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蒸汽計量流量計進（jìn）出口管線泄漏原（yuán）因分析及處理
點擊次數：2004 發布時間：2021-01-07 15:05:44
摘要：水煤漿氣化爐渦街流量計（jì）進、出口管線在運行中因泄漏（lòu）問題造成氣化爐停車，針對泄漏問題進行分析，並提（tí）出改造措施，改造後的鎖鬥係統實現了長周（zhōu）期運行，目前氣化爐負荷可以達到 110%，且運（yùn）行穩定。
中海石油華鶴煤化有限公司氣化（huà）裝置采用（yòng）水煤漿加壓氣化技術， 水煤漿與氧氣通過三流式燒嘴進入氣化爐， 在氣化爐燃（rán）燒室裏發生部分氧化（huà）反應後產生的粗渣進入鎖鬥進行 28 min 的集渣，然後通過鎖鬥自身邏輯程序排（pái）放到渣池。 蒸汽計量流量計入口介質來自鎖鬥頂部， 在（zài）排渣期間通（tōng）過自（zì）身循環運行， 集渣時鎖鬥（dòu）頂部介質與氣化（huà）爐底部介質進行循環，從而導致渦街流量計進、出口管線長時間（jiān）磨損衝（chōng）刷（shuā）後出現泄漏。
1 鎖鬥係統流程
氣化爐內反應產生的（de）粗渣及少量沒有燃燒的碳沉降在激冷室底部，通過鎖鬥安全閥、鎖鬥入口閥進入鎖鬥。 鎖鬥集（jí）渣需要借助鎖鬥係統循環水的夾帶和衝擊， 該水流是（shì）從鎖鬥頂（dǐng）部管線進入到蒸汽計量流量（liàng）計， 然後經泵打回激冷室錐底以強製水在激（jī）冷室錐底和鎖鬥之間循環流動。 渣由激冷室（shì）進入鎖鬥後沉澱在（zài）鎖鬥底（dǐ）部，從而使渣水分離，渣通過這種方（fāng）式在給定時間內收集在鎖鬥中，28 min後開始排渣。排渣之前，蒸汽計量流量計管線（xiàn）上的循環閥打開，泵入口閥關閉，使該泵建立自身循環（huán）。鎖鬥入口閥關閉，鎖鬥與激（jī）冷（lěng）室隔離。打開鎖鬥泄壓閥 使 鎖 鬥 泄 壓， 鎖鬥（dòu）泄壓後壓力不得大於（yú） 0.17MPa，然後打開衝洗泄壓管（guǎn）線閥門對泄（xiè）壓管線進行衝洗，15 s 後（hòu）關閉鎖鬥泄壓（yā）閥和衝洗泄壓管線閥門， 隨後在渣池液位（wèi）不大於 50%時打開鎖鬥衝洗閥（fá）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（dòu）出口（kǒu）閥， 鎖鬥（dòu）充滿水後關閉鎖鬥（dòu）衝洗閥， 再打開鎖鬥充壓閥給鎖鬥進行充壓，當（dāng）鎖（suǒ）鬥與氣化爐壓差小於 0.18 MPa 時（shí），打開鎖鬥入口閥關閉鎖鬥充（chōng）壓閥， *後渦（wō）街流量計入口閥打開，泵管線上循環閥（fá）關閉，此（cǐ）時鎖鬥（dòu）進入下一個循（xún）環。
2 蒸汽計（jì）量流量（liàng）計（jì）進、出口管線泄漏（lòu）原因及處理（lǐ）方法（fǎ）
2.1 泄漏（lòu）現象
1） 渦街流量計進、 出口（kǒu）管線泄漏（lòu）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，鎖鬥管線采用的是（shì）楔形流量計，在流量計中間有個楔塊起（qǐ）到截流測（cè）量作用， 因此在流量（liàng）計楔塊處流體產生偏流導致楔塊後（hòu）區（qū）域減薄（báo）泄漏（lòu），後期經（jīng）過幾次補焊維持到備爐檢修。
2） 氣（qì）化爐運行到 4 300 h 左右時，渦街流量（liàng）計進、出口管線的三通、彎頭處頻繁出現泄漏現象，影響了現場環境衛生。
3） 氣化爐（lú）運行到 4 882 h 時，蒸汽計量流量計（jì）出口總閥（fá）後三通出（chū）現漏點， 由於總閥後（hòu）與氣化（huà）爐直接相連接無法（fǎ）帶壓堵漏，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（yī）據
1） 渦街流量計進、出口壓力表（biǎo）指示波動，出口流量波動。
2） 現場泄漏點向外噴出黑水並帶有少量（liàng）固體顆粒。
3） 泄漏量大時可造成氣化爐液位（wèi）下降， 黑水排（pái）放量減小。
