多元料浆气化装置去火炬放空遥控阀出口法兰泄漏后的工艺处理及修复

赵伯平

(陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南 714100)

多元料浆气化装置碳洗塔出口煤气管线去火炬放空遥控阀(HV13005)与压力调节阀(PV13011)在生产过程中共同担负稳定系统压力的任务，在气化装置开车、停车过程中担负着控制升降系统压力速率的任务。HV13005的出口与系统PV13011的入口通过缠绕垫法兰密封连接，此处在气化装置运行过程中易发生泄漏，会造成现场环境污染，同时在特定的环境条件下，极易引发火灾、爆炸，影响气化装置安、满、优、长周期稳定运行。因此有必要对其密封法兰泄漏原因、发生泄漏后的工艺处理措施及注意事项、出口法兰泄漏后修复前的工艺处理措施、法兰密封面修复的工艺及技术装备、修复工作的内容及步骤、检查验收的方法及标准进行讨论。

1 泄漏原因

HV13005出口法兰与PV13011入口法兰相连接，在气化装置正常运行时，HV13005、PV13011处于低阀位状态，其连接法兰密封件在高温、高压的条件下随着系统压力的小幅波动而承受交变载荷作用[1]。在气化装置升压、降压瞬间，由于PV13011开启、关闭与HV13005不同步，其连接法兰密封件在高温高压的条件下，随着系统压力变化承受冲击载荷作用。根据其工作状态，笔者认为泄漏原因如下：

(1) 密封元件密封垫片使用寿命到期，不能承受高温、高压，引发泄漏。

(2) 法兰密封面损坏导致密封失效，引发泄漏。

(3) 各连接螺栓对连接法兰施加的预紧力不一致，导致各个方向受力不均，造成法兰张口现象，引发泄漏。

(4) 各连接螺栓因各种原因产生松动未被及时发现，导致各连接螺栓对连接法兰施加的预紧力减小，引发泄漏。

2 修复前工艺处理措施

2.1 修复安全风险

多原料浆气化装置碳洗塔工艺流程图见图1。

图1 多原料浆气化装置碳洗塔工艺流程图

当气化装置正常运行时，来自多元料浆气化炉的粗合成气，经气液分离器再次除尘分离液体后进入文丘里洗涤器，与来自激冷水泵出口管线的激冷水充分接触，使粗合成气中携带的固体颗粒增湿、增重后进入碳洗塔。经除尘、降温、除去携带的水分和固体颗粒后出碳洗塔，沿着碳洗塔顶部煤气管线经在线分析仪、压力计、流量计、出工段遥控阀、出工段手动大阀后送至变换工段[2]。

在气化装置正常运行的过程中，HV13005预设一个小阀位。当系统压力超过PV13011设定值时，2个PV13011自动打开，部分合成气经火炬放空遥控阀、2个系统压力调节阀送至火炬；当系统压力小于PV13011设定值时，2个PV13011处于关闭状态。

在气化装置正常开、停车的过程中，粗合成气经HV13005、PV13011进入火炬系统。在气化系统升、降压时，如果HV13005、PV13011动作不同步，HV13005出口法兰密封就会因无法承受系统压力而损坏，导致泄露。其失效的形式包括：密封法兰密封面冲蚀成槽；HV13005密封垫片损坏；连接螺栓失去弹性，预紧力降低；连接螺栓因各种原因松动。

2.2 在线消漏安全风险

在线消漏过程中，由于气化装置仍然在正常运行，故存在以下安全风险:

(1) 存在气化装置系统压力无法自动调节的安全风险。中控操作员应在消漏全程密切关注系统压力变化，一旦出现超压现象，及时联系并做出相应工艺处理，必要时可紧急停车。

(2) HV13005存在微小内漏现象，先将HV13005阀位归零，再将系统PV113011阀位调至最大。在消漏过程中仍然会有少量煤气泄漏，存在消漏人员中毒的风险，因此消漏人员在工作时应做好个人防护工作。如果在消漏的过程需要动火，还可能存在着火、爆炸的安全风险。因此应严格管理并按相关要求办理各种作业票证。化工监护人应坚守工作岗位并利用一氧化碳含量检测仪实时监测，一旦出现异常，立即停止作业，撤出作业人员，并联系工艺技术人员做出相应工艺处理。

