壳牌煤气化飞灰系统高压膨胀节泄漏的操作处理

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。

3 结论

结合实际生产情况对壳牌煤气化装置飞灰系统膨胀节在线更换操作进行了讨论分析，为同类装置问题的处理提供一定的参考。高温高压飞灰处理系统是壳牌煤气化装置的核心设备之一，对壳牌煤气化整套装置的安全稳定运行非常重要，在日常生产中应稳定工艺操作，加大巡检力度，确保装置安全稳定运行。