空分液氧貯槽閥門漏液原因分析及處理措施

江志良，馬令軍

（北京首鋼股份有限公司，河北唐山 064400）

1 液氧貯槽工藝簡(jiǎn)介

某能源制氧單元現(xiàn)有5 套空分機(jī)組，為確保公司生產(chǎn)氧氣穩(wěn)定供應(yīng)，配備建設(shè)有2座液氧貯槽，貯槽1#B40容積2 000 m3，貯槽2#B40容積3 000 m3，分別于2004 年和2010 年建成投產(chǎn)。液氧貯槽工藝流程見(jiàn)圖1所示。

由圖1可見(jiàn)，1#空分、2#空分生產(chǎn)出的液氧送入貯槽1#B40，3#空分、4#空分、5#空分生產(chǎn)出的液氧送入貯槽2#B40。貯槽2#B40 液氧經(jīng)管線控制閥門VLOX102A 通過(guò)槽車泵2#P40 灌裝槽車，也可通過(guò)閥門HV6102 直接灌裝槽車。當(dāng)生產(chǎn)中氧氣管網(wǎng)壓力下降時(shí)，貯槽2#B40 中的液氧通過(guò)后備液氧泵2#P41 將液氧壓縮至設(shè)定壓力經(jīng)水浴式汽化器復(fù)熱為氣體后送氧氣管網(wǎng)。

圖1 液氧貯槽工藝流程圖

2 漏液情況及原因分析

2.1 漏液情況

液氧貯槽2#B40 投入運(yùn)行不久，液氧灌裝管線一次控制閥門VLOX102A 閥蓋螺栓連接處出現(xiàn)少量液氧滲漏情況，操作人員初步分析是閥蓋連接處密封墊片緊固不嚴(yán)，通過(guò)緊固連接螺栓，閥門漏液現(xiàn)象基本消失。運(yùn)行一段時(shí)間后，該閥門在原位置處又出現(xiàn)漏液情況，而且液氧滲漏量開(kāi)始增加，液氧連續(xù)不斷從滲漏點(diǎn)流出滴落到地面上，液氧滲漏對(duì)槽車灌裝帶來(lái)安全隱患，極易引發(fā)燃爆事故，為確保貯槽安全運(yùn)行，在閥門漏液未得到有效處理前，暫停液氧槽車灌裝作業(yè)。

2.2 閥門結(jié)構(gòu)

控制閥門VLOX102A 為不銹鋼低溫蝶閥，閥門主要構(gòu)造見(jiàn)圖2所示，其由蝶板、閥體、閥蓋、密封墊片、閥桿、手輪等組成。該閥門可分為兩部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體，蝶板、閥蓋與執(zhí)行機(jī)構(gòu)鑄為一體，在閥蓋處通過(guò)十只螺栓與閥體連接在一起，閥蓋與閥體螺栓連接之間設(shè)有密封墊片，通過(guò)操作手輪控制閥門的開(kāi)關(guān)。

圖2 閥門構(gòu)造圖

2.3 原因分析

液氧貯槽2#B40投入生產(chǎn)運(yùn)行后，3#空分、4#空分、5#空分生產(chǎn)出的液氧送入貯槽，當(dāng)貯槽內(nèi)液氧液位漲至20%以上時(shí)，可以通過(guò)貯槽底部管線對(duì)槽車充裝液氧外銷，貯槽正常運(yùn)行時(shí)，控制閥門VLOX102A處于全開(kāi)狀態(tài)，為提高槽車充裝效率，一般使用槽車泵2#P40進(jìn)行充裝作業(yè)。

為減少液氧蒸發(fā)損失，槽車泵平時(shí)入口閥HV1601、出口閥VLOX118A、回流閥PV6152 均處于關(guān)閉狀態(tài)，需要使用槽車泵灌裝作業(yè)時(shí)，按照DCS系統(tǒng)槽車泵2#P40 運(yùn)行控制邏輯，啟動(dòng)槽車泵預(yù)冷程序，打開(kāi)入口閥HV1601，液氧進(jìn)入槽車泵，當(dāng)槽車泵內(nèi)部溫度下降至-165℃時(shí)預(yù)冷結(jié)束，可啟動(dòng)槽車泵對(duì)槽車灌裝作業(yè)[1]。

