 增加到SCH160。
②由于管線(xiàn)漏點(diǎn)位置按照介質(zhì)流向均出現在彎頭后或三通轉彎后與直管連接段, 為減小介質(zhì)對轉彎處的沖刷, 彎頭改用大曲率半徑的 90°彎 頭:R=3D。
③對原有等徑三通更換為厚壁三通, 由原來(lái)的 NPS4 SCH120 更換為 NPS4 SCH160,通過(guò)增加壁厚來(lái)延長(cháng)其使用壽命。
④考慮到介質(zhì)工況, 長(cháng)時(shí)間運行可能存在管線(xiàn)堵塞情況,從而影響空氣流量計出口流量,所以在管線(xiàn)上 20 m 與 40 m 處各增加 1 個(gè)三通之路用盲法蘭堵上, 每次備爐檢修時(shí)對管線(xiàn)進(jìn)行檢查清洗。
2017 年 9 月, 氣化裝置 3 臺氣化爐鎖斗系統管線(xiàn)改造完畢。 改造后運行 7 000 h 左右未出現鎖斗管線(xiàn)泄漏現象,保證了氣化爐長(cháng)周期穩定運行。
3 鎖斗管線(xiàn)泄漏預防措施
1) 氣化爐運行中, 定期對鎖斗管線(xiàn)進(jìn)行壁厚檢測,發(fā)現管線(xiàn)變薄及時(shí)進(jìn)行預防性補焊處理。
2) 定期進(jìn)行備爐檢修, 針對鎖斗系統列出單獨檢修項目,并對管線(xiàn)進(jìn)行壁厚檢測,發(fā)現管線(xiàn)減薄及時(shí)更換管線(xiàn)及管件。
3) 鎖斗系統所有手動(dòng)閥及程控閥門(mén)備爐檢修期間進(jìn)行檢查,防止閥門(mén)出現內漏現象。
4) 建立管線(xiàn)壁厚定期檢測臺賬, 摸索其規律性變化。
4 建議
流量計進(jìn)、出口管線(xiàn)經(jīng)過(guò)改造,雖有很大改觀(guān),但還應進(jìn)一步優(yōu)化。將流量計電機增加變頻裝置, 這樣可以保證泵出口閥門(mén)始終處于全開(kāi)位置,通過(guò)調節電機轉速來(lái)調節泵出口流量,能減小對泵出口閥門(mén)造成的沖刷損壞, 還能保證空氣流量計再循環(huán)時(shí)泵吸入量充足, 防止發(fā)生汽蝕現象,使泵穩定運行。
5 結束語(yǔ)
通過(guò)以上改造, 氣化爐運行超過(guò) 8 000 h 未出現鎖斗管線(xiàn)泄漏現象, 目前氣化爐負荷可以達到110%,且運行穩定。
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