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煤氣化裝置低壓氮氣管網(wǎng)進水液位計的應(yīng)用
發(fā)布時間：2020-09-07 06:53:15??點擊次數(shù)：1924次
摘要：針對煤氣化裝置低壓氮氣管網(wǎng)進水的問題，對存在進水隱患的設(shè)備、管線進行排查，分析低壓氮氣管網(wǎng)進水的原因：事故燒嘴冷卻水槽(V2)底部出水管線投用伴熱后，閥門密封性能降低，出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，導(dǎo)致V2中水滿后進入氮氣水平總管，使氮氣露點升高；進入事故火炬的低壓氮氣流量大且處于流動狀態(tài)，膨脹吸熱引起氮氣溫度降低，導(dǎo)致過飽和的氮氣凝結(jié)出冷凝水。通過切斷進入氮氣管網(wǎng)水源、氮氣水平總管加導(dǎo)淋閥、增加氮氣排放量等措施對進水氮氣管網(wǎng)進行處理有效縮短了進水氮氣管網(wǎng)的干燥時間；同時，對在線分析儀用氮氣管線予以改造，徹底消除了低點積水引起工藝氣在線分析儀故障的隱患。并指出，V2上沒有遠傳液位計的設(shè)計缺陷使得V2液位不能實時監(jiān)控，存在較大的安全隱患。
在煤化工領(lǐng)域，氮氣常常用于裝置中易燃易爆、有毒有害可燃性氣體的置換，或作為設(shè)備密封、保壓和儀表檢測元件的保護及動力氣源，對其含水量有較嚴格的要求，一般要求其含水量控制在2×10－6以下。若運行過程中發(fā)生了氮氣管網(wǎng)進水，會給全廠的安全生產(chǎn)造成威脅，冬季時管網(wǎng)甚至?xí)霈F(xiàn)結(jié)冰堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致氮氣管網(wǎng)癱瘓；當(dāng)遇到突發(fā)情況系統(tǒng)需停車時，氮氣無法用于置換等工藝處理，更是會造成較大的安全隱患，甚至?xí)鹪O(shè)備損壞、著火、爆炸等惡性事故。因此，分析并解決氮氣管網(wǎng)進水的問題具有重要的意義。
2.3.1高壓閃蒸罐上的低壓氮氣管線排查
連接高壓閃蒸罐的低壓氮氣管線上設(shè)計有2道截止閥，全部處于關(guān)閉狀態(tài)，閥體及閥后低壓氮氣管線溫度為2 ℃(高于－6℃的環(huán)境溫度)，遠低于高壓閃蒸罐內(nèi)160℃的介質(zhì)溫度，若此閥門有輕微的內(nèi)漏，氮氣管線內(nèi)就會有CO、H2、NH3等可燃氣體，在X4閥后取樣檢測，結(jié)果顯示，氮氣管線內(nèi)沒有這些可燃氣體。另外，高壓閃蒸罐上低壓氮氣管線入口位于高壓閃蒸罐的液面下方，若有滲漏，則氮氣管線內(nèi)的水會有顏色，而從X4閥后排出的水無色無味、澄清透明，可以判斷高壓閃蒸罐內(nèi)的黑水或高閃氣(含水量為99%)未進入低壓氮氣管網(wǎng)，閥體及閥后氮氣管線的溫度高于環(huán)境溫度是由高壓閃蒸罐的熱輻射引起的。
2.3.2 V2的低壓氮氣管線排查
在事故燒嘴冷卻水槽(V2)內(nèi)，為保持事故狀態(tài)下燒嘴冷卻水的流量，V2頂部用氮氣加壓至0.45MPa，氮氣管道入口位于V2頂部，現(xiàn)場磁翻板液位計顯示V2液位為2.3m(V2罐體總高2.6m)，頂部安全閥SV1的旁路閥、V2補水閥X7及其排水閥XV1、X6均處于關(guān)閉狀態(tài)，X5處于1/2開度狀態(tài)，所以V2壓力與氮氣管網(wǎng)壓力相同。由于V2位于煤氣化裝置的*高點，若V2液位滿，水會在其重力作用下經(jīng)止回閥(內(nèi)漏)和X5閥流入支管1，進而流入氮氣水平總管，而水平總管與各支管呈豎直U形布局，水平總管位于U形布局低點處，因此氮氣水平總管成為積水管，進而導(dǎo)致水平總管內(nèi)的低壓氮氣露點升高(2016年1月30日檢測氮氣露點為－14.8℃)，含水量較大。
關(guān)閉X5閥并斷開X5閥后法蘭發(fā)現(xiàn)，V2液位已滿，有大量水流出，之后以0.03m³/h恒定的流量流出，一方面表明磁翻板液位計LG1已壞，顯示的V2液位數(shù)據(jù)失真；另一方面也體現(xiàn)出了V2沒有設(shè)計遠傳液位計所帶來的安全隱患。于是打開US2、US3、US4、US5閥，均有少量水流出，且水量依次減小；打開X3閥，沒有水流出，表明氮氣水平總管內(nèi)積水不多，不是水平總管內(nèi)充滿水后進入到支管2中的。
