多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏的思考

赵伯平

(陕西陕化煤化工集团有限公司， 陕西渭南 714100)

黑水过滤器是多元料浆气化装置中不可或缺的重要设备，其在生产过程中担负着入炉激冷水的过滤任务。黑水过滤器的压差对入炉激冷水流量影响巨大，黑水过滤器压差高，入炉激冷水流量降低，当激冷水严重不足时，激冷室内件容易损坏。多元料浆气化装置运行至中后期时，黑水过滤器的端盖密封法兰出现泄漏，泄漏严重时，也会导致入炉激冷水流量降低，影响气化炉激冷室内件的使用寿命。因此有必要对多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏的原因进行分析，并找出预防泄漏的措施。

1 黑水过滤器的配置

为了满足多元料浆气化装置长周期满负荷安全运行，通常配置2台黑水过滤器。当在用黑水过滤器发生故障(如压差高、密封法兰泄漏)时，可在线切换至备用黑水过滤器继续运行，配置形式见图1。

FV13010A—入炉激冷水流量调节阀； FICA13010—入炉激冷水流量计； S1301A、S1301B—黑水过滤器； SDF04—S1301B激冷水出口阀； SDF010—S1301B均压阀； SDF05、SDF06—S1301A卸压阀； SDF07、SDF08—S1301B卸压阀； HV13002A—入炉激冷水直补水手动遥控阀； HIC13002A—入炉激冷水直补水手动遥控器； P1305—灰水循环泵； P1407—高压灰水泵； P1304A—渣池泵； P1405A—低压灰水泵。

由于场地的限制，陕西陕化煤化工集团有限公司(简称陕化煤化工)多元料浆气化装置黑水过滤器的配置与通用配置略有不同，配置形式见图2。

图2 陕化煤化工入炉激冷水工艺流程

2 黑水过滤器的结构

陕化煤化工多元料浆气化装置黑水过滤器由筒体、过滤框、密封端盖、密封法兰、激冷水进出口、卸压口、排污口组成(见图3)[1]。

1—支腿； 2—接地板； 3—封头； 4—滤框； 5—铭牌； 6—筒体； 7—接管法兰； 8—设备法兰； 9—设备法兰盖； 10—双头螺栓； 11—螺母； N1—激冷水进口； N2—激冷水出口； N3—冲洗水进口； N4—排放口； N5—泄压口。

3 密封泄漏原因分析

陕化煤化工多元料浆气化装置检修清理时，装置区域内所有管线均采用高压水射流工艺分段清理。由于多种原因造成所有无法兰连接弯管、环形管(如激冷水外环管)无法彻底清理。导致无法兰连接的弯管、环形管残存灰渣、水垢等沉积物。

陕化煤化工多元料浆气化装置检修清理后，一般情况下都要进行气密性能测试。所用介质为系统经处理后的循环灰水和压力为6.0 MPa的中压氮气。在气密性能测试中，气化炉入炉激冷水管线弯管、 激冷水外环管处残存的灰渣、水垢等沉积物会随激冷水进入黑水过滤器内。为了保证检修质量，在气化装置气密性能测试结束后，会对黑水过滤器进行二次清理[2]。黑水过滤器二次清理结束后，受设备、工艺、时间所限无法对黑水过滤器正常生产状态下的工况进行模拟，无法发现和消除其存在泄漏隐患，从而造成投料开车后，气化装置稳定运行一段时间后气化装置的黑水过滤器端盖密封法兰出现泄漏现象。另外，造成气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏还有以下几点因素:

(1) 由于陕化煤化工黑水过滤器端盖密封法兰采用对焊长颈法兰式的法兰，密封面形式为平凸面，密封端盖采用平板端盖，密封面形式为平凸面[3]。密封垫为缠绕垫，紧固件为双头全螺纹螺柱及螺帽。该密封形式对安装精度、安装人员技术水平要求极高。

(2) 由于检修作业时间紧、作业环境艰苦、作业机械化程度较低，在黑水过滤器密封端盖拆卸、安装的过程中无法保证密封端盖及法兰各个方向所受到的预紧力大小相同，从而无法保证密封垫不产生形变。

(3) 黑水过滤器二次清理后，无法进行试压试漏。

(4) 黑水过滤器端盖密封法兰垫片采购过程中垫片质量把关不严。

4 黑水过滤器端盖密封法兰在线消漏

4.1 轻微泄漏时的在线消漏

多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏初期，法兰与密封大盖之间的环形缝隙有渗水飘汽现象。此时可以通过紧固连接螺栓的方法消除漏点。具体方法是：紧固飘汽处的法兰连接螺栓，直至无飘汽现象为止;然后再将整圈连接螺栓紧固一遍[4]。多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏中期，法兰与密封大盖之间的环形缝隙有刺汽滴水现象，此时可以通过以下步骤在线消漏：

