煤气化装置仪表安装及施工特点的分析 - 图文

煤气化装置仪表安装及施工特点的分析

摘 要：本文以永城龙宇煤化工50万吨/年甲醇项目和山东兖矿集团国宏50万吨/年甲醇

项目为例, 介绍了煤气化装置仪表安装工程的施工和安装特点。

关键词：煤气化 仪表安装 施工 特点 1 前言

随着近年来煤化工的不断发展，我公司承包和施工的煤化工项目越来越多，而煤化工项目的核心装置为煤气化装置,且我单位施工的煤化工项目也以煤气化装置较多,故我们有必要对煤气化装置的安装及施工特点进行了解。煤气化装置最常用的技术有两种，一种是水煤浆技术,一种是干煤粉加压技术,两者分别以德士古（TEXACO）煤气化装置和壳牌（SHELL）煤气化装置为代表。我有幸参加了永城龙宇煤化工50万吨/年甲醇（以下简称龙宇甲醇）项目(壳牌煤气化装置）和山东兖矿集团国宏50万吨/年甲醇（以下简称国宏甲醇）项目(德士古煤气化装置）两个项目煤气化装置的仪表施工,借此和大家一起分析一下煤气化装置的仪表安装及施工特点。

2 煤气化装置工艺流程简介

德士古煤气化装置采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式并采用耐火砖炉壁，采用水激冷工艺流程。

壳牌煤气化装置以干煤粉为原料，采用粉煤加压部分氧化的方法转化生产粗合成气。气化炉主要结构是干煤粉多喷嘴上行废锅气化并采用水冷炉壁，冷煤气回炉激冷热煤气，煤气冷却采用废锅流程。

3 煤气化装置各类仪表设备的安装及施工特点 3.1 温度仪表的安装及施工特点

国宏甲醇德士古气化炉采用耐火砖炉壁，其炉内温度是通过高温热电偶直接测量，热电偶的安装位置需在炉内砌砖时预留好。由于气化炉内温度高达1300多度，热电偶保护套管必须选用耐高温陶瓷管（易碎、安装时要特别小心），同时为了保证高压（炉内压力高达80多MPa）密封，热电偶保护套管与热电偶法兰连接需采用特殊瓷环密封技术。高温热电偶在现场进行组装时要特别注意组装顺序及组装方式，要严格按照产品说明书进行,尤其是特殊高压密封瓷环的安装，如果安装顺序及安装方式错误则很可能导致密封瓷环压碎或压坏，则导致整套高温热电偶报废（其价格相当昂贵）。另外，由于气化炉外壳与耐火砖的受热后膨胀系数不同发生相互剪切，很容易损坏热电偶，尤其是气化炉烘炉和气化炉开车预热升温期间，更容易损毁热电偶。因气化炉烘炉和开车预热升温期间还没有进料，炉膛内是微负压，故可进行热电偶的更换，但高温下热电偶套管（陶瓷）已与炉壁耐火砖粘到一起，更换前需制作特殊钻类工具才能将损坏的热电偶彻底除去。

龙宇甲醇项目壳牌气化炉采用水冷炉壁，在气化炉水冷壁与气化炉壁之间有一个环形空间,炉膛直接测量用热电偶及环形空间泄漏检测用热电偶均要经环形空间敷设及引出。每套气化炉共有18套特殊高温热电偶，每套高温热电偶带3支3至8米长铠装热电偶，合计54支铠装热电偶。每支铠装热电偶均要沿气化炉内壁穿过气化炉内壁预留安装环敷设至测温点内，由于气化炉内壁所带安装环内孔太小且焊接密集，而热电偶最长敷设路径有8米多长，加上在气化炉内作业，施工难度非常大，而且还容易损坏热电偶，安装时要特别注意。

