摘要：針對煤氣化裝置低壓氮氣管網(wǎng)進(jìn)水的問(wèn)題，對存在進(jìn)水隱患的設備、管線(xiàn)進(jìn)行排查，分析低壓氮氣管網(wǎng)進(jìn)水的原因：事故燒嘴冷卻水槽(V2)底部出水管線(xiàn)投用伴熱后，閥門(mén)密封性能降低，出現內漏現象，導致V2中水滿(mǎn)后進(jìn)入氮氣水平總管，使氮氣露點(diǎn)升高；進(jìn)入事故火炬的低壓氮氣流量大且處于流動(dòng)狀態(tài)，膨脹吸熱引起氮氣溫度降低，導致過(guò)飽和的氮氣凝結出冷凝水。通過(guò)切斷進(jìn)入氮氣管網(wǎng)水源、氮氣水平總管加導淋閥、增加氮氣排放量等措施對進(jìn)水氮氣管網(wǎng)進(jìn)行處理有效縮短了進(jìn)水氮氣管網(wǎng)的干燥時(shí)間；同時(shí)，對在線(xiàn)分析儀用氮氣管線(xiàn)予以改造，徹底消除了低點(diǎn)積水引起工藝氣在線(xiàn)分析儀故障的隱患。并指出，V2上沒(méi)有遠傳液位計的設計缺陷使得V2液位不能實(shí)時(shí)監控，存在較大的安全隱患。

在煤化工領(lǐng)域，氮氣常常用于裝置中易燃易爆、有毒有害可燃性氣體的置換，或作為設備密封、保壓和儀表檢測元件的保護及動(dòng)力氣源，對其含水量有較嚴格的要求，一般要求其含水量控制在2×10－6以下。若運行過(guò)程中發(fā)生了氮氣管網(wǎng)進(jìn)水，會(huì )給全廠(chǎng)的安全生產(chǎn)造成威脅，冬季時(shí)管網(wǎng)甚至會(huì )出現結冰堵塞現象，導致氮氣管網(wǎng)癱瘓；當遇到突發(fā)情況系統需停車(chē)時(shí)，氮氣無(wú)法用于置換等工藝處理，更是會(huì )造成較大的安全隱患，甚至會(huì )引起設備損壞、著(zhù)火、爆炸等惡性事故。因此，分析并解決氮氣管網(wǎng)進(jìn)水的問(wèn)題具有重要的意義。

2.3.1高壓閃蒸罐上的低壓氮氣管線(xiàn)排查

連接高壓閃蒸罐的低壓氮氣管線(xiàn)上設計有2道截止閥，全部處于關(guān)閉狀態(tài)，閥體及閥后低壓氮氣管線(xiàn)溫度為2 ℃(高于－6℃的環(huán)境溫度)，遠低于高壓閃蒸罐內160℃的介質(zhì)溫度，若此閥門(mén)有輕微的內漏，氮氣管線(xiàn)內就會(huì )有CO、H2、NH3等可燃氣體，在X4閥后取樣檢測，結果顯示，氮氣管線(xiàn)內沒(méi)有這些可燃氣體。另外，高壓閃蒸罐上低壓氮氣管線(xiàn)入口位于高壓閃蒸罐的液面下方，若有滲漏，則氮氣管線(xiàn)內的水會(huì )有顏色，而從X4閥后排出的水無(wú)色無(wú)味、澄清透明，可以判斷高壓閃蒸罐內的黑水或高閃氣(含水量為99%)未進(jìn)入低壓氮氣管網(wǎng)，閥體及閥后氮氣管線(xiàn)的溫度高于環(huán)境溫度是由高壓閃蒸罐的熱輻射引起的。