(1) 紧固密封法兰连接螺栓，使泄漏量逐步减小。

(2) 办理动火作业工作票，准备围焊密封法兰环形缝隙时所要用到的工器具、材料，通知相关人员。

(3) 对密封法兰环形缝隙实施围焊，并预留注胶口(注胶口的数量视密封法兰的大小而定)。

(4) 实施多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰环形缝隙的注胶作业，直至漏点消失。

上述工作完成后，交付工艺监护使用，并要求工艺班组加强巡检力度，发现飘汽渗水现象及时联系维保部门进行补胶作业。

在多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰轻微泄漏时的在线消漏作业期间应注意以下事项：

(1) 为了缩短作业时间，在紧固密封法兰连接螺栓的同时，可以进行围焊密封法兰环形缝隙的准备工作。

(2) 在多元料浆气化装置黑水过滤器密封法兰消漏期间，工艺班组、工艺技术人员、机械技术人员应进行不间断地监护和技术支持。

(3) 作业人员应做好个人防护，严防烫伤。

(4) 参加消漏作业的各工种应合理分工，密切配合，以求在最短的时间内消除漏点。

4.2 严重泄漏时的在线消漏

4.2.1 在线消漏前的准备工作

陕化煤化工多元料浆气化装置黑水过滤器的配置与通用配置不同，两者之间最大区别是在2台黑水过滤器之间设置了连通阀，没有设置黑水过滤器激冷水进、出口阀。因此，陕化煤化工多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰在线消漏前的准备工作与通用配置多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰在线消漏的准备工作有着本质区别。陕化煤化工多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰在线消漏前需要完成的准备工作为：

(1) 联系维保部门备齐在线消漏所需要的工器具、材料(胎具、堵漏胶等)，通知各工种作业人员。

(2) 联系相关人员为所有参与消漏的员工准备性能良好的个人防护用品。

(3) 联系质检部门分析作业环境可燃性气体、有害气体含量，泄漏部位泄漏物中可爆、可燃气体含量，并办理一级安全动火作业票。

4.2.2 在线消漏步骤

陕化煤化工多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏初期，法兰与密封大盖之间的环形缝隙有渗水飘汽现象。此时可以通过紧固连接螺栓的方法消除漏点。具体方法是：先紧固飘汽处的法兰连接螺栓，直至无飘汽现象为止；然后再将整圈连接螺栓紧固一遍。多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏中期，法兰与密封大盖之间的环形缝隙有刺汽滴水现象，此时可以通过以下步骤在线消漏：

(1) 紧固密封法兰连接螺栓，使泄漏量逐步减小。

(2) 办理动火作业工作票，准备围焊密封法兰环形缝隙时所要用到的工器具、材料，通知相关人员。

(3) 对密封法兰环形缝隙实施围焊，并预留注胶口。

(4) 实施多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰环形缝隙的注胶作业，直至漏点消失。

上述工作完成后，交付工艺监护使用，并要求工艺班组加强巡检力度，发现飘汽渗水现象及时联系维保部门进行补胶作业。当黑水过滤器端盖密封法兰泄漏量大的时候，无法实现在线消漏。

4.2.3 在线消漏的注意事项

多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰轻微泄漏时的在线消漏作业应注意以下事项：

(1) 为了缩短作业时间，紧固密封法兰连接螺栓的同时，可以进行围焊密封法兰环形缝隙的准备工作。

(2) 在多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰消漏期间，工艺班组、工艺技术人员、机械技术人员应进行不间断地监护和技术支持。

(3) 作业人员应做好个人防护，严防烫伤。

(4) 参加消漏作业的各工种应合理分工，密切配合，以求在最短的时间内消除漏点 。

5 预防措施

(1) 多元料浆气化装置黑水过滤器检修清理期间，做好密封元件的清理检查工作。重点检查黑水过滤器密封端盖、密封法兰密封面有无损伤，如有损伤，根据损伤程度采用最适宜的修复工艺修复。

