空氣流量計進出（chū）口管線泄漏原因分析及處理
點（diǎn）擊次數：2401 發布（bù）時間：2021-01-08 05:32:34
摘要：水煤漿氣化爐（lú）空氣流量計進、出口管線在運（yùn）行中因泄漏問題造成氣化爐停車，針對泄漏問題進行分析，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（dá）到 110%，且運（yùn）行穩定。
中海石油華鶴煤化有限公司（sī）氣化裝置采用水煤漿加壓氣化技術（shù）， 水煤漿與氧氣通過三流式燒嘴進入（rù）氣化（huà）爐， 在（zài）氣化爐燃燒室裏發生部分氧化（huà）反應後產生的粗渣進入鎖鬥（dòu）進行 28 min 的集渣，然後通過（guò）鎖鬥（dòu）自身（shēn）邏輯程序排放到渣池。 流量計入口介質來自鎖鬥頂部， 在排渣期間通過自身循環運行， 集渣時鎖鬥頂部介質與氣化爐底部（bù）介（jiè）質進行（háng）循環，從（cóng）而導致空氣流量計進、出口管線長時間磨（mó）損衝刷後（hòu）出現泄漏（lòu）。
1 鎖鬥係統流程
氣化爐內反應產（chǎn）生的粗渣及（jí）少量沒有燃燒的碳沉降在激冷室底部（bù），通過鎖鬥安全閥、鎖鬥入口閥進入鎖（suǒ）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（xiàn）進入到流量計， 然後經泵打回激（jī）冷室錐底以強製水在激冷室錐底和鎖鬥之間循環流動。 渣由激冷室進入鎖鬥後沉澱在鎖鬥底部，從而（ér）使渣水分離，渣通過這種方（fāng）式在給定（dìng）時間內收集（jí）在鎖鬥（dòu）中，28 min後開始排渣。排渣之（zhī）前，空氣流量計管線上的循環閥打開，泵入口閥（fá）關閉，使該（gāi）泵建立自（zì）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（dòu） 泄 壓， 鎖鬥泄壓後壓力（lì）不得大於 0.17MPa，然後（hòu）打開衝洗泄（xiè）壓管線閥門對（duì）泄（xiè）壓管線進行衝洗（xǐ），15 s 後關閉鎖鬥（dòu）泄壓閥和衝洗（xǐ）泄壓管線閥（fá）門， 隨後在（zài）渣池液位不大於 50%時打開鎖（suǒ）鬥衝洗閥和鎖鬥（dòu）出口閥，渣排入渣池。當鎖（suǒ）鬥衝洗水罐液位小於 35%時關閉鎖鬥出口閥， 鎖鬥充滿水後（hòu）關閉鎖鬥衝洗閥， 再打開鎖鬥充壓閥給鎖鬥進行充壓，當鎖鬥與氣化爐壓差小於 0.18 MPa 時，打開鎖鬥入口閥關閉鎖鬥充壓閥， *後流量計入口閥打開，泵管（guǎn）線上循（xún）環閥關閉，此時鎖鬥進入下一個循環。
2 空氣流量計進、出口管線泄漏原因（yīn）及處理方法
2.1 泄漏（lòu）現象（xiàng）
1） 流量計進、 出口管線泄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，鎖鬥管線采用的（de）是楔形流量計，在流量計中間有個楔（xiē）塊起到截流（liú）測量作用， 因此在流量計楔塊（kuài）處流體產（chǎn）生偏流（liú）導致楔塊後（hòu）區域減薄泄漏，後期經過幾次補焊維持到（dào）備爐檢修。
2） 氣化爐運行到 4 300 h 左右時，流量計進、出口管線的三通、彎頭處頻繁出現（xiàn）泄漏現象，影響了現場環境衛生。
3） 氣化爐運行到 4 882 h 時，空氣流量計出口總（zǒng）閥後三通出現漏（lòu）點， 由於總閥後（hòu）與氣化爐直接相連接無法帶壓堵漏，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 泄漏判斷依據
1） 流量計進、出（chū）口壓力表指示波動，出口流量波動。
2） 現場泄漏點向外噴出黑水並帶有少量固體顆粒。
3） 泄漏量大時可造成氣化爐液位下降， 黑水排（pái）放量（liàng）減小。