控制閥門VLOX102A 出現(xiàn)漏液情況后，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)液氧灌裝及槽車泵運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)槽車泵運(yùn)行預(yù)冷控制程序存在不合理，主要反映在槽車泵入口閥沒(méi)有設(shè)置閥門定位器，是一個(gè)電磁閥控制的全開(kāi)全關(guān)閥門，當(dāng)槽車泵預(yù)冷時(shí)，操作站DCS發(fā)出控制信號(hào)，控制入口閥HV1601 的電磁閥得電儀表氣導(dǎo)通，入口閥HV1601 全開(kāi)，導(dǎo)致大量液氧瞬時(shí)進(jìn)入槽車泵內(nèi)，由于泵內(nèi)溫度是常溫，液氧在泵內(nèi)預(yù)冷過(guò)程中大量氣化，液氧氣化產(chǎn)生的氣體壓力難以通過(guò)回流閥釋放，該壓力作用于槽車泵入口管道上，導(dǎo)致液氧灌裝管道產(chǎn)生了應(yīng)力，管道出現(xiàn)了強(qiáng)烈振動(dòng)[2]。

液氧貯槽投用初期每次預(yù)冷槽車泵產(chǎn)生的管道振動(dòng)多次作用于控制閥門VLOX102A 上，導(dǎo)致閥門閥蓋連接處的密封墊片連接螺栓出現(xiàn)了松動(dòng)，密封性下降，液氧沿著閥桿從密封墊片處滲漏出來(lái)，出現(xiàn)了漏液。

閥門VLOX102A 閥蓋處的密封墊片為一空心矩形，材質(zhì)為石墨，通過(guò)閥蓋連接螺栓與閥體連接，閥門在初始漏液時(shí)，點(diǎn)檢維護(hù)人員通過(guò)緊固螺栓壓緊密封墊片暫時(shí)阻止了閥門漏液情況，但在處理閥門漏液緊固閥門螺栓的過(guò)程中，由于每只螺栓受力不均，密封墊片出現(xiàn)了變形，在槽車泵預(yù)冷過(guò)程中管道應(yīng)力產(chǎn)生的振動(dòng)持續(xù)作用在閥門上，導(dǎo)致密封墊片受損失去了密封作用。

3 處理措施

3.1 臨時(shí)控制措施

液氧貯槽2#B40 灌裝管線控制閥門VLOX102A漏液后，要將漏液?jiǎn)栴}得到全面處理，必需檢修更換閥門密封墊片，由于該閥門是一次閥門，并且液氧貯槽2#B40 內(nèi)部沒(méi)有設(shè)置重錘式快速切斷閥，無(wú)法切斷貯槽內(nèi)液氧。所以，更換閥門密封墊片必須將貯槽停運(yùn)，排空貯槽內(nèi)部全部液氧才能具備檢修更換條件。但為保證公司正常生產(chǎn)，液氧貯槽需保證后備液氧泵運(yùn)行，短期不具備停運(yùn)條件，必須等待公司生產(chǎn)有檢修機(jī)會(huì)才能處理閥門漏液?jiǎn)栴}。

在閥門漏液情況下，為保證貯槽安全運(yùn)行，保持液氧槽車灌裝作業(yè)，采取了如下臨時(shí)控制措施。

（1）制作一個(gè)不銹鋼保護(hù)夾套，夾套形狀按照方形密封閥蓋外形制作，將閥門閥蓋漏液處包住，夾套內(nèi)側(cè)灌密封采用柔性四氟延展墊，由于該四氟延展墊柔性突出，可以確保夾套壓緊厚密封住漏液位置，阻止閥門持續(xù)漏液。同時(shí)為防止螺紋部位漏液，更換螺母，采用鈹銅封堵螺母及紫銅墊密封。

（2）閥門VLOX102A 保持常開(kāi)狀態(tài)，停用槽車泵灌裝液氧槽車，通過(guò)閥門HV6102 管線直接灌裝槽車作業(yè)。

（3）加強(qiáng)對(duì)閥門VLOX102A 檢查力度，要求點(diǎn)檢人員和空分操作人員每日按時(shí)對(duì)閥門巡檢，并記錄閥門工作情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)組織處理。