(2) 多元料浆气化装置黑水过滤器检修后进行必要的气密性能检测。

(3) 选用合格的密封元件。

(4) 在紧固密封法兰连接螺栓时，严格按照作业规程采用相同大小的预紧力对角紧固密封法兰连接螺栓，以确保密封元件均匀受力[3]。

(5) 交付使用后严格执行工艺纪律，严禁超温、超压运行。

(6) 与黑水过滤器生产厂商联合对黑水过滤器的端盖密封面、密封法兰的密封面的形式进行必要的改进，使之更符合生产对密封法兰密封性能的要求。

6 陕化煤化工多元料浆气化装置黑水过滤器密封泄漏引发的两个设想

设想1：联合黑水过滤器生产厂家、设计单位对陕化煤化工多元料浆气化装置黑水过滤器密封端盖、密封法兰的密封面形式进行改造,使密封性能更好，不易泄漏，拆装方便。

设想2：在现有的2台黑水过滤器入炉激冷水出口后入炉激冷水直补水前加装手动闸板阀及均压阀。设想中入炉激冷水流程见图4。

在现有的2台黑水过滤器入炉激冷水出口后、入炉激冷水直补水前加装手动闸板阀以后，当在用黑水过滤器端盖密封发生泄漏后，按以下步骤即可将出现端盖密封泄漏的黑水过滤器由入炉激冷水管线切出并进行适当的工艺处理后交出检修。

(1) 投用气化炉入炉直补水，退出气化炉入炉激冷水，气化装置降负荷运行。

SDF02—S1301A激冷水出口阀;SDF09—S1301A均压阀；SDF03—S1301B激冷水入口阀；SDF01—S1301A激冷水入口阀;PIA1301、PIA1302—压力表。

现场操作员确认气化装置如气化炉激冷水直补水手动总阀已开至规定阀位，入气化炉激冷水直补水供应正常，脱氧水泵出口管线压力达标。

汇报车间专业领导、公司调度室，多元料浆气化装置在用黑水过滤器端盖密封法兰泄漏严重，需要进行黑水过滤器在线切出操作，请求摘除入炉激冷水流量低低气化炉跳车联锁，气化炉降负荷运行。

得到批准后，气化炉降负荷运行。调节气化炉生产负荷，摘除入炉激冷水流量低低气化炉跳车联锁。根据脱氧水泵出口管线压力的变化，逐步缓慢增大HV13002的阀位，减小入炉激冷水流量调节阀(FV13010)的阀位，直至FV13010的阀位归零。入炉激冷水流量达到工艺要求，中控操作员确认气化炉运行稳定正常后，进行第二步操作。

(2) 关闭新增现有的2台黑水过滤器入炉激冷水出口后、入炉激冷水直补水前加装的气动阀，关闭气化炉入炉激冷水流量调节后手动阀，增大入文丘里循环灰水流量调节阀阀位，灰水循环泵打循环，调节碳洗塔排黑量，稳定碳洗塔液位。

确认HV13002的阀位并调节到位，入炉激冷水直补水流量达到工艺要求，确认气化炉运行稳定正常。关闭新增现有的2台黑水过滤器入炉激冷水出口后、入炉激冷水直补水前加装的手动闸板阀，关闭气化炉入炉激冷水流量调节后手动阀。增大入文丘里循环灰水流量调节阀阀位，灰水循环泵打循环，调节碳洗塔排黑量，稳定碳洗塔液位。

(3) 确认新增现有的2台黑水过滤器入炉激冷水出口后、入炉激冷水直补水前加装的手动闸板阀，气化炉入炉激冷水流量调节后手动阀关闭到位后，对已由入炉激冷水管线切出的黑水过滤器进行卸压、排污操作。确认新增现有的2台黑水过滤器入炉激冷水出口后、入炉激冷水直补水前加装的气动门阀、气化炉入炉激冷水流量调节后手动阀关闭到位后，对已切出黑水过滤器进行泄压操作。

全开已切出黑水过滤器卸压管线去渣池第一道手动球阀，待该阀打开到位后，缓慢打开已切出黑水过滤器卸压管线去渣池第二道手动球阀,将余压全部压卸。

待已切出黑水过滤器余压卸完后，打开该黑水过滤器排污阀排尽余水后交付检修。

(4) 交付维保进行清理、检修作业。

7 结语

笔者首先从多元料浆气化装置黑水过滤器的不同配置出发，介绍了多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏时的现象，分析了泄漏发生的原因。随后对多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰在线消漏的步骤及注意事项做了阐述。最后提出了预防多元料浆气化装置黑水过滤器端盖密封法兰泄漏的措施及设想。该设想实施后，不仅可以为黑水过滤器的在线消漏创造安全的检修环境，而且还会使黑水过滤器的在线切出清理工作的进行成为现实。当然，该设想所提到的阀门均应是带有自清洁功能的高质量高压球阀，所采用的阀门执行机构可以是电动的，也可以是手动的。否则，会使黑水过滤器的切换工作劳动强度大幅上涨，极有可能无法完成。