分析防腐磁翻板液位計裝置運行風險及管控措施

 

    摘要：防腐磁翻板液位計廣泛應用于氣田內部原料氣脫水，以實現含硫天然氣干氣輸送，保護輸送管線的目的。防腐磁翻板液位計裝置在運行過程中，由于氣質、操作、管理、設備故障等原因，存在超壓爆炸、火災、設備損壞、環境污染等風險。文章針對運行中存在的風險，制訂有效管控措施，以確保裝置安全平穩運行。

 

    1 防腐磁翻板液位計裝置簡介

    1.1 防腐磁翻板液位計原理

    防腐磁翻板液位計利用吸收原理，以高濃度的三甘醇( 以下簡稱貧液) 作為吸收劑與天然氣接觸，使水被溶劑吸收，從而達到脫水目的。吸水后的三甘醇( 以下簡稱富液) 通過加熱使富液中的水蒸發出來成為貧液反復循環使用。

 

    1.2 防腐磁翻板液位計系統

    防腐磁翻板液位計裝置按功能分為天然氣脫水系統、甘醇再生系統、儀表風系統、燃料氣系統與供電系統。流程如下：(1) 天然氣系統：原料氣( 以下簡稱濕氣) 進站→過濾分離器→吸收塔→干氣/ 貧液換熱器→產品氣( 以下簡稱干氣) 出站。(2) 甘醇再生系統：吸收塔( 富液) →精餾柱換熱→閃蒸罐→機械過濾器→活性炭過濾器→緩沖罐→精餾柱→重沸器( 貧液) →緩沖罐→冷卻器→循環泵→吸收塔。(3) 儀表風系統：濕空氣→過濾器→空壓機→空氣干燥器→儀表風罐→各氣動儀表。(4) 燃料氣系統：酸性天然氣→節流→脫硫塔→節流→計量→沸器、灼燒爐。(5) 供電系統：市電→變壓器→在線式不間斷電源系統(UPS) →供電設備。

 

    2 防腐磁翻板液位計裝置運行的風險

    2.1 超壓風險

    (1) 進出站閥異常關閉。防腐磁翻板液位計裝置進出站控制閥及流量、液位、溫度調節均采用自動控制。當進、出站閥門異常關閉后，將造成上游壓力超高，上游單井壓產或關井處理。

 

    (2) 進出站管道堵塞。若不及時解堵或停止裝置運行，可能造成上游壓力超高。

 

    (3) 液位調節系統故障。防腐磁翻板液位計裝置吸收塔底部、閃蒸罐底部液位調節設備控制三甘醇液位，同時實現液封，防止中壓竄低壓( 吸收塔液位調節閥) 和低壓竄常壓( 閃蒸罐液位調節閥)。液位調節系統由液位計、液位調節閥與液位調節閥旁通閥組成。

 

    ①當液位調節閥故障或調節閥旁通閥內漏時，旁通閥泄漏量與調節閥通過量之和大于流入量，吸收塔、閥蒸罐液位過低，使吸收塔、閃蒸罐液封被破壞，竄壓使再生容器壓力超高爆炸。②假液位。參與控制的液位計，因甘醇發泡或傳輸故障等原因，使顯示值高于實際液位且高于調節閥設定值，控制系統一直給出開閥信號，當調節閥流出量大于吸收塔流入量，zui終導致液位過低，液封破壞而竄壓。

 

   （4）循環泵故障。循環泵確保整個裝置循環。若三甘醇循環泵故障，使泵入吸收塔三甘醇減少，吸收塔液位調節閥關閉不及時，吸收塔液位過低，可造成中、低壓竄壓。

 

    (5) 安全閥不動作。當進出站閥異常關閉或中、低壓竄壓超過安全閥起跳壓力時，安全閥不動作，或泄放速度小于超壓速度，造成設備壓力超高。

 

    (6) 儀控系統失效。儀控系統主要用于現場數據采集，對運行工況監視與控制。正常生產情況下，操作員從上位系統下發指令，到達RTU，從RTU 下達指令，實現閥門的開關。當因設備老化等原因，出現RTU 切換故障、各模塊通信中斷現象時，將出現現場閥門不動作，調節失控等故障，不及時處理可能造成超壓、爆炸等事故發生。

 

    (7) 供電系統與儀表風故障。供電系統作用為向三甘醇控制系統、動力設備、各類閥提供電源。儀表風系統向各類氣動閥提供動力源。根據控制原理不同，失電或儀表風中斷后，現場閥門有的開啟、有的關閉，無論供電或儀表風哪一項故障都會影響裝置的運行，嚴重者造成超壓、竄壓等事故發生。

 

