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溫壓（yā）補償蒸汽流量計進出口管（guǎn）線（xiàn）泄漏原因分析及處理
點擊次數：2346 發布時間：2021-01-07 15:21:59
摘要（yào）：水煤漿氣化爐溫壓補償蒸汽（qì）流量計進、出（chū）口管線在運行中因泄漏（lòu）問題（tí）造成氣化爐停車（chē），針對泄漏問（wèn）題進行分析，並提出改（gǎi）造措施，改造後的鎖鬥係統實現了長周期運行，目前氣化爐負荷可以達到（dào） 110%，且運行穩定。
中海石油華鶴煤化（huà）有限公司氣化裝置采用（yòng）水煤（méi）漿加壓氣化技術（shù）， 水煤漿與氧氣（qì）通過三流（liú）式燒（shāo）嘴進入氣化爐（lú）， 在氣化爐燃燒室裏發（fā）生部分氧化反應後產生的（de）粗渣（zhā）進入鎖鬥進行 28 min 的集渣，然後通過鎖鬥自身邏輯程序排放到（dào）渣池。 溫壓補償蒸汽流量計入口介質來（lái）自鎖鬥頂部， 在排渣期間通過（guò）自身循環（huán）運行， 集渣時鎖鬥頂部介質與氣（qì）化爐底部（bù）介質（zhì）進行（háng）循環，從而（ér）導致溫壓補償蒸汽流（liú）量計進、出（chū）口管線長時間磨損衝刷後出現泄漏。
1 鎖（suǒ）鬥係統流程
氣化爐內反（fǎn）應產生的粗渣及少量（liàng）沒有燃燒的碳沉降在激冷室底部（bù），通過鎖鬥安全閥、鎖鬥（dòu）入口（kǒu）閥進入鎖鬥。 鎖鬥集渣需要借助鎖鬥係統循環水的夾帶和衝擊， 該水流是從鎖鬥頂部管線進入到溫壓（yā）補償蒸汽流量計， 然後經泵打回激冷室錐底以強製水在激冷室錐底和鎖鬥之間循環流動。 渣由（yóu）激冷室進（jìn）入鎖鬥後沉澱在鎖鬥底部，從而使渣水分離，渣通過這種方式在（zài）給定時間內收集在鎖鬥中，28 min後開始排（pái）渣。排渣之前，溫壓補償蒸汽流量計管線上的循環閥打開，泵入（rù）口閥關（guān）閉，使該泵建立自身循環。鎖鬥入口閥關閉，鎖鬥與激冷室隔離。打開鎖鬥泄壓閥 使 鎖 鬥 泄 壓， 鎖鬥泄壓後壓力不（bú）得大於 0.17MPa，然後打開衝洗泄壓管線閥門對泄壓管線進行衝洗，15 s 後關閉（bì）鎖鬥泄（xiè）壓閥和衝洗泄壓管線（xiàn）閥門， 隨後在渣池液位不大於 50%時（shí）打開鎖鬥衝洗閥和（hé）鎖鬥出口閥，渣排入渣池。當鎖鬥衝洗水罐液位小於 35%時關閉鎖鬥出口閥， 鎖鬥（dòu）充滿水後關閉鎖鬥（dòu）衝洗（xǐ）閥（fá）， 再打開鎖鬥（dòu）充壓閥給鎖（suǒ）鬥進行充壓，當鎖鬥與氣化爐壓差小於 0.18 MPa 時，打開鎖（suǒ）鬥入口閥關閉鎖鬥充壓閥， *後溫壓補償蒸汽流量計入口閥打開，泵管線上循環閥關閉，此時鎖鬥進入下（xià）一個循環（huán）。
2 溫壓補償蒸汽流量計進、出口管線泄漏原因及處理方法
2.1 泄漏現象
1） 溫（wēn）壓補（bǔ）償蒸汽流量計進、 出口管線泄（xiè）漏出現在氣化爐運行 3 500 h 左右時， *先出現漏點位置是泵出口流量計處，鎖鬥管線采用（yòng）的是楔（xiē）形流量計，在流量計中間有個楔塊起到截流測量作用， 因此在流量計楔塊處流體產生偏流導致楔塊後區（qū）域減薄泄漏，後期經過幾次補焊維持（chí）到（dào）備（bèi）爐檢修。
