蒸汽管道（dào）流量計進出（chū）口（kǒu）管線泄漏原因分析及處理

摘要：水煤漿氣化爐（lú）渦街流量計進（jìn）、出口管線在運行中（zhōng）因（yīn）泄漏問（wèn）題造成氣化爐停車，針對泄漏問題進行分析，並提出改造措施，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 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（méi）漿加壓氣化技術， 水煤漿與氧氣通過三流式燒嘴進入（rù）氣化爐， 在氣化爐燃（rán）燒室裏（lǐ）發生部分氧化反應後產生的粗（cū）渣進入鎖鬥進行 28 min 的集渣，然後通過鎖鬥自（zì）身邏輯程序（xù）排放到渣池。 蒸汽管道流量計（jì）入口介質來（lái）自鎖（suǒ）鬥頂部， 在排渣期間通過自身循環運行， 集渣時鎖鬥頂部（bù）介質與氣化爐底部介質進行循環，從而導致渦街流量計進、出口管線長時間磨損衝（chōng）刷後出現泄漏。
1 鎖鬥係統流程
氣化爐（lú）內反應產生的粗渣及少量（liàng）沒有燃（rán）燒的碳沉降在（zài）激冷室底部，通過鎖鬥（dòu）安全閥、鎖鬥入口閥進（jìn）入鎖鬥。 鎖鬥集渣需要借助（zhù）鎖鬥係統循環水的夾帶和衝擊， 該水（shuǐ）流是從鎖鬥頂部管線進入到（dào）蒸汽管道流量計， 然後經泵打回激冷室錐底（dǐ）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（bù），從而（ér）使（shǐ）渣水分離，渣通過這種方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（zhēng）汽管道流量計管線上的循環閥打開，泵入口閥（fá）關閉，使該泵建立自身循環。鎖鬥入口閥（fá）關閉，鎖鬥與激冷室隔離。打開鎖鬥泄壓閥 使 鎖 鬥 泄 壓， 鎖（suǒ）鬥（dòu）泄壓後壓力不得大於 0.17MPa，然後打開（kāi）衝洗泄壓管線閥門對泄壓（yā）管線進行（háng）衝洗，15 s 後關閉鎖鬥泄壓閥和衝洗泄壓管線閥門， 隨後在渣池（chí）液位不大於 50%時打開鎖鬥衝洗閥和鎖鬥出口閥，渣排入（rù）渣池。當鎖鬥衝洗水（shuǐ）罐液位小於 35%時關閉鎖鬥（dòu）出口閥， 鎖鬥充滿水後（hòu）關閉鎖（suǒ）鬥衝洗閥， 再打（dǎ）開鎖鬥（dòu）充（chōng）壓閥給鎖鬥進行充壓，當鎖鬥與氣化（huà）爐壓差小於 0.18 MPa 時，打開鎖鬥入口（kǒu）閥關閉鎖鬥充壓閥， *後渦街流量計入口閥打開，泵管線（xiàn）上循環閥關閉，此時鎖鬥進（jìn）入下一個循環。
2 蒸汽管道流量計進、出口管線泄漏原因及處理方法
2.1 泄漏現象
1） 渦街流量（liàng）計進、 出口管線泄漏出現在氣化爐運行 3 500 h 左右時， *先出（chū）現漏點位置是泵出口流量計處，鎖（suǒ）鬥管（guǎn）線采用的是楔形流量計（jì），在流量計中間有個楔塊起到（dào）截流測量作用， 因此在流量計楔塊處流體（tǐ）產生偏流導致楔（xiē）塊後（hòu）區域減薄泄漏，後期經過幾次補焊維持（chí）到備爐檢修。
2） 氣化爐運行到 4 300 h 左右（yòu）時，渦街流量計進、出口管（guǎn）線的三通、彎頭處頻繁出（chū）現泄漏（lòu）現象，影響了現場環境衛生。
3） 氣化爐運行到 4 882 h 時，蒸汽管道流量（liàng）計出口總閥後（hòu）三通出現漏點， 由於總閥後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（xiè）漏導致氣化爐（lú）停車 2 次。
2.2 泄漏判斷依據
1） 渦街流量計進、出口壓力表指示波動，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（dà）時可造成氣化爐液位下降， 黑水排放量減小。
4） 運行中的蒸汽管道流量計振動大產生汽蝕現象。
2.3 原因分（fèn）析
1） 原始設計管線（xiàn）厚度較薄， 選用（yòng） 90°彎（wān）頭，故導致介質流速增大，衝刷腐蝕速（sù）度加（jiā）快。
2） 在鎖鬥排渣過程中渦街（jiē）流量計是自身（shēn）循環，原始開車後將蒸汽管道流量計出口閥門全（quán）部打開，導致自身循環時吸入量不夠， 管（guǎn）線內氣液混合對（duì）管線（xiàn）造成汽蝕（shí）及衝擊。
3） 渦（wō）街流量計出口單向閥為碳鋼材質， 氣（qì）化爐運行 3 000 h 後管線內介質將單（dān）項閥閥芯衝刷腐蝕脫落堵塞管線， 因沒有完全堵塞造成的單向閥後介質流（liú）向改變、流速（sù）增（zēng）大，加快對管線衝刷。
2.4 解決措施
1） 蒸（zhēng）汽管道流量計出口管線總閥泄漏無（wú）法在線（xiàn）處理，導致（zhì）氣（qì）化（huà）爐停車。在入（rù）氣化爐根部增加 2 台儀（yí）表氣動閥門，要求每月進行 2 次開、關，防止閥門出現卡塞現象。 新增 2 台儀表氣（qì）動閥門相關參數見表 1。