2.3.2 V2的低壓氮氣管線(xiàn)排查

在事故燒嘴冷卻水槽(V2)內，為保持事故狀態(tài)下燒嘴冷卻水的流量，V2頂部用氮氣加壓至0.45MPa，氮氣管道入口位于V2頂部，現場(chǎng)磁翻板液位計顯示V2液位為2.3m(V2罐體總高2.6m)，頂部安全閥SV1的旁路閥、V2補水閥X7及其排水閥XV1、X6均處于關(guān)閉狀態(tài)，X5處于1/2開(kāi)度狀態(tài)，所以V2壓力與氮氣管網(wǎng)壓力相同。由于V2位于煤氣化裝置的*高點(diǎn)，若V2液位滿(mǎn)，水會(huì )在其重力作用下經(jīng)止回閥(內漏)和X5閥流入支管1，進(jìn)而流入氮氣水平總管，而水平總管與各支管呈豎直U形布局，水平總管位于U形布局低點(diǎn)處，因此氮氣水平總管成為積水管，進(jìn)而導致水平總管內的低壓氮氣露點(diǎn)升高(2016年1月30日檢測氮氣露點(diǎn)為－14.8℃)，含水量較大。

關(guān)閉X5閥并斷開(kāi)X5閥后法蘭發(fā)現，V2液位已滿(mǎn)，有大量水流出，之后以0.03m³/h恒定的流量流出，一方面表明磁翻板液位計LG1已壞，顯示的V2液位數據失真；另一方面也體現出了V2沒(méi)有設計遠傳液位計所帶來(lái)的安全隱患。于是打開(kāi)US2、US3、US4、US5閥，均有少量水流出，且水量依次減??；打開(kāi)X3閥，沒(méi)有水流出，表明氮氣水平總管內積水不多，不是水平總管內充滿(mǎn)水后進(jìn)入到支管2中的。

V2與工藝氣在線(xiàn)分析儀分別位于支管1和支管2上，由于支管2頂部去事故火炬的氮氣處于流動(dòng)狀態(tài)(流量在1900m³/h左右)，氮氣水平總管內的氮氣在2管道內壓力降較大，低壓氮氣膨脹吸熱引起氮氣溫度降低，導致過(guò)飽和的氮氣凝結出冷凝水，順著(zhù)管壁流下來(lái)，積聚在各樓層公用工程站低點(diǎn)導淋處；此外，氮氣流速大也會(huì )夾帶一些小液滴，小液滴也會(huì )順著(zhù)管壁流下積聚在每個(gè)低點(diǎn)導淋處。

打開(kāi)US1，發(fā)現US1處管道已經(jīng)堵塞，沒(méi)有氮氣、冷凝水排出，采用0.7MPa蒸汽給US1加熱12h，也沒(méi)有水和氮氣排出。分析認為，這主要是由于US1位于支管2的*低點(diǎn)，因長(cháng)期未使用，有大量管道銹渣積累，堵塞了US1處的氮氣管道，使得X4處成為支管2的相對低點(diǎn)，水越積越多，*終經(jīng)X4進(jìn)入到工藝氣在線(xiàn)分析儀中。

在支管4的各樓層公用工程站低壓氮氣管線(xiàn)低點(diǎn)導淋處未排出水，只有氮氣，這主要是因為在支管4內的低壓氮氣沒(méi)有流動(dòng)，無(wú)壓力降，氮氣露點(diǎn)沒(méi)有升高，沒(méi)有形成過(guò)飽和氮氣，故沒(méi)有凝結水產(chǎn)生。

3、處理措施

3.1切斷進(jìn)入氮氣管網(wǎng)的水源

技改后低壓氮氣管網(wǎng)流程如圖1(含虛線(xiàn)部分)所示。X5閥被關(guān)閉，其閥后法蘭被斷開(kāi)，徹底切斷進(jìn)入氮氣管網(wǎng)的水源；X7閥后加盲板，以防止X7閥長(cháng)期使用后密封性能降低而出現內漏，并通過(guò)增大氮氣的排放量來(lái)降低氮氣管網(wǎng)內的含水量(2016年1月31日在X4閥后檢測氮氣露點(diǎn)為－17.9℃，表明低壓氮氣中水含量降低，情況有所好轉)。此外，更換閥門(mén)X6、XV1，維修磁翻板液位計LG1，并加強液位計的檢查維護。以上措施徹底消除了氮氣管網(wǎng)進(jìn)水的隱患。