2.3 停车消漏安全风险

HV13005、气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段遥控阀(HV13004)、气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀均存在内漏现象，尽管在工艺处理时，以上阀门均已关闭，但系统仍然会有少量煤气倒回至已停运HV13005前的管线中，并从泄漏点漏出。因此存在消漏人员中毒，以及现场着火、爆炸的安全风险。在消漏过程中，作业人员应按要求做好个体防护工作，严格管理并按相关要求办理各种作业票证。化工监护人应坚守工作岗位并利用一氧化碳含量检测仪进行实时监测，一旦出现异常，立即停止作业，撤出作业人员，并联系工艺技术人员做出相应工艺处理[3]。

2.4 停车修复前的工艺处理措施

(1) 检查确认气化装置已按预案进行紧急停车操作，紧急停车后相关工艺处理已完成。

(2) 检查确认气化装置检修前的工艺处理已完成，气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段盲板已倒盲。

(3) 检查确认气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004、HV13005、2个PV13011关闭到位。检查确认2个PV13011后手动阀处于全开位。

(4) 观察安装在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间管线上的就地压力表示数，若示数不为零，可按以下步骤进行处理后，交出检修。

在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间安全放空手动阀后管线出口处，安装长度为50 m的消防带。

通知总控检查确认多元料浆气化装置去火炬安全放空管线压力正常(微正压)，水封高度在正常指标内。

得到回应后，通知总控将2个PV13011阀位调至50%。

上述操作完成后，将HV13005阀位调至25%，将气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004、HV13005间管线余压卸至火炬系统。

上述操作完成后，缓慢打开安装在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间安全放空管线上的就地安全放空手动阀，并观察安装在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间管线上的就地压力表示数变化。待示数为零时，通知总控关闭HV13005、2个PV13011。现场检查确认HV13005前置换用低压氮气盲板已导通，关闭2个PV13011后手动阀，缓慢打开HV13005前置换用低压氮气手动阀，进行置换。

联系质检做动火分析，合格后关闭HV13005前置换用低压氮气手动阀后，交出检修。

(5) 观察安装在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间管线上的就地压力表示数，若示数不为零，可按以下步骤进行处理后，交出检修。

在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间安全放空手动阀后管线出口处，安装长度为50 m的消防带。

上述操作完成后，缓慢打开安装在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间安全放空管线上的就地安全放空手动阀，并观察安装在气化装置碳洗塔出口煤气总管出工段手动大阀、HV13004之间管线上的就地压力表示数变化。待示数为零时，通知总控关闭HV13005、2个PV13011。现场检查确认HV13005前置换用低压氮气盲板已导通，关闭2个PV13011后手动阀，缓慢打开HV13005前置换用低压氮气手动阀，进行置换。

联系质检做动火分析，分析合格后交出检修。

3 处理措施及注意事项

3.1 工艺处理措施

HV13005出口法兰密封在气化装置运行过程中发生泄漏后，可根据泄漏量的大小，采用适当措施进行相应工艺处理。泄漏量较小时，工艺处理步骤如下：

(1) 联系维保准备消漏所需要的工器具(如各种紧固用防爆工具、正压式空气呼吸器、注胶模具等)，以及相关的人员、材料。

(2) 现场操作员做好个人防护，借助橡胶软管从公用工程低压氮气总管甩头处引低压氮气至泄漏处，并打开低压氮气手动阀。利用低压氮气对污染区域煤气进行稀释，并借助一氧化碳检测仪对该区域内水煤气含量实时监测。

(3) 消漏所需工器具、人员、材料、胎模具就位后，现场操作人员告知中控操作员消漏前的准备工作已完成。

(4) 中控操作员接到通知后，请示领导及调度室得到批准后，关闭HV13005，全开PV13011，将阀间残余水煤气放至火炬。随后关闭PV13011，并通知现场可以进行消漏作业。在HV13005关闭期间，中控操作员应密切关注系统压力变化，根据变化进行相应的工艺处理，以保证气化装置平稳运行。