2） 為了解決泵出口流量計頻繁泄漏（lòu）以及（jí）流量（liàng）較低不能滿足（zú）工藝需求（qiú）的（de）問題，更換新型流（liú）量計，其相關參（cān）數見表 2。 更換後的流量計運行 4 000 h後未出現泄漏現象。

3） 將蒸汽管道流量計出口閥門限製流量， 一（yī）般（bān）控製在 45～55 m3 ／ h，並能夠滿足氣（qì）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 20#。
①由於 20# 鋼材質能（néng）滿足現有（yǒu）工況（kuàng）要求，從經（jīng）濟性方麵考慮， 對原有（yǒu）的閥門、 流量計等繼續使用，原設（shè）計的管線（xiàn）材質、管徑（jìng）不變，隻對管線的厚度進行加厚， 壁厚等級由（yóu）原來的 SCH120 增（zēng）加到SCH160。
②由於管線漏點位置按照介（jiè）質（zhì）流向均出現在彎頭後或三通轉彎後與直管（guǎn）連接（jiē）段， 為減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對原有等徑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（bì）厚來延長其使用壽命。
④考慮到介（jiè）質工況（kuàng）， 長（zhǎng）時間運行可能存在（zài）管線堵塞情況，從而影響蒸汽管道流量計出口流量，所以在管線上 20 m 與 40 m 處各增加 1 個三通（tōng）之路用盲法蘭堵上， 每次備爐檢（jiǎn）修時對管線進（jìn）行檢查清洗。
2017 年 9 月， 氣化裝置 3 台氣化爐鎖（suǒ）鬥係統管線改（gǎi）造完畢。 改造後運行 7 000 h 左右未出現鎖鬥管線泄漏現象，保證了氣化爐長（zhǎng）周期穩定（dìng）運行。
3 鎖鬥管線泄漏預防措施
1） 氣化爐運行中， 定期對鎖（suǒ）鬥管線進行壁厚檢測，發（fā）現管線變薄及時進行預防（fáng）性（xìng）補焊處理。
2） 定期進行備爐檢修， 針對鎖鬥係統列出（chū）單獨檢修項（xiàng）目（mù），並對管線進行（háng）壁厚（hòu）檢（jiǎn）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（fá）及程控閥門備爐檢修期間進行檢查，防止（zhǐ）閥門出現內漏現象。
4） 建立管（guǎn）線壁厚（hòu）定期檢測（cè）台賬（zhàng）， 摸索其規律性變化。
4 建議
蒸汽管道流量計進、出口管線經過改造，雖有很大改觀（guān），但還應進（jìn）一步優（yōu）化。將渦街（jiē）流量計電（diàn）機增加變頻裝置， 這樣（yàng）可以保證泵出口閥門始終處於全開位（wèi）置，通過調節電機轉（zhuǎn）速來調節泵出口流量，能（néng）減（jiǎn）小對泵出口閥（fá）門造成（chéng）的衝刷損（sǔn）壞， 還能保證蒸汽管道流量計再循環時泵（bèng）吸入量充足， 防止發生（shēng）汽蝕現象，使泵穩（wěn）定運行。
5 結束語（yǔ）
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（yùn）行穩（wěn）定。

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