多元料漿氣化裝置去火炬放空遙控閥出口法蘭泄漏后的工藝處理及修復

趙伯平

(陜西陜化煤化工集團有限公司，陜西渭南 714100)

多元料漿氣化裝置碳洗塔出口煤氣管線去火炬放空遙控閥(HV13005)與壓力調(diào)節(jié)閥(PV13011)在生產(chǎn)過程中共同擔負穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的任務，在氣化裝置開車、停車過程中擔負著控制升降系統(tǒng)壓力速率的任務。HV13005的出口與系統(tǒng)PV13011的入口通過纏繞墊法蘭密封連接，此處在氣化裝置運行過程中易發(fā)生泄漏，會造成現(xiàn)場環(huán)境污染，同時在特定的環(huán)境條件下，極易引發(fā)火災、爆炸，影響氣化裝置安、滿、優(yōu)、長周期穩(wěn)定運行。因此有必要對其密封法蘭泄漏原因、發(fā)生泄漏后的工藝處理措施及注意事項、出口法蘭泄漏后修復前的工藝處理措施、法蘭密封面修復的工藝及技術裝備、修復工作的內(nèi)容及步驟、檢查驗收的方法及標準進行討論。

1 泄漏原因

HV13005出口法蘭與PV13011入口法蘭相連接，在氣化裝置正常運行時，HV13005、PV13011處于低閥位狀態(tài)，其連接法蘭密封件在高溫、高壓的條件下隨著系統(tǒng)壓力的小幅波動而承受交變載荷作用[1]。在氣化裝置升壓、降壓瞬間，由于PV13011開啟、關閉與HV13005不同步，其連接法蘭密封件在高溫高壓的條件下，隨著系統(tǒng)壓力變化承受沖擊載荷作用。根據(jù)其工作狀態(tài)，筆者認為泄漏原因如下：

(1) 密封元件密封墊片使用壽命到期，不能承受高溫、高壓，引發(fā)泄漏。

(2) 法蘭密封面損壞導致密封失效，引發(fā)泄漏。

(3) 各連接螺栓對連接法蘭施加的預緊力不一致，導致各個方向受力不均，造成法蘭張口現(xiàn)象，引發(fā)泄漏。

(4) 各連接螺栓因各種原因產(chǎn)生松動未被及時發(fā)現(xiàn)，導致各連接螺栓對連接法蘭施加的預緊力減小，引發(fā)泄漏。

2 修復前工藝處理措施

2.1 修復安全風險

多原料漿氣化裝置碳洗塔工藝流程圖見圖1。

圖1 多原料漿氣化裝置碳洗塔工藝流程圖

當氣化裝置正常運行時，來自多元料漿氣化爐的粗合成氣，經(jīng)氣液分離器再次除塵分離液體后進入文丘里洗滌器，與來自激冷水泵出口管線的激冷水充分接觸，使粗合成氣中攜帶的固體顆粒增濕、增重后進入碳洗塔。經(jīng)除塵、降溫、除去攜帶的水分和固體顆粒后出碳洗塔，沿著碳洗塔頂部煤氣管線經(jīng)在線分析儀、壓力計、流量計、出工段遙控閥、出工段手動大閥后送至變換工段[2]。

在氣化裝置正常運行的過程中，HV13005預設一個小閥位。當系統(tǒng)壓力超過PV13011設定值時，2個PV13011自動打開，部分合成氣經(jīng)火炬放空遙控閥、2個系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥送至火炬；當系統(tǒng)壓力小于PV13011設定值時，2個PV13011處于關閉狀態(tài)。

在氣化裝置正常開、停車的過程中，粗合成氣經(jīng)HV13005、PV13011進入火炬系統(tǒng)。在氣化系統(tǒng)升、降壓時，如果HV13005、PV13011動作不同步，HV13005出口法蘭密封就會因無法承受系統(tǒng)壓力而損壞，導致泄露。其失效的形式包括：密封法蘭密封面沖蝕成槽；HV13005密封墊片損壞；連接螺栓失去彈性，預緊力降低；連接螺栓因各種原因松動。

