氣化爐裝置遠傳液位計問題分析及防范措施

 

        氣化爐為水煤漿氣化工藝的核心設備。合成氣在氣化爐激冷室內完成降溫、除灰、增濕 , 氣化爐急冷室內的激冷水要保持一定水位 , 不僅滿足合成氣降溫的需要 , 還保證下降管免受高溫氣體帶來的熱變形 , 因此氣化爐裝置液位計運行的可靠性直接影響到氣化爐的安全運行 , 是十分重要的控制儀表。

 

一、氣化爐裝置液位計問題及原因分析

（一）結垢及渣堵

        粗合成氣和熔融態灰渣進入激冷室的水浴中 , 激冷室水中含有大量灰渣介質 , 長期在下法蘭取壓管路及測量膜盒表面沉積 , 致使測量出現失準。為減少渣堵影響 , 原始設計時將氣化爐液位下法蘭取壓管路傾斜 45° , 并在遠傳差壓變送器選型時增加沖洗水裝置。沖洗水由測量膜盒與工藝法蘭連接處上部管路引入 , 采用氣化裝置除氧水泵供水 , 壓力約 8.5 MPa 左右。為了提高沖洗效果 , 一般不對該沖洗水進行減壓。沖洗水的壓力、流量的大小對沖洗效果有一定的影響，在沖洗時一般不采用連續沖洗 , 可根據液位計工作情況進行 , 也可以定期沖洗 ( 一般一周一次 ), 沖洗前將氣化爐液位計聯鎖進行解除，防止沖洗過程中液位顯示波動過大造成氣化爐跳車。

 

（二）測量膜盒沖蝕

        由于沖洗水壓力較高 , 不論采用連續沖洗還是定期沖洗 ,沖洗水接頭噴出的高壓水柱 , 對膜盒表面進行切割 , 輕者產生線狀凹痕 , 重者將膜盒割裂開 , 造成膜盒損壞 , 造成致使三暢液位計無法顯示。

 

（三）沖洗水接頭漏

        變送器廠家提供的沖洗水接頭 , 在氣化爐運行期間 , 由于振動、腐蝕及熱脹冷縮等 , 容易造成接頭松動 , 產生泄漏 , 需要日常緊固處理。但接頭位于測量膜盒裝置與工藝法蘭之間 ,空間小不便于緊固 , 可根據現場實際情況加長接頭尺寸 , 便于緊固。同時接頭處由于系統長周期運行腐蝕 , 強度降低 , 有時會出現斷裂現象，且由于測量介質較差的原因 , 與氣化爐連接的工藝根部閥一般不能完全關閉 , 導致大量高溫黑水泄漏被迫停車處理。因此，每次進行氣化爐例檢時，要對沖洗裝置進行檢查，發現問題及時處理。

 

（四）膜盒腐蝕

        膜盒材質一般為 316 不銹鋼。不銹鋼耐腐蝕性能較好，主要由于在不銹鋼的表面形成看不見的氧化膜 , 使其發生鈍態。該鈍化膜的形成是不銹鋼暴露在大氣中與氧反應 , 或是與其他含氧的環境接觸的結果。如果鈍化膜被破壞 , 不銹鋼材質將繼續被腐蝕。在很多情況下 , 鈍化膜僅僅在金屬表面局部被破壞 ,形成細小的孔或凹坑 , 產生無規律分布的小坑狀腐蝕點，長時間會造成泄漏。同時激冷室內黑水含有 Cl - 離子等 , 在 270℃

左右溫度下產生點蝕 , 極易造成膜盒腐蝕泄漏。

 

（五）膜盒氫脆

        氣化爐中含有 H 2 , 在高溫、高壓下 , 易造成氫脆現象。H 2不是腐蝕性介質 , 但有很強的滲透性。氫分子很小 , 會進入金屬的晶體格內 , 使金屬鼓泡 , 也稱“氫脆”( 不同的金屬由于其內在結構不一樣 , 氫脆現象會有所不同 )。變送器傳感器膜片厚約 0.1 mm, 嚴重的會造成膜片破裂。材質為哈氏合金或 316L 等的膜片非常容易發生滲透 , 產生破裂。

 