图1 壳牌气化炉内环形空间热电偶敷设图

国宏甲醇德士古气化炉表面温度采用热偶型热敏电缆进行测量，安装起来相当繁琐。首先，需将固定热敏电缆的小支架沿气化炉预留好的螺丝帽固定好，然后再按厂家图纸上的分布规则将热敏电缆沿小支架穿好固定好，接着再沿炉壁上固定好的热敏电缆安装四圈引线用的角钢，再将引线连接至厂家成套的接线箱内，接线箱内装有变送器，最后再用主电缆将接线箱内变送器输出信号送入控制室DCS系统。

龙宇甲醇项目壳牌气化炉表面温度采用一般表面热电偶进行测量，每4支为一组沿气化炉表面对称设置，共计40支。安装时只需在预留好的螺丝孔直接固定即可，但要注意在设备保温前安装或在设备保温时将预留螺丝露出来,否则保温后将无法找到其预留螺丝及位置。

图2 壳牌气化炉表面热电偶安装图

3.2 液位仪表的安装及施工特点

龙宇甲醇项目煤气化装置液位测量仪表多采用双法兰毛细管变送器及单法兰变送器，且加冲洗装置及冲洗水，以免堵塞影响测量。施工时要特别注意冲洗环及冲洗水接头的安装,由于冲洗环厚度与冲洗水接头大小几乎一致,扳手根本无法作业,需先将冲洗水接头拧进冲洗环并保证密封严密牢固,然后再将已安装好冲洗水接头的冲洗环安装于变送器法兰与根部阀法兰之间,最后再配管焊接。在金陵石化油改煤项目后期冲洗水投用过程中,我们遇到许多冲洗水接头与冲洗环连接处螺纹漏水现象,维修时需先将变送器停用并关掉根部阀,再将冲洗环拆下才能处理,维修十分不便,故安装时一定要将冲洗水接头与冲洗环连接处拧紧后再安装冲洗环及配管。

国宏甲醇壳牌煤气化装置采用粉煤加压技术，而一般液位计又无法测量高压容器内的煤粉及飞灰,故煤粉及飞灰系统设备的液位测量需采用放射性液位计，安装比较危险。为防止电离辐射,保证设备及人员安全,需要专门制订放射性仪表安装施工方案及应急预案；除渣及湿洗工段设备的液位测量采用单法兰、双法兰毛细管变送器，且在根部阀于变送器法兰间加冲洗环及吹扫氮气。

图3 放射性液位计安装图 图4 带氮气反吹的双法兰变送器

3.3 流量仪表的选用及安装特点

国宏甲醇气化装置煤浆进料流量测量采用电磁流量计,氧气进料流量采用带3对取压孔的标准孔板配3台差压变送器进行3选2再取平均值的测量方式，配管时需注意3套导压管敷设路径、长度及坡度要保持一致。气化炉出来的粗合成气、渣水、黑水多采用楔形节流装置配双法兰毛细管变送器进行流量测量，其根部阀特别大、特别重，安装十分不便。安装时要特别注意楔形节流装置取压法兰方位,不仅要满足产品说明而且要取压法兰上方无管道或其它遮挡物,保证有足够的空间安装根部阀及变送器法兰。其它一般介质流量测量多采用常规孔板、差压变送器及电磁流量计。

龙宇甲醇项目煤化工壳牌煤气化装置煤粉管线流量测量采用速度计配放射性密度计进行煤质量流量测量。氧气及氮气管线多采用旋涡流量计，尤其氧气管线需要双传感器、双变送旋涡流量计，以保证测量准确性。由于煤与氧气进料比值是最主要的工艺参数，故煤及氧气流量测量精度要求十分高，尤其是速度计和放射性密度计，其调试过程十分复杂,需壳牌配专人进行调试和修正。分体式旋涡流量计安装时和安装后要特别注意传感器上的专用电缆保护,由于该专用电缆又长又细且损坏后更换价格相当昂贵,故要尽量最后安装或采取特别保护措施(如加盖木制保护箱并挂警示牌等)。除渣及湿洗工段流量测量多采用高压电磁流量计,其它一般介质多采用孔板配差压变送器进行流量测量。

图5 双传感器分体式旋涡流量计安装图 图6 煤粉管线放射性密度计安装图

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