V2與工藝氣在線分析儀分別位于支管1和支管2上，由于支管2頂部去事故火炬的氮氣處于流動狀態(tài)(流量在1900m³/h左右)，氮氣水平總管內(nèi)的氮氣在2管道內(nèi)壓力降較大，低壓氮氣膨脹吸熱引起氮氣溫度降低，導(dǎo)致過飽和的氮氣凝結(jié)出冷凝水，順著管壁流下來，積聚在各樓層公用工程站低點導(dǎo)淋處；此外，氮氣流速大也會夾帶一些小液滴，小液滴也會順著管壁流下積聚在每個低點導(dǎo)淋處。
打開US1，發(fā)現(xiàn)US1處管道已經(jīng)堵塞，沒有氮氣、冷凝水排出，采用0.7MPa蒸汽給US1加熱12h，也沒有水和氮氣排出。分析認為，這主要是由于US1位于支管2的*低點，因長期未使用，有大量管道銹渣積累，堵塞了US1處的氮氣管道，使得X4處成為支管2的相對低點，水越積越多，*終經(jīng)X4進入到工藝氣在線分析儀中。
在支管4的各樓層公用工程站低壓氮氣管線低點導(dǎo)淋處未排出水，只有氮氣，這主要是因為在支管4內(nèi)的低壓氮氣沒有流動，無壓力降，氮氣露點沒有升高，沒有形成過飽和氮氣，故沒有凝結(jié)水產(chǎn)生。
3、處理措施
3.1切斷進入氮氣管網(wǎng)的水源
技改后低壓氮氣管網(wǎng)流程如圖1(含虛線部分)所示。X5閥被關(guān)閉，其閥后法蘭被斷開，徹底切斷進入氮氣管網(wǎng)的水源；X7閥后加盲板，以防止X7閥長期使用后密封性能降低而出現(xiàn)內(nèi)漏，并通過增大氮氣的排放量來降低氮氣管網(wǎng)內(nèi)的含水量(2016年1月31日在X4閥后檢測氮氣露點為－17.9℃，表明低壓氮氣中水含量降低，情況有所好轉(zhuǎn))。此外，更換閥門X6、XV1，維修磁翻板液位計LG1，并加強液位計的檢查維護。以上措施徹底消除了氮氣管網(wǎng)進水的隱患。
3.2水平總管加導(dǎo)淋閥
由表2可以看出，2016年2月3日時X4閥后檢測氮氣露點為－17.5℃，表明水平總管內(nèi)還存在水，通過加大氮氣排放量對氮氣管網(wǎng)進行干燥，效果較明顯，但需要較長時間，于是采取在水平總管兩端分別增加導(dǎo)淋閥X1、X2的措施(見圖1中虛線所示部分)增大氮氣流動區(qū)域，以縮短干燥時間。打開X1、X2后排出約6m³的水，排完后X1、X2閥處均出現(xiàn)結(jié)冰堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致X1、X2閥處無氮氣排出，表明氮氣水平總管內(nèi)可能已經(jīng)有冰存在。采用0.7MPa蒸汽對X1、X2閥進行加熱除冰，X1、X2閥得以疏通。
2016年2月4日和2月5日在X4閥后檢測氮氣露點，分別為－23.5℃和－24.2℃，表明氮氣含水量有所降低，但與合格氮氣的露點相差還是較大，當(dāng)X4閥處排出的氮氣溫度、壓力與空分裝置外送氮氣溫度、壓力較接近時，其露點會較接近。
2016年2月6日在X1閥后檢測氮氣的露點為－3.4℃，水含量較X4閥后高，這可能是由于X1閥處氮氣排放量較小，管內(nèi)冰的升華量與氮氣的含水量達到平衡，而支管2的氮氣排放量較大，故含水量降低。這表明，需要長時間保持低壓氮氣管網(wǎng)較大的氮氣排放量，才能將氮氣干燥至合格(露點降至－71.4℃)。
2016年2月14日在X4閥處檢測氮氣的露點為－71.4℃，與空分裝置外送氮氣的露點一樣，表明低壓氮氣管網(wǎng)中的水已經(jīng)完全排出。
3.3更改工藝氣在線分析儀用氮氣管線
將工藝氣在線分析儀用氮氣由原從X4閥后引出改為從X3閥后引出(見圖1中虛線所示部分)，同時在X3閥后進工藝氣在線分析儀前的低點增加導(dǎo)淋，便于吹掃排氣或排水，從而徹底消除因X4閥位于低點易積水、引起工藝氣在線分析儀故障的隱患。
4、結(jié)論
(1) 通過對低壓氮氣管網(wǎng)的分析、排查得知，V2出水閥門(X6、XV1)內(nèi)漏導(dǎo)致V2滿液后水經(jīng)X5閥進入了低壓氮氣水平總管，使氮氣露點升高。
(2) 支管2中維持事故火炬壓力的氮氣流量大，壓力降較大，低壓氮氣膨脹吸熱引起其溫度降低，從而使過飽和氮氣凝結(jié)出冷凝水，大量積聚的水進入到工藝氣在線分析儀后使其發(fā)生了故障。(3) 通過采取切斷水源、增大氮氣排放量、水平總管上增加排放導(dǎo)淋等措施，使進水氮氣管網(wǎng)的干燥時間得到縮短，氮氣露點從*高－3.4℃降至－71.4℃的合格值。
(4) 對工藝氣在線分析儀用氮氣管線進行了改造，其進水風(fēng)險大大降低。
(5) V2上沒有遠傳液位計的設(shè)計缺陷導(dǎo)致V2液位不能實時監(jiān)控，存在較大的安全隱患。
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