氮?dú)獯祾吖芫€煤漿泄漏原因分析與處理

吳 歡

(中石化寧波工程有限公司 浙江寧波315103)

1 存在問題

某企業(yè)建成并投產(chǎn)的以煤為原料制取氫氣的生產(chǎn)裝置(以下簡(jiǎn)稱煤制氫裝置A)為目前國內(nèi)煤制氫氣產(chǎn)氣量最大的生產(chǎn)裝置，氣化系統(tǒng)采用美國GE公司德士古水煤漿加壓氣化工藝，氣化壓力6.5 MPa,溫度1 300～1 400 ℃，建設(shè)規(guī)模為有效氣(H2+CO)產(chǎn)量200 000 m3/h(標(biāo)態(tài))。煤制氫裝置A原氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)是1條氮?dú)饪偣芊謩e與煤漿系統(tǒng)及氧氣系統(tǒng)相連，在其開車準(zhǔn)備階段，發(fā)現(xiàn)有煤漿泄漏至高壓氮?dú)獯祾吖芫€的現(xiàn)象，存在安全隱患。

2 原因分析

改進(jìn)前高壓氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 改進(jìn)前高壓氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)工藝流程

從圖1可以看出：高壓氮?dú)庥煽辗盅b置分別輸送至高壓氮?dú)獯祾吖?V- 1)和高壓氮?dú)饩彌_罐(V- 2)存儲(chǔ)；高壓氮?dú)獯祾吖抻糜诿簼{管線和氧氣管線吹掃，高壓氮?dú)饩彌_罐通過2只氮?dú)夤揲g的跨線(連接線)可補(bǔ)充吹掃氮?dú)狻?/p>

吹掃煤漿系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)的氮?dú)獯祾吖芫€是從同一總管接出，在煤漿管線和中心氧管線、環(huán)隙氧管線上均設(shè)有氣動(dòng)開關(guān)閥門和單向閥，煤漿系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)通過這些閥門實(shí)現(xiàn)相互間的隔離。對(duì)吹掃煤漿管線的氮?dú)庠礇]有要求，但對(duì)吹掃氧氣管線的氮?dú)庠匆蟾裢鈬?yán)格。

根據(jù)操作程序，煤漿系統(tǒng)投用前，高壓氮?dú)庀到y(tǒng)必須接高壓氮?dú)庀韧度脒\(yùn)行，煤漿系統(tǒng)才能投入運(yùn)行，這樣煤漿才難以竄入位于XV- 3上游的高壓側(cè)管線，也可有效避免煤漿竄入氧氣系統(tǒng)的可能。泄漏的煤漿能夠倒竄至XV- 3的上游，說明投用煤漿時(shí)XV- 3處于開啟狀態(tài)。所以，其原因是操作人員未按照正常的操作程序進(jìn)行操作，再加上XV- 3本身存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

3 處理措施

在煤制氫裝置A開車投用前，將吹掃煤漿系統(tǒng)的氮?dú)夤芫€與吹掃氧氣系統(tǒng)的氮?dú)夤芫€從源頭上進(jìn)行分離，杜絕煤漿泄漏竄入氧氣系統(tǒng)的可能。改進(jìn)后高壓氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2 改進(jìn)后高壓氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)工藝流程

從圖2可以看出：氧氣系統(tǒng)的氮?dú)獯祾呷杂筛邏旱獨(dú)夤尢峁庠?，但煤漿系統(tǒng)的吹掃改由通過氮?dú)饩彌_罐提供氣源；原設(shè)計(jì)中2只氮?dú)夤揲g的連接線改為煤漿系統(tǒng)的吹掃總管，原管線中的止回閥和開關(guān)閥門作為總管切斷閥門；同時(shí)在煤漿系統(tǒng)氮?dú)獯祾吖芫€上設(shè)置雙閥切斷，即增加切斷閥和止回閥各1只，便于操作及管線檢修。

4 完善改進(jìn)措施

高壓氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)工藝流程修改后，高壓氮?dú)獯祾吖?V- 1)氮?dú)赓A量可滿足氧氣系統(tǒng)的3個(gè)系列同時(shí)吹掃的用量；而高壓氮?dú)饩彌_罐(V- 2)的氮?dú)庠谟糜诿簼{系統(tǒng)吹掃的同時(shí)還需用于高壓冷凝液罐(圖2中雙電磁壓控閥PV- 1所在管線用途)的保壓及其他用途，因此，與原流程相比，高壓緩沖罐(V- 2)可能出現(xiàn)頻繁充壓情況，即空分裝置的液氮泵啟動(dòng)會(huì)更頻繁。

原流程中2只氮?dú)夤揲g的連接線補(bǔ)氮用的雙電磁壓控閥(PV- 1)現(xiàn)改用在高壓冷凝液罐的保壓管線上；當(dāng)用于煤漿系統(tǒng)吹掃的高壓氮?dú)饩彌_罐(V- 2)壓力降至低設(shè)定值時(shí)，聯(lián)鎖動(dòng)作雙電磁壓控閥(PV- 1)切斷用于冷凝液罐的保壓的高壓氮?dú)猓员ＷC氣化爐安全停車的氮?dú)庥昧俊?/p>

管線、儀表流程修改完成后，對(duì)氧氣系統(tǒng)和煤漿系統(tǒng)分別進(jìn)行了吹掃測(cè)試，為2只氮?dú)夤薜膲毫υO(shè)定、邏輯聯(lián)鎖提供了可靠數(shù)據(jù)，保證了氣化爐的安全聯(lián)鎖。