(5) 接到通知后，现场操作员及技术人员组织维保人员紧固法兰连接螺栓，待漏量减小后安装注胶胎模具开始消漏。漏点消除后，通知中控操作员漏点已消除。

(6) 中控操作员接到通知后，将PV13011阀位设置恢复正常，打开HV13005。

泄漏严重时，工艺处理步骤如下：

(1) 汇报领导及公司调度室，请示处理方案。根据指示进行相应的工艺处理，必要时可按紧急停车预案处理。

(2) 如果执行紧急停车预案，可在紧急停车工艺处理完成后进行气化装置检修前工艺处理。

(3) 待上述工艺处理完成后，关闭HV13005、PV13011及其后手动阀，切断该装置与火炬系统联系。交付检修除此漏点外该装置区的其他设备及管道，该装置进入中修状态。

(4) 联系机动部外协消漏工作所需工器具、人员及材料，根据到位情况进行相应工艺处理。

3.2 注意事项

HV13005出口法兰密封是一项危险且复杂的工作，在消漏工作开始前的工艺处理过程以及消漏工作中，各级工作人员应严格执行岗位安全操作规程，做好个人防护工作。同时应注意以下事项：

(1) 工艺操作人员严格按照既定方案进行操作，如需变动，必须征得领导的批准方可执行。

(2) 消漏作业过程严禁使用非防爆工器具，作业人员及监护人员必须做好个人防护工作。

(3) 必须对泄漏区域内水煤气含量进行实时监测。一旦发现异常立即停止作业并进行相应的工艺处理。

(4) 作业前做好各类作业票证的办理审批工作，以保证各级人员的人身安全。

4 法兰泄漏后修复工作

4.1 失效形式

HV13005出口法兰密封常见的失效形式有3种：法兰密封的连接螺栓松动，预紧力下降；法兰密封的密封垫片损坏；密封法兰的密封面损坏。因不同失效形式所造成的泄漏，在不同工况下进行消漏时，所采用的修复工艺不同[4-6]。

4.2 修复工艺

(1) HV13005出口法兰密封在气化装置运行过程中发生泄漏：可采用紧固连接螺栓，恢复预紧力的维修工艺来消除泄漏。如果泄漏较大，可在泄漏量降低后，采用安装模具注入堵漏胶的工艺消除漏点。

(2) HV13005出口法兰密封停车消漏：法兰密封垫片及法兰密封面损坏引起的泄漏，其消漏工作应在气化装置安全后进行。消漏前必须按照单系列多元料浆气化装置停车检修前的工艺处理方案，以保证消漏工作的安全。确认上述工艺处理完成后，再按2.2节所述处理方案进行检修前最终工艺处理。确认前述工作已完成后，组织维修人员拆下HV13005与2个PV13011之间连接管线，检查各法兰密封垫片、各密封法兰的密封面是否损坏，确认密封失效的形式后确定修复工艺。如果各密封法兰的密封面完好无损、密封垫已损坏，则可采用更换密封垫片的工艺消漏。如果各密封法兰的密封面已损坏，可采用堆焊填补密封法兰密封面后再利用专用液压机床车削、磨削法兰密封面的工艺来修复[7]。

4.3 技术装备

失效形式不同，其修复工作的内容及复杂程度不同，故其修复时所需要的技术装备也是不同的。现介绍3种法兰密封失效形式对应的密封元件修复时所需要的技术装备。

(1) 法兰密封的连接螺栓松动，预紧力下降造成的泄漏修复。由于泄漏量较小且发现及时，故其修复消漏工作量偏小，复杂程度不大，修复所需技术装备及要求包括：具有防爆功能的紧固螺栓，提升预紧力的工器具(例如铜锤、铜扳手等紧固螺栓的工器具);合适的个人防护用品(例如防毒面具、正压式空气呼吸器);合适的通风设备设施，以稀释作业现场大气中有毒有害气体含量;合适的有毒有害气体含量实时监测设备，配备高水平的现场安全监护人员。

(2) 法兰密封的密封垫片损坏、密封法兰的密封面损坏造成的泄漏修复。由于泄漏量极大，气化装置正常运行时无法实施修复工作，只能停车并经相应工艺处理后修复。其修复工作的复杂程度最大，工作量巨大，作业环境同样也很复杂。

需要的技术装备及要求包括：具有防爆功能的拆卸螺栓的工器具(例如铜锤、铜扳手等紧固螺栓的工器具)；合适的个人防护用品(例如防毒面具、正压式空气呼吸器)；合适的通风设备设施，以稀释作业现场大气中有毒有害气体含量；合适的有毒有害气体含量实时监测设备。