3.2水平總管加導淋閥

由表2可以看出，2016年2月3日時(shí)X4閥后檢測氮氣露點(diǎn)為－17.5℃，表明水平總管內還存在水，通過(guò)加大氮氣排放量對氮氣管網(wǎng)進(jìn)行干燥，效果較明顯，但需要較長(cháng)時(shí)間，于是采取在水平總管兩端分別增加導淋閥X1、X2的措施(見(jiàn)圖1中虛線(xiàn)所示部分)增大氮氣流動(dòng)區域，以縮短干燥時(shí)間。打開(kāi)X1、X2后排出約6m³的水，排完后X1、X2閥處均出現結冰堵塞現象，導致X1、X2閥處無(wú)氮氣排出，表明氮氣水平總管內可能已經(jīng)有冰存在。采用0.7MPa蒸汽對X1、X2閥進(jìn)行加熱除冰，X1、X2閥得以疏通。

2016年2月4日和2月5日在X4閥后檢測氮氣露點(diǎn)，分別為－23.5℃和－24.2℃，表明氮氣含水量有所降低，但與合格氮氣的露點(diǎn)相差還是較大，當X4閥處排出的氮氣溫度、壓力與空分裝置外送氮氣溫度、壓力較接近時(shí)，其露點(diǎn)會(huì )較接近。

2016年2月6日在X1閥后檢測氮氣的露點(diǎn)為－3.4℃，水含量較X4閥后高，這可能是由于X1閥處氮氣排放量較小，管內冰的升華量與氮氣的含水量達到平衡，而支管2的氮氣排放量較大，故含水量降低。這表明，需要長(cháng)時(shí)間保持低壓氮氣管網(wǎng)較大的氮氣排放量，才能將氮氣干燥至合格(露點(diǎn)降至－71.4℃)。

2016年2月14日在X4閥處檢測氮氣的露點(diǎn)為－71.4℃，與空分裝置外送氮氣的露點(diǎn)一樣，表明低壓氮氣管網(wǎng)中的水已經(jīng)完全排出。

3.3更改工藝氣在線(xiàn)分析儀用氮氣管線(xiàn)

將工藝氣在線(xiàn)分析儀用氮氣由原從X4閥后引出改為從X3閥后引出(見(jiàn)圖1中虛線(xiàn)所示部分)，同時(shí)在X3閥后進(jìn)工藝氣在線(xiàn)分析儀前的低點(diǎn)增加導淋，便于吹掃排氣或排水，從而徹底消除因X4閥位于低點(diǎn)易積水、引起工藝氣在線(xiàn)分析儀故障的隱患。

4、結論

(1) 通過(guò)對低壓氮氣管網(wǎng)的分析、排查得知，V2出水閥門(mén)(X6、XV1)內漏導致V2滿(mǎn)液后水經(jīng)X5閥進(jìn)入了低壓氮氣水平總管，使氮氣露點(diǎn)升高。

(2) 支管2中維持事故火炬壓力的氮氣流量大，壓力降較大，低壓氮氣膨脹吸熱引起其溫度降低，從而使過(guò)飽和氮氣凝結出冷凝水，大量積聚的水進(jìn)入到工藝氣在線(xiàn)分析儀后使其發(fā)生了故障。(3) 通過(guò)采取切斷水源、增大氮氣排放量、水平總管上增加排放導淋等措施，使進(jìn)水氮氣管網(wǎng)的干燥時(shí)間得到縮短，氮氣露點(diǎn)從*高－3.4℃降至－71.4℃的合格值。

(4) 對工藝氣在線(xiàn)分析儀用氮氣管線(xiàn)進(jìn)行了改造，其進(jìn)水風(fēng)險大大降低。

(5) V2上沒(méi)有遠傳液位計的設計缺陷導致V2液位不能實(shí)時(shí)監控，存在較大的安全隱患。