磁翻板液位計在低壓氮氣管網(wǎng)進(jìn)水系統(tǒng)中的改造應(yīng)用

日期：2017-06-14 來源：作者：

［摘要］針對煤氣化裝置低壓氮氣管網(wǎng)進(jìn)水的問題，對存在進(jìn)水隱患的設(shè)備、管線進(jìn)行排查，分析低壓氮氣管網(wǎng)進(jìn)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(jìn)入氮氣水平總管，使氮氣露點升高; 進(jìn)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(jìn)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(jìn)水氮氣管網(wǎng)進(jìn)行處理有效縮短了進(jìn)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(yuǎn)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(hù)及動力氣源，對其含水量有較嚴(yán)格的要求，一般要求其含水量控制在 2 ×10－6 以下。若運(yùn)行過程中發(fā)生了氮氣管網(wǎng)進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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、H 2 、NH 3 等可燃?xì)怏w，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?xì)怏w。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(jìn)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. 45 MPa，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. 3 m (V2 罐體總高 2. 6 m)，頂部安全閥 SV1 的旁路閥、V2 補(bǔ)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zui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(jìn)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(jìn)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. 03 m 3 /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(yuǎn)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(jìn)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 1 900 m 3 /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. 7 MPa 蒸汽給 US1加熱12 h，也沒有水和氮氣排出。分析認(rèn)為，這主要是由于 US1 位于支管 2 的zui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，zui終經(jīng) X4 進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)液位計的檢查維護(hù)。以上措施徹底消除了氮氣管網(wǎng)進(jìn)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(jìn)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 6 m 3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. 7 MPa 蒸汽對 X1、X2 閥進(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)水氮氣管網(wǎng)的干燥時間得到縮短，氮氣露點從zui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(jìn)行了改造，其進(jìn)水風(fēng)險大大降低。

(5) V2 上沒有遠(yuǎn)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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