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远传液位计在气化炉装置测量中产生的问题分析及防范措施

 【 气化炉为水煤浆气化工艺的核心设备 , 合成气在气化炉的激冷室内完成降温、除灰、增湿。气化炉装置液位测量仪表的可靠性直接影响到气化炉的安全运行 , 本文对可能影响测量的因素进行分析 , 从远传液位计的选型、安装、日常维护、等方面进行阐述 , 并对取压装置进行了改造 , 延长了远传液位计的使用寿命 , 减少了员工的劳动强度 , 既满足装置长周期运行需要 ,又达到节约维修费用的目的。
 
        气化炉为水煤浆气化工艺的核心设备。合成气在气化炉激冷室内完成降温、除灰、增湿 , 气化炉急冷室内的激冷水要保持一定水位 , 不仅满足合成气降温的需要 , 还保证下降管免受高温气体带来的热变形 , 因此气化炉装置液位计运行的可靠性直接影响到气化炉的安全运行 , 是十分重要的控制仪表。
 
一、气化炉装置液位计问题及原因分析
(一)结垢及渣堵
        粗合成气和熔融态灰渣进入激冷室的水浴中 , 激冷室水中含有大量灰渣介质 , 长期在下法兰取压管路及测量膜盒表面沉积 , 致使测量出现失准。为减少渣堵影响 , 原始设计时将气化炉液位下法兰取压管路倾斜 45° , 并在远传差压变送器选型时增加冲洗水装置。冲洗水由测量膜盒与工艺法兰连接处上部管路引入 , 采用气化装置除氧水泵供水 , 压力约 8.5 MPa 左右。为了提高冲洗效果 , 一般不对该冲洗水进行减压。冲洗水的压力、流量的大小对冲洗效果有一定的影响,在冲洗时一般不采用连续冲洗 , 可根据液位计工作情况进行 , 也可以定期冲洗 ( 一般一周一次 ), 冲洗前将气化炉液位计联锁进行解除,防止冲洗过程中液位显示波动过大造成气化炉跳车。
 
(二)测量膜盒冲蚀
        由于冲洗水压力较高 , 不论采用连续冲洗还是定期冲洗 ,冲洗水接头喷出的高压水柱 , 对膜盒表面进行切割 , 轻者产生线状凹痕 , 重者将膜盒割裂开 , 造成膜盒损坏 , 造成致使液位计无法显示。
 
(三)冲洗水接头漏
        变送器厂家提供的冲洗水接头 , 在气化炉运行期间 , 由于振动、腐蚀及热胀冷缩等 , 容易造成接头松动 , 产生泄漏 , 需要日常紧固处理。但接头位于测量膜盒装置与工艺法兰之间 ,空间小不便于紧固 , 可根据现场实际情况加长接头尺寸 , 便于紧固。同时接头处由于系统长周期运行腐蚀 , 强度降低 , 有时会出现断裂现象,且由于测量介质较差的原因 , 与气化炉连接的工艺根部阀一般不能完全关闭 , 导致大量高温黑水泄漏被迫停车处理。因此,每次进行气化炉例检时,要对冲洗装置进行检查,发现问题及时处理。
 
(四)膜盒腐蚀
        膜盒材质一般为 316 不锈钢。不锈钢耐腐蚀性能较好,主要由于在不锈钢的表面形成看不见的氧化膜 , 使其发生钝态。该钝化膜的形成是不锈钢暴露在大气中与氧反应 , 或是与其他含氧的环境接触的结果。如果钝化膜被破坏 , 不锈钢材质将继续被腐蚀。在很多情况下 , 钝化膜仅仅在金属表面局部被破坏 ,形成细小的孔或凹坑 , 产生无规律分布的小坑状腐蚀点,长时间会造成泄漏。同时激冷室内黑水含有 Cl - 离子等 , 在 270℃
左右温度下产生点蚀 , 极易造成膜盒腐蚀泄漏。
 
(五)膜盒氢脆
        气化炉中含有 H 2 , 在高温、高压下 , 易造成氢脆现象。H 2不是腐蚀性介质 , 但有很强的渗透性。氢分子很小 , 会进入金属的晶体格内 , 使金属鼓泡 , 也称“氢脆”( 不同的金属由于其内在结构不一样 , 氢脆现象会有所不同 )。变送器传感器膜片厚约 0.1 mm, 严重的会造成膜片破裂。材质为哈氏合金或 316L 等的膜片非常容易发生渗透 , 产生破裂。
 