（六）高溫及真空環境

在氣化爐烘爐階段 , 開工抽引器使氣化爐內達到一定的負壓。這時變送器膜盒內處于真空狀態。在變送器中 , 為了傳遞被測介質的壓力 , 其填充介質要求膨脹系數小、無腐蝕、有不可壓縮性及耐高溫的特性。其隔離膜片具有耐腐蝕性 ,且剛度小，變送器在高溫環境 , 氟油體積會發生膨脹 , 則膨脹產生的附加壓強使遠傳隔離膜片發生變形。再加上真空環境 ,遠傳隔離膜片向外凸出 , 膜片變形使測量不準 , 影響變送器的正常使用。

 

二、氣化爐裝置液位計防治對策分析

        （一）激冷室內工況復雜 , 工藝條件非常苛刻 , 對液位計

本體性能要求極高 , 所以在三暢遠傳液位計采購時，對其技術要求為耐高溫、高壓、防氫、防真空、防腐蝕、帶沖洗等。防真空設計膜片進行全焊接 , 即毛細管到法蘭的連接處、膜頭到毛細管連接處全部進行焊接 ; 防高溫設計即膜盒充填液要選擇相應的耐高溫充填液。為了防止產生析氫腐蝕 , 變送器采用了鍍金膜片變送器 , 可以減少變送器由于氫滲透頻繁損壞現象 , 鍍金膜片一般采用高溫長時間燒結工藝 , 使得金質膜層均勻化、金質膜層無應力 , 從而顯著降低了氫擴散效應 , 大大延長了使用周期。

 

        （二）只是單純提高變送器本體性能還遠遠不夠 , 為此 ,借鑒連通器原理 , 在氣化爐原測量取壓口處增加一臺平衡筒 ,平衡筒體采用 3 寸材質 316 不銹鋼管制成 , 與工藝閥門出口法蘭連接采用 2 寸材質 316 不銹鋼管 , 考慮到對管路的疏通 , 正對取壓口處增加 1/2 寸沖洗水管進行定期沖洗 , 筒體上端使用盲法蘭密封 , 下端增加排污閥，變送器連接法蘭與原取壓口為90°方向焊接。增加平衡筒后 , 沖洗水長期或短期使用都不會對膜盒進行沖蝕 , 同時沖洗水相對較為干凈 , 少量沖洗水可以使下測量膜盒接液部分變得相對清潔 , 同時接液部分溫度明顯降低 ( 激冷室內液體約 270℃ , 沖洗水溫度約 110℃ ), 使膜盒內氟油工作溫度相對較低 , 即降低了液體 Cl- 離子等對膜盒的腐蝕 , 又減少了接頭部分由于溫變大易泄漏的問題。

 

        （三）針對真空環境 , 除在采購時技術要求在真空場合使用外 , 同時還要保證在工藝烘爐時 , 關閉遠傳液位計與氣化爐連接的工藝閥門 , 盡量避免在真空場合使用，工藝人員可以根據現場就地磁翻板液位計觀察液位 , 確保正常烘爐，延長遠傳液位計的使用壽命。

 

三、常見引起遠傳液位計不準的其他故障及處理

        （一）根部閥故障

        裝置開車期間，氣化爐液位計顯示不準確，現場沖洗無效果，停車后拆檢液位計校驗合格，檢查發現根部閥故障，旋轉根部閥手輪，閥球不動作，根部閥處于全關位，造成液位計顯示不準。處理方法為氣化爐例檢時進行更換閥門。

        （二）取壓管堵

        由于氣化爐裝置中的激冷水是含有大量灰渣的黑水 ，如果不定期對氣化爐遠傳液位計進行沖洗，取壓管容易堵，造成指示不準確。處理方法為開車期間嚴格執行氣化爐遠傳液位計的定期沖洗制度。同時停車期間要做好平衡筒及取壓管的清洗疏通工作，確保順暢。

        （三）投料后出現漏點

        由于安裝時緊固不到位，投料后取壓口處出現漏點。處理方法關閉氣化爐液位根部閥，緊固漏點法蘭，必要時更換墊片，如根部閥無法關閉時進行帶壓堵漏或進行停車處理。

 

四、結束語

        氣化爐裝置的液位是一個十分重要的控制參數，直接影響到氣化爐的安全運行。通過上述對氣化爐遠傳液位計的問題分析和防范措施的落實，延長了三暢液位計的使用性能和壽命，降低了維修費用，也為氣化裝置的安全穩定長周期運行提供了重要依據。