2.2 在線消漏安全風險

在線消漏過程中，由于氣化裝置仍然在正常運行，故存在以下安全風險:

(1) 存在氣化裝置系統(tǒng)壓力無法自動調(diào)節(jié)的安全風險。中控操作員應在消漏全程密切關注系統(tǒng)壓力變化，一旦出現(xiàn)超壓現(xiàn)象，及時聯(lián)系并做出相應工藝處理，必要時可緊急停車。

(2) HV13005存在微小內(nèi)漏現(xiàn)象，先將HV13005閥位歸零，再將系統(tǒng)PV113011閥位調(diào)至最大。在消漏過程中仍然會有少量煤氣泄漏，存在消漏人員中毒的風險，因此消漏人員在工作時應做好個人防護工作。如果在消漏的過程需要動火，還可能存在著火、爆炸的安全風險。因此應嚴格管理并按相關要求辦理各種作業(yè)票證。化工監(jiān)護人應堅守工作崗位并利用一氧化碳含量檢測儀實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常，立即停止作業(yè)，撤出作業(yè)人員，并聯(lián)系工藝技術人員做出相應工藝處理。

2.3 停車消漏安全風險

HV13005、氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段遙控閥(HV13004)、氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥均存在內(nèi)漏現(xiàn)象，盡管在工藝處理時，以上閥門均已關閉，但系統(tǒng)仍然會有少量煤氣倒回至已停運HV13005前的管線中，并從泄漏點漏出。因此存在消漏人員中毒，以及現(xiàn)場著火、爆炸的安全風險。在消漏過程中，作業(yè)人員應按要求做好個體防護工作，嚴格管理并按相關要求辦理各種作業(yè)票證。化工監(jiān)護人應堅守工作崗位并利用一氧化碳含量檢測儀進行實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常，立即停止作業(yè)，撤出作業(yè)人員，并聯(lián)系工藝技術人員做出相應工藝處理[3]。

2.4 停車修復前的工藝處理措施

(1) 檢查確認氣化裝置已按預案進行緊急停車操作，緊急停車后相關工藝處理已完成。

(2) 檢查確認氣化裝置檢修前的工藝處理已完成，氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段盲板已倒盲。

(3) 檢查確認氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004、HV13005、2個PV13011關閉到位。檢查確認2個PV13011后手動閥處于全開位。

(4) 觀察安裝在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間管線上的就地壓力表示數(shù)，若示數(shù)不為零，可按以下步驟進行處理后，交出檢修。

在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間安全放空手動閥后管線出口處，安裝長度為50 m的消防帶。

通知總控檢查確認多元料漿氣化裝置去火炬安全放空管線壓力正常(微正壓)，水封高度在正常指標內(nèi)。

得到回應后，通知總控將2個PV13011閥位調(diào)至50%。

上述操作完成后，將HV13005閥位調(diào)至25%，將氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004、HV13005間管線余壓卸至火炬系統(tǒng)。

上述操作完成后，緩慢打開安裝在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間安全放空管線上的就地安全放空手動閥，并觀察安裝在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間管線上的就地壓力表示數(shù)變化。待示數(shù)為零時，通知總控關閉HV13005、2個PV13011。現(xiàn)場檢查確認HV13005前置換用低壓氮氣盲板已導通，關閉2個PV13011后手動閥，緩慢打開HV13005前置換用低壓氮氣手動閥，進行置換。

聯(lián)系質檢做動火分析，合格后關閉HV13005前置換用低壓氮氣手動閥后，交出檢修。

(5) 觀察安裝在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間管線上的就地壓力表示數(shù)，若示數(shù)不為零，可按以下步驟進行處理后，交出檢修。

在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間安全放空手動閥后管線出口處，安裝長度為50 m的消防帶。

上述操作完成后，緩慢打開安裝在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間安全放空管線上的就地安全放空手動閥，并觀察安裝在氣化裝置碳洗塔出口煤氣總管出工段手動大閥、HV13004之間管線上的就地壓力表示數(shù)變化。待示數(shù)為零時，通知總控關閉HV13005、2個PV13011。現(xiàn)場檢查確認HV13005前置換用低壓氮氣盲板已導通，關閉2個PV13011后手動閥，緩慢打開HV13005前置換用低壓氮氣手動閥，進行置換。