(六)高温及真空环境
在气化炉烘炉阶段 , 开工抽引器使气化炉内达到一定的负压。这时变送器膜盒内处于真空状态。在变送器中 , 为了传递被测介质的压力 , 其填充介质要求膨胀系数小、无腐蚀、有不可压缩性及耐高温的特性。其隔离膜片具有耐腐蚀性 ,且刚度小,变送器在高温环境 , 氟油体积会发生膨胀 , 则膨胀产生的附加压强使远传隔离膜片发生变形。再加上真空环境 ,远传隔离膜片向外凸出 , 膜片变形使测量不准 , 影响变送器的正常使用。
 
二、气化炉装置液位计防治对策分析
        (一)激冷室内工况复杂 , 工艺条件非常苛刻 , 对远传液位计本体性能要求极高 , 所以在远传液位计采购时,对其技术要求为耐高温、高压、防氢、防真空、防腐蚀、带冲洗等。防真空设计膜片进行全焊接 , 即毛细管到法兰的连接处、膜头到毛细管连接处全部进行焊接 ; 防高温设计即膜盒充填液要选择相应的耐高温充填液。为了防止产生析氢腐蚀 , 变送器采用了镀金膜片变送器 , 可以减少变送器由于氢渗透频繁损坏现象 , 镀金膜片一般采用高温长时间烧结工艺 , 使得金质膜层均匀化、金质膜层无应力 , 从而显著降低了氢扩散效应 , 大大延长了使用周期。
 
        (二)只是单纯提高变送器本体性能还远远不够 , 为此 ,借鉴连通器原理 , 在气化炉原测量取压口处增加一台平衡筒 ,平衡筒体采用 3 寸材质 316 不锈钢管制成 , 与工艺阀门出口法兰连接采用 2 寸材质 316 不锈钢管 , 考虑到对管路的疏通 , 正对取压口处增加 1/2 寸冲洗水管进行定期冲洗 , 筒体上端使用盲法兰密封 , 下端增加排污阀,变送器连接法兰与原取压口为90°方向焊接。增加平衡筒后 , 冲洗水长期或短期使用都不会对膜盒进行冲蚀 , 同时冲洗水相对较为干净 , 少量冲洗水可以使下测量膜盒接液部分变得相对清洁 , 同时接液部分温度明显降低 ( 激冷室内液体约 270℃ , 冲洗水温度约 110℃ ), 使膜盒内氟油工作温度相对较低 , 即降低了液体 Cl- 离子等对膜盒的腐蚀 , 又减少了接头部分由于温变大易泄漏的问题。
 
        (三)针对真空环境 , 除在采购时技术要求在真空场合使用外 , 同时还要保证在工艺烘炉时 , 关闭远传液位计与气化炉连接的工艺阀门 , 尽量避免在真空场合使用,工艺人员可以根据现场就地磁翻板液位计观察液位 , 确保正常烘炉,延长远传液位计的使用寿命。
 
三、常见引起远传液位计不准的其他故障及处理
        (一)根部阀故障
        装置开车期间,气化炉液位计显示不准确,现场冲洗无效果,停车后拆检液位计校验合格,检查发现根部阀故障,旋转根部阀手轮,阀球不动作,根部阀处于全关位,造成液位计显示不准。处理方法为气化炉例检时进行更换阀门。
        (二)取压管堵
        由于气化炉装置中的激冷水是含有大量灰渣的黑水 ,如果不定期对气化炉远传液位计进行冲洗,取压管容易堵,造成指示不准确。处理方法为开车期间严格实行气化炉远传液位计的定期冲洗制度。同时停车期间要做好平衡筒及取压管的清洗疏通工作,确保顺畅。
        (三)投料后出现漏点
        由于安装时紧固不到位,投料后取压口处出现漏点。处理方法关闭气化炉液位根部阀,紧固漏点法兰,必要时更换垫片,如根部阀无法关闭时进行带压堵漏或进行停车处理。
 
四、结束语
        气化炉装置的液位是一个十分重要的控制参数,直接影响到气化炉的安全运行。通过上述对气化炉远传液位计的问题分析和防范措施的落实,延长了液位计的使用性能和寿命,降低了维修费用,也为气化装置的安全稳定长周期运行提供了重要依据。
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