2） 氣化爐運行到 4 300 h 左右時，溫壓補（bǔ）償蒸汽（qì）流量計（jì）進、出口管線的三通、彎（wān）頭處頻（pín）繁出現泄漏現象，影響了現（xiàn）場環境衛生。
3） 氣化爐運行到 4 882 h 時，溫壓補償蒸汽流量計出口總閥後三通出現漏點， 由於總（zǒng）閥後與氣化爐直接相連接無法帶壓（yā）堵（dǔ）漏，致使氣化爐停車處理漏點，因鎖鬥管線泄漏導致氣化爐停車 2 次。
2.2 泄漏判斷依據
1） 溫壓（yā）補償蒸汽流量計進、出口壓力表指示波動，出口流量波（bō）動。
2） 現場泄漏點向外噴出黑水並帶有少量固體顆粒。
3） 泄漏量大時可造成氣化爐液位下降， 黑水排放量減小。
4） 運行中的溫壓補償蒸汽流量計振（zhèn）動大產生汽蝕現（xiàn）象（xiàng）。
2.3 原因分（fèn）析
1） 原始設計管線厚度（dù）較薄， 選用 90°彎頭，故導致介質流速增大，衝刷腐蝕速度加快。
2） 在鎖鬥排（pái）渣過程中溫壓補（bǔ）償蒸汽流量（liàng）計是自身循環（huán），原始開（kāi）車後將（jiāng）溫壓補償蒸（zhēng）汽流量計出口閥門全部打開，導致自身循環時（shí）吸入量不夠， 管線內氣液混合對管（guǎn）線造成（chéng）汽（qì）蝕及（jí）衝擊。
3） 溫壓補償蒸汽流量計出口單向閥為碳鋼材質， 氣化爐運行 3 000 h 後管線內介質將單項閥閥芯衝刷腐（fǔ）蝕脫（tuō）落堵塞管線， 因沒有完全（quán）堵塞造（zào）成的單向閥後（hòu）介質流向（xiàng）改變、流速增大，加快對管線衝刷。
2.4 解決措施（shī）
1） 溫壓補償（cháng）蒸汽流量（liàng）計出口管線總閥泄漏無法在線處理，導致氣化爐（lú）停（tíng）車。在入氣化（huà）爐根部增加 2 台儀表氣動閥（fá）門（mén），要求每（měi）月進行 2 次開、關，防止閥門出現卡塞現象。 新增 2 台儀表氣動閥門相關參數見表 1。
2） 為了解決（jué）泵出口流量計（jì）頻繁泄漏以及流量較低不能滿足（zú）工（gōng）藝需求的問題，更換新型（xíng）流（liú）量計，其相關參數見表 2。 更（gèng）換（huàn）後（hòu）的流量計運行 4 000 h後未出現泄漏（lòu）現象。
3） 將溫壓（yā）補償（cháng）蒸汽流量（liàng）計出（chū）口閥（fá）門（mén）限製流量， 一般控製在 45～55 m3 ／ h，並能夠滿足氣化爐下渣順暢。
4） 改（gǎi）造方（fāng）案。
管道原設計公稱直徑 DN100 mm， 壓力等級CL600，壁厚等級 SCH120，材質 20#。
①由於 20# 鋼（gāng）材質能滿足現有工況要求，從經濟性方麵考慮， 對原（yuán）有的閥門、 流量計等繼續使用，原設（shè）計（jì）的管線材質、管徑不變，隻對管線的厚度進行加（jiā）厚， 壁厚等級（jí）由原（yuán）來的 SCH120 增加到SCH160。
②由於管線漏點位置按照介質流向均出現在彎頭後或三通（tōng）轉彎後與直管連接段， 為減小介質對轉彎處的衝（chōng）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（bì）三（sān）通， 由原（yuán）來的 NPS4 SCH120 更換為 NPS4 SCH160，通過增（zēng）加壁（bì）厚來延長（zhǎng）其使用壽命。
