壳牌煤气化飞灰系统高压膨胀节泄漏的操作处理

2022-01-14付永杰张鸿儒王钦华赵威委

河南化工 2021年12期

付永杰，张鸿儒，王钦华，赵威委

(河南龙宇煤化工有限公司 , 河南永城 476600)

河南龙宇煤化工有限公司一期装置为50万t/a甲醇和20万t/a二甲醚项目，其配套煤气化装置采用单系列配置的壳牌煤气化技术，气化炉煤处理量为2 100 t/d。气化炉、高温高压飞灰过滤器、激冷气压缩机等是壳牌煤气化装置的关键设备，其运行质量是整套装置稳定长周期运行的关键。

干法除灰系统是煤气化装置的重要生产工序，在操作中，干法除灰系统是按照飞灰处理清除程序，气提/冷却程序、飞灰排放以及干灰临时储存程序来完成的。干法除灰系统是将合成气经过过滤器过滤，煤气通过筛孔分离出飞灰的办法，HPHT飞灰过滤器S1501内过滤元件共24组、每组48根过滤元件，过滤后粗煤气中飞灰含量控制在20 mg/Nm3以下，一般控制在5 mg/Nm3左右。洁净的煤气通过过滤器，而灰尘落在过滤孔外，长时间飞灰堆积会造成过滤器阻力上升，为防止工艺操作中过滤器前后压降超过35 kPa，在一定的间隙时间内对过滤器一组滤芯反吹一次，依次逐个反吹，清除积灰、降低压降。由于膨胀节在V1501与V1502联通及泄压过程中存在压力交变和温度的变化，易产生疲劳应力或上下管线同轴度偏差较大导致从而导致泄漏。

1 飞灰处理系统流程简介

壳牌气化炉生成的粗煤气被输送至飞回排放系统，被HPHT飞灰过滤器S1501过滤的飞灰经反吹后收集在过滤器底部的灰收集器V1501，排入灰锁斗V1502。当积灰计时器走完或锁斗料位高时，顺空程序将关闭灰收集器的排料阀，隔离灰锁斗V1502，泄压排料。飞灰收集系统流程见图1。

图1 飞灰收集简单流程图

2 膨胀节存在问题及处理措施

由于在V1501与V1502联通及泄压过程中存在压力交变和温度的变化，在V1502顶部与隔离阀门03之间设计有高压膨胀节。在装置运行中发现V-1502顶部膨胀节存在漏点，发现初期，该漏点较小，可燃气体泄漏量约60×10-6，由于泄漏量小，未出现“冒灰”情况，不影响装置运行，安排进行特护运行，每班每小时检测一次。在该处漏点特护运行两个月后，发现膨胀节泄漏过大，泄漏点处“冒灰”。在正常收灰时，V1501与V1502联通约6 h，长时间联通收灰，大量飞灰泄漏至大气中，造成飞灰污染，导致环保事件，严重影响装置的安全运行。

由于在V1501与V1502联通及泄压过程中存在压力交变和温度的变化，膨胀节存在有一定的活动量，无法进行带压堵漏；同时，由于高压膨胀节备件没有到货，即便停车也无法及时更换。通过评估分析，进行了以下操作并在备件到货后在线更换作业。

2.1 高压膨胀节泄漏的飞灰排放操作

在无泄漏情况下的正常操作，V1501与V1502联通积灰约6 h，飞灰全部收集在V1502内。为保证装置安全运行，膨胀节泄漏后将V1501作为收灰容器操作按以下操作执行。

对V1501作为收灰容器进行收灰能力核算，为避免V1501合成气进口出现飞灰“飞扬”，按照合成气进口下2 m以下锥底作为收灰容器，飞灰密度按照0.45 kg/L(低于设计值0.55 kg/L)计算，V1501作为收灰容器可收灰约10 h。为了设备安全，避免出现S-1501压差上涨，将V1501作为收灰容器，收灰4～5 h后V1502冲压与V1501联通，联通30 min，将飞灰排放至V1502，然后V1502泄压排灰到飞灰气提冷却罐进行气提。这样可以减少V1502高压收灰时间，降低膨胀节泄漏扩大风险，避免出现膨胀节因长期使用而造成漏点扩大。

操作注意事项：①在V1501与V1502准备联通时，安排人员到现场进行观察，防止待排灰过程中出现膨胀节突然漏大；②S1501反吹阀每小时查看反吹趋势，确保反吹正常，关注S1501压差变化趋势；③应尽量保持气化炉压力的稳定，压力波动大时应及时跟调度联系，调整后系统的压力。

2.2 泄漏高压膨胀节处理

利用阀门填料密封的原理，制作简单压盖，利用填料函密封减少V1501与V1502联通积灰时飞灰的泄漏。在膨胀节泄漏短接处制作圆形填料压盖环，将紧固螺栓焊接在膨胀节端面，寻找与膨胀节口径一致的承插焊法兰，将承插焊法兰一分为二，承插焊法兰反向扣在膨胀节泄漏短接处，制作成填料压盖，内部装填石墨盘根，利用承插焊法兰凸台压紧填料，根据现场泄漏量的大小来紧固填料压盖。

自制的填料密封压盖，在保证膨胀节的正常轴向位移伸缩，又能避免膨胀节波纹管泄漏造成的污染，可以保证装置安全的前提下保持一段时间的运行，为备件的到货赢取时间。

2.3 高压膨胀节在线更换工艺操作

进行工艺隔离，将V-1502泄至常压，同时为了防止在更换中出现其他现象，导致膨胀节在线更换时间延长，气化炉负荷尽可能低负荷运行。停飞灰收集排放顺控15KS0001；确认V-1501与V-1502处于隔离状态， 02/03/处于关闭状态，V-1502处于泄压(灰排完)状态；现场隔离手阀全部关闭，将V-1502冲压至0.6 MPa然后泄压，反复多次置换，直至分析合格。