聯(lián)系質檢做動火分析，分析合格后交出檢修。

3 處理措施及注意事項

3.1 工藝處理措施

HV13005出口法蘭密封在氣化裝置運行過程中發(fā)生泄漏后，可根據(jù)泄漏量的大小，采用適當措施進行相應工藝處理。泄漏量較小時，工藝處理步驟如下：

(1) 聯(lián)系維保準備消漏所需要的工器具(如各種緊固用防爆工具、正壓式空氣呼吸器、注膠模具等)，以及相關的人員、材料。

(2) 現(xiàn)場操作員做好個人防護，借助橡膠軟管從公用工程低壓氮氣總管甩頭處引低壓氮氣至泄漏處，并打開低壓氮氣手動閥。利用低壓氮氣對污染區(qū)域煤氣進行稀釋，并借助一氧化碳檢測儀對該區(qū)域內(nèi)水煤氣含量實時監(jiān)測。

(3) 消漏所需工器具、人員、材料、胎模具就位后，現(xiàn)場操作人員告知中控操作員消漏前的準備工作已完成。

(4) 中控操作員接到通知后，請示領導及調(diào)度室得到批準后，關閉HV13005，全開PV13011，將閥間殘余水煤氣放至火炬。隨后關閉PV13011，并通知現(xiàn)場可以進行消漏作業(yè)。在HV13005關閉期間，中控操作員應密切關注系統(tǒng)壓力變化，根據(jù)變化進行相應的工藝處理，以保證氣化裝置平穩(wěn)運行。

(5) 接到通知后，現(xiàn)場操作員及技術人員組織維保人員緊固法蘭連接螺栓，待漏量減小后安裝注膠胎模具開始消漏。漏點消除后，通知中控操作員漏點已消除。

(6) 中控操作員接到通知后，將PV13011閥位設置恢復正常，打開HV13005。

泄漏嚴重時，工藝處理步驟如下：

(1) 匯報領導及公司調(diào)度室，請示處理方案。根據(jù)指示進行相應的工藝處理，必要時可按緊急停車預案處理。

(2) 如果執(zhí)行緊急停車預案，可在緊急停車工藝處理完成后進行氣化裝置檢修前工藝處理。

(3) 待上述工藝處理完成后，關閉HV13005、PV13011及其后手動閥，切斷該裝置與火炬系統(tǒng)聯(lián)系。交付檢修除此漏點外該裝置區(qū)的其他設備及管道，該裝置進入中修狀態(tài)。

(4) 聯(lián)系機動部外協(xié)消漏工作所需工器具、人員及材料，根據(jù)到位情況進行相應工藝處理。

3.2 注意事項

HV13005出口法蘭密封是一項危險且復雜的工作，在消漏工作開始前的工藝處理過程以及消漏工作中，各級工作人員應嚴格執(zhí)行崗位安全操作規(guī)程，做好個人防護工作。同時應注意以下事項：

(1) 工藝操作人員嚴格按照既定方案進行操作，如需變動，必須征得領導的批準方可執(zhí)行。

(2) 消漏作業(yè)過程嚴禁使用非防爆工器具，作業(yè)人員及監(jiān)護人員必須做好個人防護工作。

(3) 必須對泄漏區(qū)域內(nèi)水煤氣含量進行實時監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)異常立即停止作業(yè)并進行相應的工藝處理。

(4) 作業(yè)前做好各類作業(yè)票證的辦理審批工作，以保證各級人員的人身安全。

4 法蘭泄漏后修復工作

4.1 失效形式

HV13005出口法蘭密封常見的失效形式有3種：法蘭密封的連接螺栓松動，預緊力下降；法蘭密封的密封墊片損壞；密封法蘭的密封面損壞。因不同失效形式所造成的泄漏，在不同工況下進行消漏時，所采用的修復工藝不同[4-6]。