④考慮到介（jiè）質工況， 長時間運行可能存在管線堵塞情況，從而影響溫壓補償蒸汽流（liú）量計出口流量，所以在管線上 20 m 與 40 m 處各增加 1 個三通之路（lù）用盲法（fǎ）蘭（lán）堵（dǔ）上， 每次備爐檢修（xiū）時對管線進行檢（jiǎn）查清洗。
2017 年 9 月， 氣化裝置（zhì） 3 台氣化爐鎖鬥係統管線改造完畢。 改造後運行 7 000 h 左（zuǒ）右未出現鎖鬥（dòu）管線泄漏現象，保（bǎo）證了氣化爐長周期穩定運行。
3 鎖鬥管線泄漏預防措施
1） 氣化爐運行（háng）中， 定期對鎖鬥管線進行壁厚檢測，發現管線變薄及（jí）時進行預防性補焊處理。
2） 定期進行備爐檢修， 針對鎖鬥（dòu）係統列出單獨檢修項目，並對管線進行（háng）壁厚檢測，發現管線減薄及時更換管線及管件。
3） 鎖鬥係統所有手動（dòng）閥及程控閥門備（bèi）爐檢（jiǎn）修期（qī）間進行（háng）檢查，防止（zhǐ）閥門出現內漏現象。
4） 建（jiàn）立管線壁厚定期檢測台賬， 摸索其規律（lǜ）性變化。
4 建（jiàn）議（yì）
溫（wēn）壓補償蒸汽流量計進、出口管線經過改（gǎi）造，雖（suī）有很大改觀，但還應進一步優化。將溫壓補償蒸汽流量計電機增加變頻裝置， 這樣可以保（bǎo）證泵出（chū）口閥門始終處於全（quán）開位置（zhì），通過調節電機轉速來調節泵出口流量，能減小對泵出口（kǒu）閥門造成（chéng）的（de）衝刷損壞， 還能保（bǎo）證溫壓補（bǔ）償蒸汽流量計（jì）再循環時泵吸入量充足（zú）， 防止發生汽蝕現象，使泵穩定運行。
5 結束語
通過以上改造， 氣化爐（lú）運行超過 8 000 h 未出現（xiàn）鎖（suǒ）鬥管線泄漏現象， 目前（qián）氣化（huà）爐（lú）負荷可以達到110%，且運（yùn）行穩定。
中海石油華鶴煤化（huà）有限公司氣化裝置采用（yòng）水煤（méi）漿加壓氣化技術（shù）， 水煤漿與氧氣（qì）通過三流（liú）式燒（shāo）嘴進入氣化爐（lú）， 在氣化爐燃燒室裏發（fā）生部分氧化反應後產生的（de）粗渣（zhā）進入鎖鬥進行 28 min 的集渣，然後通過鎖鬥自身邏輯程序排放到（dào）渣池。 溫壓補償蒸汽流量計入口介質來（lái）自鎖鬥頂部， 在排渣期間通過（guò）自身循環（huán）運行， 集渣時鎖鬥頂部介質與氣（qì）化爐底部（bù）介質（zhì）進行（háng）循環，從而（ér）導致溫壓補償蒸汽流（liú）量計進、出（chū）口管線長時間磨損衝刷後出現泄漏。
1 鎖（suǒ）鬥係統流程
氣化爐內反（fǎn）應產生的粗渣及少量（liàng）沒有燃燒的碳沉降在激冷室底部（bù），通過鎖鬥安全閥、鎖鬥（dòu）入口（kǒu）閥進入鎖鬥。 鎖鬥集渣需要借助鎖鬥係統循環水的夾帶和衝擊， 該水流是從鎖鬥頂部管線進入到溫壓（yā）補償蒸汽流量計， 然後經泵打回激冷室錐底以強製水在激冷室錐底和鎖鬥之間循環流動。 渣由（yóu）激冷室進（jìn）入鎖鬥後沉澱在鎖鬥底部，從而使渣水分離，渣通過這種方式在（zài）給定時間內收集在鎖鬥中，28 min後開始排（pái）渣。排渣之前，溫壓補償蒸汽流量計管線上的循環閥打開，泵入（rù）口閥關（guān）閉，使該泵建立自身循環。