4） 運行中的空氣流量（liàng）計振（zhèn）動大產生汽蝕現象（xiàng）。
2.3 原因分（fèn）析
1） 原始（shǐ）設計管線厚度較薄， 選用 90°彎頭，故導致介質流速增大，衝（chōng）刷腐蝕速度加快。
2） 在鎖鬥排渣過程中流量計（jì）是自身循環，原始開車後將流量計出（chū）口閥（fá）門全部打開，導致（zhì）自身循環時吸（xī）入量不夠， 管線內氣液混合對管線造成汽蝕及衝擊。
3） 流量計出口單向閥為（wéi）碳（tàn）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）蝕脫落堵塞管線， 因沒有完全堵塞造成的單（dān）向閥後介質流向改變（biàn）、流速增大，加快對管線衝刷。
2.4 解決措施
1） 空氣流量計出口管線（xiàn）總閥泄漏無法（fǎ）在線處理，導致氣化爐停車。在入氣化爐根部增加 2 台儀表氣動閥門，要（yào）求每月進（jìn）行 2 次開、關，防止閥（fá）門出現卡塞現象。 新增 2 台儀表氣動閥門相關參數見表（biǎo） 1。
2） 為了解決泵（bèng）出口流量計頻繁泄漏以及流量較低不能滿足工藝需求的問題，更換新型流量（liàng）計，其相（xiàng）關參數見表（biǎo） 2。 更換後（hòu）的流量計運（yùn）行 4 000 h後未（wèi）出現泄漏現象。
3） 將空氣流量計出口閥門限製流量， 一般控製在 45～55 m3 ／ h，並能夠滿足氣化爐（lú）下渣順（shùn）暢。
4） 改造方（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# 鋼材質能滿足現有工況要求，從經濟性方麵考慮， 對原有的閥門、 流量計等繼續（xù）使用，原設計的管線材質、管（guǎn）徑不變，隻（zhī）對管線的厚度進（jìn）行加厚， 壁厚等級由原來的 SCH120 增加（jiā）到SCH160。
②由（yóu）於管線漏點位置按照介質（zhì）流向（xiàng）均（jun1）出現在（zài）彎頭後（hòu）或三通轉彎後與直管（guǎn）連（lián）接段， 為減小介質（zhì）對轉彎處的衝刷， 彎頭改（gǎi）用大曲率（lǜ）半徑的 90°彎 頭：R=3D。
③對原有等（děng）徑三通更（gèng）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命。
④考慮到介質工況， 長時間運行可能存在管線堵塞（sāi）情況，從而影響（xiǎng）空氣流量計出口流量，所（suǒ）以在管線上（shàng） 20 m 與（yǔ） 40 m 處（chù）各（gè）增加 1 個三（sān）通之路用盲法蘭堵上， 每次備爐檢修時對（duì）管（guǎn）線進行檢（jiǎn）查清洗。
2017 年 9 月（yuè）， 氣化裝（zhuāng）置（zhì） 3 台氣化爐鎖鬥係統管線改造完（wán）畢。 改造後（hòu）運行 7 000 h 左右未出現鎖鬥管線泄漏現象，保證了氣化爐長周期穩定運行。
3 鎖鬥（dòu）管線（xiàn）泄漏預防（fáng）措施（shī）
1） 氣化（huà）爐運行中， 定期對鎖鬥管線進行壁厚檢測，發現管線（xiàn）變薄及時進（jìn）行預防性補焊處理。
2） 定期進行備爐檢修（xiū）， 針對鎖鬥（dòu）係統列出單獨檢（jiǎn）修項目，並對管線進行壁厚檢測，發現管線減薄及時（shí）更換管線及管（guǎn）件。
3） 鎖鬥係統所有（yǒu）手動閥及程控閥門備爐檢修期間（jiān）進行檢查，防止閥門出現內漏現象。
4） 建立管線壁厚定期（qī）檢測台賬， 摸索（suǒ）其規律性變化。
4 建議