采取上述措施后，閥門VLOX102A 漏液?jiǎn)栴}得到了有效控制，保證了貯槽的安全運(yùn)行生產(chǎn)及槽車灌裝作業(yè)。

3.2 檢修及系統(tǒng)完善

3.2.1 檢修工藝準(zhǔn)備

液氧貯槽2#B40 檢修期間，為確保5#空分正常生產(chǎn)，將5#空分液氧送出管線與液氧貯槽1#B40 聯(lián)通，經(jīng)探傷和吹掃合格后，將5#空分液氧送入液氧貯槽1#B40。

檢查關(guān)閉3#空分、4#空分、5#空分液氧送出管線與貯槽2#B40 的連通閥門，打開(kāi)對(duì)應(yīng)管線的排液閥，在閥門處加裝盲板，做好能源隔離工作，確保檢修作業(yè)安全。

合理組織槽車灌裝，逐步降低液氧貯槽2#B40液位，液位低于15%時(shí)將后備液氧泵2#P41解備用，排液加熱。

液氧貯槽2#B40 液位全部排空后，將灌裝口逆止閥倒向，通過(guò)槽車灌裝管線引入臨時(shí)加熱氣源，對(duì)貯槽進(jìn)行加熱升溫，加熱期間嚴(yán)格控制貯槽內(nèi)壓力嚴(yán)禁超壓，待貯槽內(nèi)液體蒸發(fā)完畢，溫度回升至0℃，停止加熱。

3.2.2 閥門檢修

拆除閥門夾套和閥蓋上的連接螺栓后，在分離閥門前，通入臨時(shí)加熱氣源，防止閥門分離過(guò)程中異物掉落管道內(nèi)。閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體分離后，取出損壞的密封墊片，對(duì)閥體和閥蓋的端面清理干凈并脫脂。

對(duì)密封墊片進(jìn)行脫脂并安裝，檢查密封墊片與閥體端面完全契合后，安裝閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在緊固閥門螺栓時(shí)，使用力矩扳手，均勻用力，防止密封墊片在螺栓緊固過(guò)程中因受力不均導(dǎo)致變形損壞。密封墊片更換結(jié)束后，檢查閥門開(kāi)關(guān)動(dòng)作靈活可靠。

3.2.3 貯槽投用

貯槽加熱露點(diǎn)檢測(cè)合格后，停加熱，拆除臨時(shí)加熱氣源，恢復(fù)灌裝口逆止閥原安裝方式，檢查關(guān)閉灌裝管線閥門VLOX102A、HV1601、HV1602。

組織貯槽2#B40 投用，將5#空分液氧逐步送入貯槽內(nèi)，投用期間嚴(yán)格控制貯槽內(nèi)部壓力嚴(yán)禁超壓。

貯槽液位達(dá)到15%，將后備液氧泵2#P41 停加熱，預(yù)冷，達(dá)到備用條件。貯槽液位達(dá)到20%，稍開(kāi)灌裝管線閥門HV1602，緩慢打開(kāi)閥門VLOX102A，對(duì)灌裝管線預(yù)冷，并檢查VLOX102A 工作情況，在預(yù)冷結(jié)束后，使用力矩扳手再次均勻緊固閥門連接螺栓，確保閥門密封性能。

3.2.4 槽車泵控制系統(tǒng)完善

在槽車泵入口閥HV6102 加裝閥門定位器，在槽車泵預(yù)冷時(shí)，先開(kāi)閥門10%，對(duì)槽車泵逐步預(yù)冷，防止管道產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)槽車泵內(nèi)溫度下降至-145 ℃時(shí)，再全開(kāi)入口閥門。

4 結(jié)束語(yǔ)

液氧貯槽控制閥門因密封墊片損壞出現(xiàn)漏液?jiǎn)栴}后，利用公司生產(chǎn)檢修時(shí)機(jī)，通過(guò)停運(yùn)貯槽，排空貯槽內(nèi)液氧，具備檢修條件，更換了閥門密封墊片，并進(jìn)一步完善工藝控制措施，最終解決了閥門漏液?jiǎn)栴}，消除了安全隱患，確保了貯槽安全穩(wěn)定運(yùn)行。