4） 運行中的蒸汽計量流量計振動大產生汽蝕現象。
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（zhì）介（jiè）質流速增大，衝刷腐蝕速度加快。
2） 在鎖鬥排渣（zhā）過程中（zhōng）渦街流量計是自身循環，原始開車後將蒸汽計量流量計出口（kǒu）閥門全（quán）部打開，導致自身循（xún）環時吸（xī）入（rù）量不夠， 管（guǎn）線內氣液混合對管線造成汽蝕及衝擊。
3） 渦街流量計出口單向閥（fá）為碳鋼材質， 氣化爐運行 3 000 h 後（hòu）管線（xiàn）內介質將單項閥閥芯衝刷腐蝕（shí）脫落堵塞管線， 因沒有（yǒu）完全堵塞造成的單（dān）向閥後介（jiè）質流向改變（biàn）、流（liú）速增（zēng）大，加（jiā）快對管（guǎn）線衝刷。
2.4 解（jiě）決（jué）措施（shī）
1） 蒸汽計量流量計出（chū）口管線總閥泄漏無法在線（xiàn）處理，導致氣化爐停車。在入氣化爐根部增加 2 台儀表氣動閥門（mén），要求（qiú）每月進行 2 次開、關，防止閥門（mén）出現卡塞現象。 新（xīn）增 2 台儀表氣動閥門（mén）相關參數見（jiàn）表 1。
2） 為了解決泵出口流量計頻繁泄漏以（yǐ）及流量較低不能滿足工藝（yì）需求的（de）問（wèn）題，更換新型流（liú）量計，其相關參數見表 2。 更換後的流量計運行（háng） 4 000 h後未出現泄漏現象。
3） 將蒸汽（qì）計量流量計出口閥門限製流量， 一般（bān）控製在 45～55 m3 ／ h，並能夠滿足氣化爐（lú）下渣順暢。
4） 改造方案。
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（yóu）於 20# 鋼材質能滿足現有工況要求，從（cóng）經濟性方麵考慮， 對原有的閥門、 流量計等繼續使用，原設計的管線材質、管徑（jìng）不變，隻對管線（xiàn）的厚度進行加（jiā）厚（hòu）， 壁厚等（děng）級由原來的（de） SCH120 增加到SCH160。
②由於（yú）管線漏點位（wèi）置按照介質流向均出現在（zài）彎頭後或三通轉（zhuǎn）彎後與（yǔ）直管連接段， 為減（jiǎn）小介質對轉彎處的衝刷， 彎頭改用大曲率半徑的 90°彎 頭：R=3D。
③對原（yuán）有等徑（jìng）三通更換為厚壁三通， 由原來的 NPS4 SCH120 更換為 NPS4 SCH160，通過增加壁厚來延長其使用壽（shòu）命。
④考慮到介質工況， 長時間運（yùn）行可能存在管線堵（dǔ）塞（sāi）情況，從而影響蒸汽計（jì）量流量計出口流量，所以在管線上 20 m 與 40 m 處各增加 1 個三通之路用盲法蘭（lán）堵上， 每次（cì）備爐檢修時對管（guǎn）線進行檢查清洗。
2017 年 9 月， 氣化裝置 3 台氣化爐鎖鬥係統管線改造完畢（bì）。 改造後運行 7 000 h 左右未（wèi）出現（xiàn）鎖鬥管線泄漏現象，保證了氣化爐長周期穩定（dìng）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（suǒ）鬥（dòu）管線進行壁厚檢測，發現管線變薄及時進行預防性補焊（hàn）處理。
2） 定期進行備（bèi）爐檢修（xiū）， 針對鎖鬥係統列出單獨檢修項目，並對管線進行壁厚檢測，發現管線減薄及時更換管線及管件。
3） 鎖鬥係統所有手動閥及程控閥門（mén）備爐檢修期間進行檢查，防止閥門出現內漏現象（xiàng）。
4） 建立管線（xiàn）壁厚定期檢（jiǎn）測台賬， 摸索其規律性變化。
4 建議
蒸汽計量流量計（jì）進、出口管線經過改造，雖有很大改觀，但還應進（jìn）一（yī）步優化（huà）。將渦街流量計電機增加（jiā）變頻裝置， 這樣可以保證泵出（chū）口閥門始終處於全開位置，通過調節（jiē）電機轉速來調節泵出（chū）口流（liú）量，能（néng）減小對泵出口閥門（mén）造成的衝刷損壞（huài）， 還（hái）能保證蒸汽計量流量計再循環時（shí）泵吸入量充足， 防（fáng）止發生汽蝕現（xiàn）象（xiàng），使泵穩定運行。