    2.2 火災風險

    灼燒爐主要灼燒精餾出的水蒸汽與閃蒸罐閃蒸出的烴類氣體。大量三甘醇進入灼燒爐，順燃燒器、配風口流出至設備區燃燒，引發火災。造成三甘醇進入灼燒爐的原因有：(1) 精餾柱填料堵塞。堵塞后，三甘醇流動受阻，在循環量不變的情況下，多余三甘醇通過精餾柱頂部蒸汽管線進入灼燒爐。(2) 甘醇發泡變質。由于原料氣中含有氣田水、重烴等雜質，使填料變臟，同時使精餾柱中的甘醇發泡，發泡后質量較輕更易被水蒸汽帶入灼燒爐。(3) 氣田水進入裝置或天然氣中的飽和含水量過高，導致甘醇濃度偏低，甘醇再生時蒸汽壓過大，在精餾柱上部形成氣封。(4) 精餾柱至灼燒爐管線部分堵塞，水蒸冷凝后造成回流過大，形成水封。(5) 閃蒸罐液位過高，大量三甘醇通過上部閃蒸氣管線進入灼燒爐。

 

    2.3 甘醇損耗

    2.3.1 操作不當的影響

    (1) 啟動裝置時，在塔盤還未被液體封住之前就進天然氣，氣體通過溢流管和泡帽上升。此時三甘醇泵入吸收塔，液體難以封住溢流管，被氣流帶入下游天然氣管道，增加三甘醇損耗。(2) 增加吸收塔處理量時，瞬間提高氣量會使通過塔盤的壓降升高，破壞液體密封并把甘醇帶出塔盤，沖擊捕霧網和甘醇損失上升。(3) 吸收塔處理量超過高限，氣流速度過快，大量三甘醇被攜帶至下游輸氣管線，造成三甘醇損耗。

 

    2.3.2 塔盤和泡帽密封不嚴

    塔盤和泡帽密封不嚴，三甘醇在塔盤形不成液封，在生產中被氣流帶入下游。

 

    2.3.3 塔盤或填料堵塞

    塔盤或填料堵塞，使吸收塔壓差過大，破壞液體密封，將三甘醇帶入下游。

 

    2.4 設備損壞

    由于原料氣中的氣田水中含有大量無機鹽，在重沸器加熱過程中，甘醇中的水分被蒸發，無機鹽從甘醇中析出。無機鹽析出后一是在重沸器底部沉淀，沉淀較多時擠壓造成重沸器火管變形。二是在管路中沉積，堵塞甘醇循環管路。三是鹽垢在火管表面堆積，使火管傳熱性能下降，造成火管局部高溫，嚴重時造成火管穿孔。

 

    2.5 環境污染的風險

    防腐磁翻板液位計裝置再生尾氣中含有的烴類、硫化物等通過灼燒爐灼燒后排入大氣。要實現完全燃燒，爐膛反應溫度須達到600℃以上，當燃料氣壓力不足或尾氣量大于灼燒爐處理量時，硫化物與烴類不能完全反應，排放氣體不達標，污染環境。

 

    3 風險管控措施

    3.1 日常運行管理

    (1) 脫水裝置正常運行時，應注重對異常情況的預防，加強巡回檢查。通過室內狀態，參數監測；室外巡回檢查通過望、聞、聽，對設備壓差、液位情況、機電設備工況觀察并判斷生產是否正常。(2) 強化品質管理。一是加強各級排污，減少氣田水進入裝置。二是加強過濾，通過監控過濾分離器、活性、機械過濾器壓差，及時更換濾芯，確保原料氣與三甘醇品質。三是加強清管作業控制，防止大量游離水進入脫水裝置。(3) 定期對UPS 充放電；根據電池使用情況更換UPS 電池；定期對發電機進行帶負荷跑車，確保市電斷電情況下，備用電源正常運行。(4) 按照管理制度對設備進行保養和操作，盡可能地延長設備的使用年限和檢修周期。

 

   3.2 做好大修管理

    (1) 根據吸收塔、緩沖罐等脫水裝置關鍵設備，針對運行狀況，結合氣質，每2-3 年大修一次。(2) 三甘醇循環泵、空壓機24小時運行，其密封件、進出液閥為易損件，建議每年大修一次。(3) 為確保脫水裝置正常運行，發電機24 小時待令，除需加強日常維護保養，根據運行時間定期對機組全面維護。(4) 自控系統除現場儀器儀表定期檢驗維護外，針對性收集和分析控制系統方面存在的異常問題及現象，適時進行大修改造。(5) 確保大修質量符合管理、運行要求。

 

    3.3 建立完善設備臺賬

    對每臺設備建立相應檔案。建立設備維修記錄，包括故障時間、維修時間內容、故障原因等。

 

    3.4 加強人員培訓

    (1) 加強井設備維護保養的培訓。讓員工掌握設備運轉主要的技術參數、操作步驟、注意事項、常見故障的處理等。(2) 加強應急處置培訓。提高員工在泄漏等條件下，應急反應與處置能力，減少人員與經濟損失。

    

    4 結語

    三甘醇在運行過程中，雖然存在各項風險，但通過有效管控措施，能有效減少或規避運行風險。要確保防腐磁翻板液位計裝置安全平穩運行，應加強日常管理，以確保安全生產。