流量計進、出口管線經過改造（zào），雖有很大改觀，但還應（yīng）進一步優（yōu）化。將流量計電機增加變頻裝置， 這樣（yàng）可以保證泵出口（kǒu）閥門始終處（chù）於全開位置，通過調節電機轉速（sù）來調節泵出口流量，能減小對泵出口閥門造成的衝（chōng）刷損壞， 還能（néng）保證空氣流量計（jì）再循環時泵吸入量充足， 防止發（fā）生汽蝕現象，使（shǐ）泵穩定運行。
5 結束語
通過以上改造（zào）， 氣化爐運行超（chāo）過 8 000 h 未出現鎖鬥管線泄漏現象， 目前氣（qì）化爐負荷可以達（dá）到110%，且運行穩定。
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1 鎖鬥係統流程
氣化爐內反應產（chǎn）生的粗渣及（jí）少量沒有燃燒的碳沉降在激冷室底部（bù），通過鎖鬥安全閥、鎖鬥入口閥進入鎖（suǒ）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（xiàn）進入到流量計， 然後經泵打回激（jī）冷室錐底以強製水在激冷室錐底和鎖鬥之間循環流動。 渣由激冷室進入鎖鬥後沉澱在鎖鬥底部，從而（ér）使渣水分離，渣通過這種方（fāng）式在給定（dìng）時間內收集（jí）在鎖鬥（dòu）中，28 min後開始排渣。排渣之（zhī）前，空氣流量計管線上的循環閥打開，泵入口閥（fá）關閉，使該（gāi）泵建立自（zì）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（dòu） 泄 壓， 鎖鬥泄壓後壓力（lì）不得大於 0.17MPa，然後（hòu）打開衝洗泄（xiè）壓管線閥門對（duì）泄（xiè）壓管線進行衝洗（xǐ），15 s 後關閉鎖鬥（dòu）泄壓閥和衝洗（xǐ）泄壓管線閥（fá）門， 隨後在（zài）渣池液位不大於 50%時打開鎖（suǒ）鬥衝洗閥和鎖鬥（dòu）出口閥，渣排入渣池。當鎖（suǒ）鬥衝洗水罐液位小於 35%時關閉鎖鬥出口閥， 鎖鬥充滿水後（hòu）關閉鎖鬥衝洗閥， 再打開鎖鬥充壓閥給鎖鬥進行充壓，當鎖鬥與氣化爐壓差小於 0.18 MPa 時，打開鎖鬥入口閥關閉鎖鬥充壓閥， *後流量計入口閥打開，泵管（guǎn）線上循（xún）環閥關閉，此時鎖鬥進入下一個循環。
2 空氣流量計進、出口管線泄漏原因（yīn）及處理方法
2.1 泄漏（lòu）現象（xiàng）
1） 流量計進、 出口管線泄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，鎖鬥管線采用的（de）是楔形流量計，在流量計中間有個楔（xiē）塊起到截流（liú）測量作用， 因此在流量計楔塊（kuài）處流體產（chǎn）生偏流（liú）導致楔塊後（hòu）區域減薄泄漏，後期經過幾次補焊維持到（dào）備爐檢修。
2） 氣化爐運行到 4 300 h 左右時，流量計進、出口管線的三通、彎頭處頻繁出現（xiàn）泄漏現象，影響了現場環境衛生。
3） 氣化爐運行到 4 882 h 時，空氣流量計出口總（zǒng）閥後三通出現漏（lòu）點， 由於總閥後（hòu）與氣化爐直接相連接無法帶壓堵漏，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 泄漏判斷依據
1） 流量計進、出（chū）口壓力表指示波動，出口流量波動。
2） 現場泄漏點向外噴出黑水並帶有少量固體顆粒。
3） 泄漏量大時可造成氣化爐液位下降， 黑水排（pái）放量（liàng）減小。
4） 運行中的空氣流量（liàng）計振（zhèn）動大產生汽蝕現象（xiàng）。
2.3 原因分（fèn）析
1） 原始（shǐ）設計管線厚度較薄， 選用 90°彎頭，故導致介質流速增大，衝（chōng）刷腐蝕速度加快。
2） 在鎖鬥排渣過程中流量計（jì）是自身循環，原始開車後將流量計出（chū）口閥（fá）門全部打開，導致（zhì）自身循環時吸（xī）入量不夠， 管線內氣液混合對管線造成汽蝕及衝擊。