5 結束語
通過以上改造， 氣化爐運行超過 8 000 h 未出現鎖鬥管線泄漏現象， 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（huà）裝置采用（yòng）水煤漿加壓氣化技術， 水煤漿與氧氣通過三流式燒嘴進入氣化爐， 在氣化爐燃（rán）燒室裏發生部分氧化（huà）反應後產生的粗渣進入鎖鬥進行 28 min 的集渣，然後通過鎖鬥自身邏輯程序排（pái）放到渣池。 蒸汽計量流量計入口介質來自鎖鬥頂部， 在（zài）排渣期間通（tōng）過自（zì）身循環運行， 集渣時鎖鬥（dòu）頂部介質與氣化（huà）爐底部介質進行循環，從而導致渦街流量計進、出口管線長時間（jiān）磨損衝（chōng）刷（shuā）後出現泄漏。
1 鎖鬥係統流程
氣化爐內反應產生的（de）粗渣及少量沒有燃燒的碳沉降在激冷室底部，通過鎖鬥安全閥、鎖鬥入口閥進入鎖鬥。 鎖鬥集（jí）渣需要借助鎖鬥係統循環水的夾帶和衝擊， 該水流是（shì）從鎖鬥頂（dǐng）部管線進入到蒸汽計量流量（liàng）計， 然後經泵打回激冷室錐底以強製水在激（jī）冷室錐底和鎖鬥之間循環流動。 渣由激冷室（shì）進入鎖鬥後沉澱在（zài）鎖鬥底（dǐ）部，從而使渣水分離，渣通過這種方（fāng）式在給定時間內收集在鎖鬥中，28 min後開始排渣。排渣之前，蒸汽計量流量計管線（xiàn）上的循環閥打開，泵入口閥關閉，使該泵建立自身循環（huán）。鎖鬥入口閥關閉，鎖鬥與激（jī）冷（lěng）室隔離。打開鎖鬥泄壓閥 使 鎖 鬥 泄 壓， 鎖鬥（dòu）泄壓後壓力不得大於（yú） 0.17MPa，然後打開衝洗泄壓管（guǎn）線閥門對泄（xiè）壓管線進行衝洗，15 s 後（hòu）關閉鎖鬥泄壓（yā）閥和衝洗泄壓管線閥門， 隨後在渣池液位（wèi）不大於 50%時打開鎖鬥衝洗閥（fá）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（dòu）出口（kǒu）閥， 鎖鬥（dòu）充滿水後關閉鎖鬥（dòu）衝洗閥， 再打開鎖鬥充壓閥給鎖鬥進行充壓，當（dāng）鎖（suǒ）鬥與氣化爐壓差小於 0.18 MPa 時（shí），打開鎖鬥入口閥關閉鎖鬥充（chōng）壓閥， *後渦（wō）街流量計入口閥打開，泵管線上循環閥（fá）關閉，此（cǐ）時鎖鬥（dòu）進入下一個循（xún）環。
2 蒸汽計（jì）量流量（liàng）計（jì）進、出口管線泄漏（lòu）原因及處理（lǐ）方法（fǎ）
2.1 泄漏（lòu）現象
1） 渦街流量計進、 出口（kǒu）管線泄漏（lòu）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，鎖鬥管線采用的是（shì）楔形流量計，在流量計中間有個楔塊起（qǐ）到截流測（cè）量作用， 因此在流量（liàng）計楔塊處流體產生偏流導致楔塊後（hòu）區（qū）域減薄（báo）泄漏（lòu），後期經（jīng）過幾次補焊維持到備爐檢修。
2） 氣（qì）化爐運行到 4 300 h 左右時，渦街流量（liàng）計進、出口管線的三通、彎頭處頻繁出現泄漏現象，影響了現場環境衛生。
3） 氣化爐（lú）運行到 4 882 h 時，蒸汽計量流量計（jì）出口總閥（fá）後三通出（chū）現漏點， 由於總閥後（hòu）與氣化（huà）爐直接相連接無法（fǎ）帶壓堵漏，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（yī）據
1） 渦街流量計進、出口壓力表（biǎo）指示波動，出口流量波動。
2） 現場泄漏點向外噴出黑水並帶有少量（liàng）固體顆粒。
3） 泄漏量大時可造成氣化爐液位（wèi）下降， 黑水排（pái）放量減小。
4） 運行中的蒸汽計量流量計振動大產生汽蝕現象。
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（zhì）介（jiè）質流速增大，衝刷腐蝕速度加快。