4.2 修復工藝

(1) HV13005出口法蘭密封在氣化裝置運行過程中發(fā)生泄漏：可采用緊固連接螺栓，恢復預緊力的維修工藝來消除泄漏。如果泄漏較大，可在泄漏量降低后，采用安裝模具注入堵漏膠的工藝消除漏點。

(2) HV13005出口法蘭密封停車消漏：法蘭密封墊片及法蘭密封面損壞引起的泄漏，其消漏工作應在氣化裝置安全后進行。消漏前必須按照單系列多元料漿氣化裝置停車檢修前的工藝處理方案，以保證消漏工作的安全。確認上述工藝處理完成后，再按2.2節(jié)所述處理方案進行檢修前最終工藝處理。確認前述工作已完成后，組織維修人員拆下HV13005與2個PV13011之間連接管線，檢查各法蘭密封墊片、各密封法蘭的密封面是否損壞，確認密封失效的形式后確定修復工藝。如果各密封法蘭的密封面完好無損、密封墊已損壞，則可采用更換密封墊片的工藝消漏。如果各密封法蘭的密封面已損壞，可采用堆焊填補密封法蘭密封面后再利用專用液壓機床車削、磨削法蘭密封面的工藝來修復[7]。

4.3 技術裝備

失效形式不同，其修復工作的內(nèi)容及復雜程度不同，故其修復時所需要的技術裝備也是不同的。現(xiàn)介紹3種法蘭密封失效形式對應的密封元件修復時所需要的技術裝備。

(1) 法蘭密封的連接螺栓松動，預緊力下降造成的泄漏修復。由于泄漏量較小且發(fā)現(xiàn)及時，故其修復消漏工作量偏小，復雜程度不大，修復所需技術裝備及要求包括：具有防爆功能的緊固螺栓，提升預緊力的工器具(例如銅錘、銅扳手等緊固螺栓的工器具);合適的個人防護用品(例如防毒面具、正壓式空氣呼吸器);合適的通風設備設施，以稀釋作業(yè)現(xiàn)場大氣中有毒有害氣體含量;合適的有毒有害氣體含量實時監(jiān)測設備，配備高水平的現(xiàn)場安全監(jiān)護人員。

(2) 法蘭密封的密封墊片損壞、密封法蘭的密封面損壞造成的泄漏修復。由于泄漏量極大，氣化裝置正常運行時無法實施修復工作，只能停車并經(jīng)相應工藝處理后修復。其修復工作的復雜程度最大，工作量巨大，作業(yè)環(huán)境同樣也很復雜。

需要的技術裝備及要求包括：具有防爆功能的拆卸螺栓的工器具(例如銅錘、銅扳手等緊固螺栓的工器具)；合適的個人防護用品(例如防毒面具、正壓式空氣呼吸器)；合適的通風設備設施，以稀釋作業(yè)現(xiàn)場大氣中有毒有害氣體含量；合適的有毒有害氣體含量實時監(jiān)測設備。

需要的技術人員包括：專業(yè)的堆焊設備及操作人員,專用的液壓車削、磨削機床及操作人員,專業(yè)的探傷設備及操作人員，高水平的現(xiàn)場安全監(jiān)護人員。其中專用液壓機床由液壓油站、液壓馬達、傳動軸、刀架及其傳動部件、專用固定支架等零部件組成，現(xiàn)場組裝調(diào)試工作至少應符合法蘭密封面加工精度對其安裝調(diào)試工作的要求，其加工精度應滿足國標的相關要求。

4.4 修復工作內(nèi)容及步驟

4.4.1 HV13005法蘭密封的連接螺栓松動，預緊力下降造成的泄漏修復

HV13005出口法蘭密封在線修復工作的內(nèi)容包括修復前的準備工作、修復前的工藝處理、修復工作、修復后檢查驗收工作、修復后的工藝處理及投用。修復前的準備工作包括：參檢人員的安全教育培訓、個人防護用品的配發(fā)、注膠及緊固用工器具的選擇與制作、各種特殊作業(yè)票證的辦理。待上述工作完成后，可按以下步驟開展消漏修復工作。

