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气化炉装置应用远传液位变送器出现的问题分析及防范

发表时间：2019-06-08| 联系电话：15601403222 、 13915181149

　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 , 从远传法兰式液位变送器的选型、安装、日常维护、等方面进行阐述 , 并对取压装置进行了改造 , 延长了远传法兰式液位变送器的使用寿命 , 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 , 因此气化炉装置法兰式液位变送器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、气化炉装置法兰式液位变送器问题及原因分析

（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 , 可根据法兰式液位变送器工作情况进行 , 也可以定期冲洗 ( 一般一周一次 ), 冲洗前将气化炉法兰式液位变送器联锁进行解除，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 , 造成致使润中法兰式液位变送器无法显示。

（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、气化炉装置法兰式液位变送器防治对策分析

（一）激冷室内工况复杂 , 工艺条件非常苛刻 , 对法兰式液位变送器

本体性能要求极高 , 所以在润中远传法兰式液位变送器采购时，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 , 关闭远传法兰式液位变送器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法兰式液位变送器观察液位 , 确保正常烘炉，延长远传法兰式液位变送器的使用寿命。

三、常见引起远传法兰式液位变送器不准的其他故障及处理

（一）根部阀故障

装置开车期间，气化炉法兰式液位变送器显示不准确，现场冲洗无效果，停车后拆检法兰式液位变送器校验合格，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，造成法兰式液位变送器显示不准。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法兰式液位变送器进行冲洗，取压管容易堵，造成指示不准确。处理方法为开车期间严格执行气化炉远传法兰式液位变送器的定期冲洗制度。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法兰式液位变送器的问题分析和防范措施的落实，延长了润中法兰式液位变送器的使用性能和寿命，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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