鎖鬥入口閥關閉，鎖鬥與激冷室隔離。打開鎖鬥泄壓閥 使 鎖 鬥 泄 壓， 鎖鬥泄壓後壓力不（bú）得大於 0.17MPa，然後打開衝洗泄壓管線閥門對泄壓管線進行衝洗，15 s 後關閉（bì）鎖鬥泄（xiè）壓閥和衝洗泄壓管線（xiàn）閥門， 隨後在渣池液位不大於 50%時（shí）打開鎖鬥衝洗閥和（hé）鎖鬥出口閥，渣排入渣池。當鎖鬥衝洗水罐液位小於 35%時關閉鎖鬥出口閥， 鎖鬥（dòu）充滿水後關閉鎖鬥（dòu）衝洗（xǐ）閥（fá）， 再打開鎖鬥（dòu）充壓閥給鎖（suǒ）鬥進行充壓，當鎖鬥與氣化爐壓差小於 0.18 MPa 時，打開鎖（suǒ）鬥入口閥關閉鎖鬥充壓閥， *後溫壓補償蒸汽流量計入口閥打開，泵管線上循環閥關閉，此時鎖鬥進入下（xià）一個循環（huán）。
2 溫壓補償蒸汽流量計進、出口管線泄漏原因及處理方法
2.1 泄漏現象
1） 溫（wēn）壓補（bǔ）償蒸汽流量計進、 出口管線泄（xiè）漏出現在氣化爐運行 3 500 h 左右時， *先出現漏點位置是泵出口流量計處，鎖鬥管線采用（yòng）的是楔（xiē）形流量計，在流量計中間有個楔塊起到截流測量作用， 因此在流量計楔塊處流體產生偏流導致楔塊後區（qū）域減薄泄漏，後期經過幾次補焊維持（chí）到（dào）備（bèi）爐檢修。
2） 氣化爐運行到 4 300 h 左右時，溫壓補（bǔ）償蒸汽（qì）流量計（jì）進、出口管線的三通、彎（wān）頭處頻（pín）繁出現泄漏現象，影響了現（xiàn）場環境衛生。
3） 氣化爐運行到 4 882 h 時，溫壓補償蒸汽流量計出口總閥後三通出現漏點， 由於總（zǒng）閥後與氣化爐直接相連接無法帶壓（yā）堵（dǔ）漏，致使氣化爐停車處理漏點，因鎖鬥管線泄漏導致氣化爐停車 2 次。
2.2 泄漏判斷依據
1） 溫壓（yā）補償蒸汽流量計進、出口壓力表指示波動，出口流量波（bō）動。
2） 現場泄漏點向外噴出黑水並帶有少量固體顆粒。
3） 泄漏量大時可造成氣化爐液位下降， 黑水排放量減小。
4） 運行中的溫壓補償蒸汽流量計振（zhèn）動大產生汽蝕現（xiàn）象（xiàng）。
2.3 原因分（fèn）析
1） 原始設計管線厚度（dù）較薄， 選用 90°彎頭，故導致介質流速增大，衝刷腐蝕速度加快。
2） 在鎖鬥排（pái）渣過程中溫壓補（bǔ）償蒸汽流量（liàng）計是自身循環（huán），原始開（kāi）車後將（jiāng）溫壓補償蒸（zhēng）汽流量計出口閥門全部打開，導致自身循環時（shí）吸入量不夠， 管線內氣液混合對管（guǎn）線造成（chéng）汽（qì）蝕及（jí）衝擊。
3） 溫壓補償蒸汽流量計出口單向閥為碳鋼材質， 氣化爐運行 3 000 h 後管線內介質將單項閥閥芯衝刷腐（fǔ）蝕脫（tuō）落堵塞管線， 因沒有完全（quán）堵塞造（zào）成的單向閥後（hòu）介質流向（xiàng）改變、流速增大，加快對管線衝刷。
2.4 解決措施（shī）
1） 溫壓補償（cháng）蒸汽流量（liàng）計出口管線總閥泄漏無法在線處理，導致氣化爐（lú）停（tíng）車。在入氣化（huà）爐根部增加 2 台儀表氣動閥（fá）門（mén），要求每（měi）月進行 2 次開、關，防止閥門出現卡塞現象。 新增 2 台儀表氣動閥門相關參數見表 1。