2） 在鎖鬥排渣（zhā）過程中（zhōng）渦街流量計是自身循環，原始開車後將蒸汽計量流量計出口（kǒu）閥門全（quán）部打開，導致自身循（xún）環時吸（xī）入（rù）量不夠， 管（guǎn）線內氣液混合對管線造成汽蝕及衝擊。
3） 渦街流量計出口單向閥（fá）為碳鋼材質， 氣化爐運行 3 000 h 後（hòu）管線（xiàn）內介質將單項閥閥芯衝刷腐蝕（shí）脫落堵塞管線， 因沒有（yǒu）完全堵塞造成的單（dān）向閥後介（jiè）質流向改變（biàn）、流（liú）速增（zēng）大，加（jiā）快對管（guǎn）線衝刷。
2.4 解（jiě）決（jué）措施（shī）
1） 蒸汽計量流量計出（chū）口管線總閥泄漏無法在線（xiàn）處理，導致氣化爐停車。在入氣化爐根部增加 2 台儀表氣動閥門（mén），要求（qiú）每月進行 2 次開、關，防止閥門（mén）出現卡塞現象。 新（xīn）增 2 台儀表氣動閥門（mén）相關參數見（jiàn）表 1。
2） 為了解決泵出口流量計頻繁泄漏以（yǐ）及流量較低不能滿足工藝（yì）需求的（de）問（wèn）題，更換新型流（liú）量計，其相關參數見表 2。 更換後的流量計運行（háng） 4 000 h後未出現泄漏現象。
3） 將蒸汽（qì）計量流量計出口閥門限製流量， 一般（bān）控製在 45～55 m3 ／ h，並能夠滿足氣化爐（lú）下渣順暢。
4） 改造方案。
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（yóu）於 20# 鋼材質能滿足現有工況要求，從（cóng）經濟性方麵考慮， 對原有的閥門、 流量計等繼續使用，原設計的管線材質、管徑（jìng）不變，隻對管線（xiàn）的厚度進行加（jiā）厚（hòu）， 壁厚等（děng）級由原來的（de） SCH120 增加到SCH160。
②由於（yú）管線漏點位（wèi）置按照介質流向均出現在（zài）彎頭後或三通轉（zhuǎn）彎後與（yǔ）直管連接段， 為減（jiǎn）小介質對轉彎處的衝刷， 彎頭改用大曲率半徑的 90°彎 頭：R=3D。
③對原（yuán）有等徑（jìng）三通更換為厚壁三通， 由原來的 NPS4 SCH120 更換為 NPS4 SCH160，通過增加壁厚來延長其使用壽（shòu）命。
④考慮到介質工況， 長時間運（yùn）行可能存在管線堵（dǔ）塞（sāi）情況，從而影響蒸汽計（jì）量流量計出口流量，所以在管線上 20 m 與 40 m 處各增加 1 個三通之路用盲法蘭（lán）堵上， 每次（cì）備爐檢修時對管（guǎn）線進行檢查清洗。
2017 年 9 月， 氣化裝置 3 台氣化爐鎖鬥係統管線改造完畢（bì）。 改造後運行 7 000 h 左右未（wèi）出現（xiàn）鎖鬥管線泄漏現象，保證了氣化爐長周期穩定（dìng）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（suǒ）鬥（dòu）管線進行壁厚檢測，發現管線變薄及時進行預防性補焊（hàn）處理。
2） 定期進行備（bèi）爐檢修（xiū）， 針對鎖鬥係統列出單獨檢修項目，並對管線進行壁厚檢測，發現管線減薄及時更換管線及管件。
3） 鎖鬥係統所有手動閥及程控閥門（mén）備爐檢修期間進行檢查，防止閥門出現內漏現象（xiàng）。
4） 建立管線（xiàn）壁厚定期檢（jiǎn）測台賬， 摸索其規律性變化。
4 建議
蒸汽計量流量計（jì）進、出口管線經過改造，雖有很大改觀，但還應進（jìn）一（yī）步優化（huà）。將渦街流量計電機增加（jiā）變頻裝置， 這樣可以保證泵出（chū）口閥門始終處於全開位置，通過調節（jiē）電機轉速來調節泵出（chū）口流（liú）量，能（néng）減小對泵出口閥門（mén）造成的衝刷損壞（huài）， 還（hái）能保證蒸汽計量流量計再循環時（shí）泵吸入量充足， 防（fáng）止發生汽蝕現（xiàn）象（xiàng），使泵穩定運行。
5 結束語
通過以上改造， 氣化爐運行超過 8 000 h 未出現鎖鬥管線泄漏現象， 目前氣化爐負荷可以達到110%，且運行穩定。