第一步：聯(lián)系相關人員確認修復前的準備工作已完成。

第二步：通過現(xiàn)場工藝安全監(jiān)護人員聯(lián)系總控操作員及工藝技術員，再次確認消漏修復前的工藝處理工作已按HV13005出口法蘭密封在氣化裝置運行過程中發(fā)生泄漏后的工藝處理措施及注意事項要求完成。

第三步：得到肯定回復后，開始檢查泄漏部位連接螺栓的松緊度及預緊力的大小并進行緊固處理。

第四步：泄漏量減小后，安裝注膠胎具，開始注膠作業(yè)。

第五步：注膠作業(yè)完成后，聯(lián)系總控及工藝技術員、現(xiàn)場操作員、監(jiān)護人員，充壓查漏。若無泄漏，拆卸注膠設備。

第六步：通知總控及工藝技術員、現(xiàn)場操作員、監(jiān)護人員漏點已消除。HV13005出口法蘭密封已修復，可以投入使用。

第七步：總控恢復PV13011至正常閥位，關閉HV13005。

4.4.2 HV13005出口法蘭密封停車消漏的修復

HV13005出口法蘭密封停車消漏修復工作的內(nèi)容包括修復前的準備工作、修復前的工藝處理、修復工作、修復后檢查驗收工作、修復后的工藝處理及投用。修復前的準備工作包括：參檢人員的安全教育培訓、個人防護用品的配發(fā)、法蘭密封面修復及緊固、拆卸用工器具的選擇及安裝調(diào)試、各種特殊作業(yè)票證的辦理。待上述工作完成后，可按以下步驟開展消漏修復工作：

第一步：聯(lián)系相關人員確認修復前的準備工作已完成。

第二步：通過現(xiàn)場工藝安全監(jiān)護人員聯(lián)系總控操作員及工藝技術員，再次確認消漏修復前的工藝處理工作已按多元料漿氣化裝置去火炬安全放空手動遙控閥出口法蘭密封停車消漏修復前的工藝處理措施完成。

第三步：得到肯定回復后，在工藝技術員、現(xiàn)場操作員、監(jiān)護人員的指導下拆卸HV13005與PV13011之間的連接管線。檢查各密封法蘭面及密封墊片的損壞程度，確定修復工藝。

第四步：聯(lián)系質檢進行動火分析，辦理動火票證，聯(lián)系電工辦理臨時用電票證。

第五步：采用堆焊的工藝對已損壞的法蘭密封面進行修復。

第六步：利用專用液壓車削、磨削機床對已完成堆焊作業(yè)的法蘭密封面進行金屬加工作業(yè)，使之滿足相關技術標準。

第七步：按照法蘭密封對法蘭密封面的加工精度要求驗收。

第八步：安裝HV13005與PV13011之間的連接管線。現(xiàn)場操作員聯(lián)系并配合總控進行檢修后的工藝處理，完成后通知相關人員做好記錄。

5 檢查驗收的方法及標準

檢查驗收標準應參照工藝技術要求，嚴格執(zhí)行GB 50517—2010 《石油化工金屬管道工程施工質量驗收規(guī)范》、SH 3501—2002 《石油化工劇毒、可燃介質管道工程施工及驗收規(guī)范》。各法蘭密封面的驗收應用肉眼觀察及觸摸法對其表面粗糙度、各密封槽之間距離及深度進行檢查，確保其與密封墊片相配套，從而達到修復法蘭密封的目的。

6 結語

筆者結合工作經(jīng)驗及相關專業(yè)知識，從泄漏產(chǎn)生的原因出發(fā)，首先介紹了HV13005出口法蘭密封在氣化裝置運行過程中發(fā)生泄漏后的工藝處理措施及注意事項，隨后又介紹了HV13005出口法蘭泄漏后修復前的工藝處理措施。接著說明了此法蘭密封面修復的工藝及技術裝備、修復工作的內(nèi)容及步驟。在文章的結尾部分說明了檢查驗收的方法及標準。此項工作極為復雜，是否存在更為簡潔的工藝處理手段及修復工藝，有待在今后的生產(chǎn)實踐中不斷探索。