2） 為了解決（jué）泵出口流量計（jì）頻繁泄漏以及流量較低不能滿足（zú）工（gōng）藝需求的問題，更換新型（xíng）流（liú）量計，其相關參數見表 2。 更（gèng）換（huàn）後（hòu）的流量計運行 4 000 h後未出現泄漏（lòu）現象。
3） 將溫壓（yā）補償（cháng）蒸汽流量（liàng）計出（chū）口閥（fá）門（mén）限製流量， 一般控製在 45～55 m3 ／ h，並能夠滿足氣化爐下渣順暢。
4） 改（gǎi）造方（fāng）案。
管道原設計公稱直徑 DN100 mm， 壓力等級CL600，壁厚等級 SCH120，材質 20#。
①由於 20# 鋼（gāng）材質能滿足現有工況要求，從經濟性方麵考慮， 對原（yuán）有的閥門、 流量計等繼續使用，原設（shè）計（jì）的管線材質、管徑不變，隻對管線的厚度進行加（jiā）厚， 壁厚等級（jí）由原（yuán）來的 SCH120 增加到SCH160。
②由於管線漏點位置按照介質流向均出現在彎頭後或三通（tōng）轉彎後與直管連接段， 為減小介質對轉彎處的衝（chōng）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（bì）三（sān）通， 由原（yuán）來的 NPS4 SCH120 更換為 NPS4 SCH160，通過增（zēng）加壁（bì）厚來延長（zhǎng）其使用壽命。
④考慮到介（jiè）質工況， 長時間運行可能存在管線堵塞情況，從而影響溫壓補償蒸汽流（liú）量計出口流量，所以在管線上 20 m 與 40 m 處各增加 1 個三通之路（lù）用盲法（fǎ）蘭（lán）堵（dǔ）上， 每次備爐檢修（xiū）時對管線進行檢（jiǎn）查清洗。
2017 年 9 月， 氣化裝置（zhì） 3 台氣化爐鎖鬥係統管線改造完畢。 改造後運行 7 000 h 左（zuǒ）右未出現鎖鬥（dòu）管線泄漏現象，保（bǎo）證了氣化爐長周期穩定運行。
3 鎖鬥管線泄漏預防措施
1） 氣化爐運行（háng）中， 定期對鎖鬥管線進行壁厚檢測，發現管線變薄及（jí）時進行預防性補焊處理。
2） 定期進行備爐檢修， 針對鎖鬥（dòu）係統列出單獨檢修項目，並對管線進行（háng）壁厚檢測，發現管線減薄及時更換管線及管件。
3） 鎖鬥係統所有手動（dòng）閥及程控閥門備（bèi）爐檢（jiǎn）修期（qī）間進行（háng）檢查，防止（zhǐ）閥門出現內漏現象。
4） 建（jiàn）立管線壁厚定期檢測台賬， 摸索其規律（lǜ）性變化。
4 建（jiàn）議（yì）
溫（wēn）壓補償蒸汽流量計進、出口管線經過改（gǎi）造，雖（suī）有很大改觀，但還應進一步優化。將溫壓補償蒸汽流量計電機增加變頻裝置， 這樣可以保（bǎo）證泵出（chū）口閥門始終處於全（quán）開位置（zhì），通過調節電機轉速來調節泵出口流量，能減小對泵出口（kǒu）閥門造成（chéng）的（de）衝刷損壞， 還能保（bǎo）證溫壓補（bǔ）償蒸汽流量計（jì）再循環時泵吸入量充足（zú）， 防止發生汽蝕現象，使泵穩定運行。
5 結束語
通過以上改造， 氣化爐（lú）運行超過 8 000 h 未出現（xiàn）鎖（suǒ）鬥管線泄漏現象， 目前（qián）氣化（huà）爐（lú）負荷可以達到110%，且運（yùn）行穩定。