煤化工火炬装置水封罐运行问题及处理方法

煤化工火炬装置水封罐运行问题及处理方法

杜焕宗，甘学超，郭雪梅，李智鹏

（中国神华新疆分公司公用工程中心，新疆830019）

[摘要]水封罐主要运用水封产生的压力使火炬管网中保持一定的微正压，以防空气窜入火炬管网，其主要作用是将火炬系统与水封罐的上游管道及生产装置有效隔离开。文章阐述了水封罐的设计原则及水封高度的控制要求，结合煤化工生产实际中上游装置排放气时会带入大量的煤粉，导致火炬水封罐及其附件堵塞的问题，提出了火炬水封罐液位计、补水线、泄水线等附件的部分改造建议，为煤化工火炬水封罐设置提供参考。

[关键字]煤化工；火炬水封罐；液位计；补水线；泄水线

Running Problems of Water-sealed Drum in Coal Chemical Flare System and The

Solution

DU huan-zong, GAN xue-chao,GUO xue-mei,LI zhi-peng (China shenghua Xin jiang Co.,Ltd,The utility center,Xinjiang 830019) Abstract：The water-sealed drum is mainly utilized to keep a constent pressure in flare pipes, avoiding ingress of air. The major use is to effectly isolate the upstream pipes from the flare system. The article illustrates the design principles and control requirements of the water-seal height. As in chemical production of Shenhua Baotou coal chemical Ltd., the discharging gas from upstream devices will carry lots of coal particles, which will plug the drum and other accessories in flare system, some partial advices have been given towards the setting of the level gauge, water supplement line, sluice valve, providing the reference for the setting of the water-sealed drum.

Key words：The water-sealed drum；Coal Chemica liquid level meter ；refill line ；Discharge lineDischarge line

水封罐主要运用水封产生的压力使火炬管网中保持一定的微正压，防止空气窜入火炬管网，它是防回火安全设备，其主要作用是将火炬系统与水封罐的上游管道及生产装置有效隔离开。由于煤化工采用煤为原料，进而火炬气中往往含有煤粉，随着时间的积聚，对火炬水封罐的安全操作、设备运行带来了很大的隐患。如何合理的解决这些问题，是水封罐安全运行的重要保证。

1. 水封罐设计原则

水封罐分为立式和卧式两种。煤化工火炬系统主要采用卧式带挡液板的水封罐。挡液板开孔，防止液位波动过大，根据液位计能正确观察液位变化。根据相关规范[1-2]的要求水封罐设计应能分离气体中直径300um-600um的液滴；带挡液板的卧式水封罐的直径不宜小于3m；带挡液板的卧式水封罐的分液端不考虑存液，挡液板顶端应高出最高水位200mm。它的附件主要设置有人孔、进出气管、进水管、液面控制排液管、排水管等。为了安全起见，水封罐应该设有足够大空间，保证发生回火爆炸事故时不被破坏。此外压力波动会引起水封罐振动，造成连接部位破坏与泄露，因此水封罐应具有足够的强度。由于北方冬季温度低的特点，水封罐应设置内部蒸汽伴热，蒸发水封内易挥发组分（轻烃类），外部罐体及管线采用外盘管伴热。综合考虑以上因素，结合实际经验，合理的设计水封罐的结构、尺寸、附件等，可保证设计的完整性。

2. 水封罐水封高度的控制

水封罐的水封需保持一定的高度要求，根据相关规范中的要求“水封罐内有效水封水量满足水封罐入口管道3m水量”。在实际操作中水封高度还与气体的

种类、火炬筒体的高度、环境温度有关[3]。一般富氢火炬水封高度高于重烃火炬水封高度；火炬筒体越高，要求水封高度也相应增加，以保证火炬气冲破水封进入火炬燃烧；冬季温度低，要求水封高度高，夏季可适当减少水封高度。水封高度过高易导致装置憋压，最大排放量时背压值最小装置不能顺利排放。水封高度过低容易引起火炬的回火爆炸事故以及焖烧现象。由于装置火炬气的排放的间断性、不稳定性，造成火炬气管网压力的波动。针对压力的波动，及时调节水封罐的液位以保证火炬气安全排放和火炬气的火焰稳定。

3. 水封罐运行中出现的问题及其附件的改造建议

3.1 液位计堵塞

神华包头煤化工火炬装置高压富氢和低压富氢水封罐液位计采用双表指示。远传液位指示采用压差液位计，现场液位指示采用磁翻板液位计。由于上游气化装置开停车频繁，气化炉开车周期在1-3个月，在开停车期间会向下游装置及火炬排放大量气体，导致火炬管线内压力不稳定，很可能导致回火事故的发生。水封罐安全运行的核心在于水封罐内的水位，因此水封罐液位指示的准确性是水封罐的重要工艺参数。

图3.1磁翻板煤粉堵塞

气化装置在开停工期间会向火炬装置排放大量的放空气，大量的煤粉伴随放空气进入水封罐内，在水封罐内沉淀，堵塞就地指示液位计的入口，导致液位计失灵。神华包头煤化工火炬装置高压富氢和低压富氢水封罐就地指示液位计采用磁翻板液位计，当煤粉在水封罐内沉淀时，也进入到磁翻板液位计，煤粉在入口处大量堆积，最终使磁翻板液位计堵塞无法使用。压差液位计对煤粉的敏感度相对较小，目前能正常运行，由于水封罐内有大量煤粉，随时有压差液位计测压处煤粉堵塞，压差液位计出现故障的情况。当现场液位计已无法使用时，高压富氢和低压富氢水封罐液位计只能单表指示，液位无法对比参考。操作人员无法判断压差液位计是否指示真实。特别是水封罐液位低于工艺指标时，压差液位计故障，指示高液位，操作人员未及时进行补水，导致水封罐没有水封作用。同时火炬系统排放频繁时，会形成负压，由于水封罐未及时补水，水封罐失效，未能起到有效的隔离作用，使火炬系统发生回火爆炸事故。

因此，在煤化工火炬系统高压富氢和低压富氢水封罐液位计不能选用磁翻板液位计。为保证水封罐的安全运行，需对磁翻板液位计进行更换，以保证双表准确指示，进行比较，帮助操作人员及时准确判断水封罐液位，发现水封罐液位超出工艺指标时，及时进行操作调整，确保水封罐的安全运行。为了使水封罐内煤粉对液位计不能形成干扰，指示准确，可选择非接触式雷达液位计以代替磁翻板液位计。

3.1.1 雷达液位计基本原理

雷达液位计天线发射极窄的微波脉冲，这个脉冲以光速在空间传播，碰到被测界面，其部分能量被反射回来，被同一天线接收器接收，发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。