3） 流量計出口單向閥為（wéi）碳（tàn）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）蝕脫落堵塞管線， 因沒有完全堵塞造成的單（dān）向閥後介質流向改變（biàn）、流速增大，加快對管線衝刷。
2.4 解決措施
1） 空氣流量計出口管線（xiàn）總閥泄漏無法（fǎ）在線處理，導致氣化爐停車。在入氣化爐根部增加 2 台儀表氣動閥門，要（yào）求每月進（jìn）行 2 次開、關，防止閥（fá）門出現卡塞現象。 新增 2 台儀表氣動閥門相關參數見表（biǎo） 1。
2） 為了解決泵（bèng）出口流量計頻繁泄漏以及流量較低不能滿足工藝需求的問題，更換新型流量（liàng）計，其相（xiàng）關參數見表（biǎo） 2。 更換後（hòu）的流量計運（yùn）行 4 000 h後未（wèi）出現泄漏現象。
3） 將空氣流量計出口閥門限製流量， 一般控製在 45～55 m3 ／ h，並能夠滿足氣化爐（lú）下渣順（shùn）暢。
4） 改造方（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# 鋼材質能滿足現有工況要求，從經濟性方麵考慮， 對原有的閥門、 流量計等繼續（xù）使用，原設計的管線材質、管（guǎn）徑不變，隻（zhī）對管線的厚度進（jìn）行加厚， 壁厚等級由原來的 SCH120 增加（jiā）到SCH160。
②由（yóu）於管線漏點位置按照介質（zhì）流向（xiàng）均（jun1）出現在（zài）彎頭後（hòu）或三通轉彎後與直管（guǎn）連（lián）接段， 為減小介質（zhì）對轉彎處的衝刷， 彎頭改（gǎi）用大曲率（lǜ）半徑的 90°彎 頭：R=3D。
③對原有等（děng）徑三通更（gèng）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命。
④考慮到介質工況， 長時間運行可能存在管線堵塞（sāi）情況，從而影響（xiǎng）空氣流量計出口流量，所（suǒ）以在管線上（shàng） 20 m 與（yǔ） 40 m 處（chù）各（gè）增加 1 個三（sān）通之路用盲法蘭堵上， 每次備爐檢修時對（duì）管（guǎn）線進行檢（jiǎn）查清洗。
2017 年 9 月（yuè）， 氣化裝（zhuāng）置（zhì） 3 台氣化爐鎖鬥係統管線改造完（wán）畢。 改造後（hòu）運行 7 000 h 左右未出現鎖鬥管線泄漏現象，保證了氣化爐長周期穩定運行。
3 鎖鬥（dòu）管線（xiàn）泄漏預防（fáng）措施（shī）
1） 氣化（huà）爐運行中， 定期對鎖鬥管線進行壁厚檢測，發現管線（xiàn）變薄及時進（jìn）行預防性補焊處理。
2） 定期進行備爐檢修（xiū）， 針對鎖鬥（dòu）係統列出單獨檢（jiǎn）修項目，並對管線進行壁厚檢測，發現管線減薄及時（shí）更換管線及管（guǎn）件。
3） 鎖鬥係統所有（yǒu）手動閥及程控閥門備爐檢修期間（jiān）進行檢查，防止閥門出現內漏現象。
4） 建立管線壁厚定期（qī）檢測台賬， 摸索（suǒ）其規律性變化。
4 建議
流量計進、出口管線經過改造（zào），雖有很大改觀，但還應（yīng）進一步優（yōu）化。將流量計電機增加變頻裝置， 這樣（yàng）可以保證泵出口（kǒu）閥門始終處（chù）於全開位置，通過調節電機轉速（sù）來調節泵出口流量，能減小對泵出口閥門造成的衝（chōng）刷損壞， 還能（néng）保證空氣流量計（jì）再循環時泵吸入量充足， 防止發（fā）生汽蝕現象，使（shǐ）泵穩定運行。
5 結束語
通過以上改造（zào）， 氣化爐運行超（chāo）過 8 000 h 未出現鎖鬥管線泄漏現象， 目前氣（qì）化爐負荷可以達（dá）到110%，且運行穩定。
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