需要的技术人员包括：专业的堆焊设备及操作人员,专用的液压车削、磨削机床及操作人员,专业的探伤设备及操作人员，高水平的现场安全监护人员。其中专用液压机床由液压油站、液压马达、传动轴、刀架及其传动部件、专用固定支架等零部件组成，现场组装调试工作至少应符合法兰密封面加工精度对其安装调试工作的要求，其加工精度应满足国标的相关要求。

4.4 修复工作内容及步骤

4.4.1 HV13005法兰密封的连接螺栓松动，预紧力下降造成的泄漏修复

HV13005出口法兰密封在线修复工作的内容包括修复前的准备工作、修复前的工艺处理、修复工作、修复后检查验收工作、修复后的工艺处理及投用。修复前的准备工作包括：参检人员的安全教育培训、个人防护用品的配发、注胶及紧固用工器具的选择与制作、各种特殊作业票证的办理。待上述工作完成后，可按以下步骤开展消漏修复工作。

第一步：联系相关人员确认修复前的准备工作已完成。

第二步：通过现场工艺安全监护人员联系总控操作员及工艺技术员，再次确认消漏修复前的工艺处理工作已按HV13005出口法兰密封在气化装置运行过程中发生泄漏后的工艺处理措施及注意事项要求完成。

第三步：得到肯定回复后，开始检查泄漏部位连接螺栓的松紧度及预紧力的大小并进行紧固处理。

第四步：泄漏量减小后，安装注胶胎具，开始注胶作业。

第五步：注胶作业完成后，联系总控及工艺技术员、现场操作员、监护人员，充压查漏。若无泄漏，拆卸注胶设备。

第六步：通知总控及工艺技术员、现场操作员、监护人员漏点已消除。HV13005出口法兰密封已修复，可以投入使用。

第七步：总控恢复PV13011至正常阀位，关闭HV13005。

4.4.2 HV13005出口法兰密封停车消漏的修复

HV13005出口法兰密封停车消漏修复工作的内容包括修复前的准备工作、修复前的工艺处理、修复工作、修复后检查验收工作、修复后的工艺处理及投用。修复前的准备工作包括：参检人员的安全教育培训、个人防护用品的配发、法兰密封面修复及紧固、拆卸用工器具的选择及安装调试、各种特殊作业票证的办理。待上述工作完成后，可按以下步骤开展消漏修复工作：

第一步：联系相关人员确认修复前的准备工作已完成。

第二步：通过现场工艺安全监护人员联系总控操作员及工艺技术员，再次确认消漏修复前的工艺处理工作已按多元料浆气化装置去火炬安全放空手动遥控阀出口法兰密封停车消漏修复前的工艺处理措施完成。

第三步：得到肯定回复后，在工艺技术员、现场操作员、监护人员的指导下拆卸HV13005与PV13011之间的连接管线。检查各密封法兰面及密封垫片的损坏程度，确定修复工艺。

第四步：联系质检进行动火分析，办理动火票证，联系电工办理临时用电票证。

第五步：采用堆焊的工艺对已损坏的法兰密封面进行修复。

第六步：利用专用液压车削、磨削机床对已完成堆焊作业的法兰密封面进行金属加工作业，使之满足相关技术标准。

第七步：按照法兰密封对法兰密封面的加工精度要求验收。

第八步：安装HV13005与PV13011之间的连接管线。现场操作员联系并配合总控进行检修后的工艺处理，完成后通知相关人员做好记录。

5 检查验收的方法及标准

检查验收标准应参照工艺技术要求，严格执行GB 50517—2010 《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》、SH 3501—2002 《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》。各法兰密封面的验收应用肉眼观察及触摸法对其表面粗糙度、各密封槽之间距离及深度进行检查，确保其与密封垫片相配套，从而达到修复法兰密封的目的。

6 结语

笔者结合工作经验及相关专业知识，从泄漏产生的原因出发，首先介绍了HV13005出口法兰密封在气化装置运行过程中发生泄漏后的工艺处理措施及注意事项，随后又介绍了HV13005出口法兰泄漏后修复前的工艺处理措施。接着说明了此法兰密封面修复的工艺及技术装备、修复工作的内容及步骤。在文章的结尾部分说明了检查验收的方法及标准。此项工作极为复杂，是否存在更为简洁的工艺处理手段及修复工艺，有待在今后的生产实践中不断探索。