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大发快三大小单双口诀:镀金膜片变送器的应用有效降低氢渗对测量的影响

作时间:2017-07-10 15:42:18  来源:中煤陕西榆林能源化工有限公司 仪控中心  作者:代 辉,宿 建,朱天宇
   

北京28开奖号码 www.infoambi.com   摘 要:目前各类煤气化装置气化炉液位测量多采用差压式液位变送器,但由于被测介质固含量较高极易堵塞引压管道对测量产生影响,并且介质高温高压及有大量的H2 存在,容易在压力、差压、液位测量中造成变送器氢渗现象。目前镀金膜片(金刚石膜片)变送器的应用可以有效降低氢渗对测量的影响。

 
引言
        煤气化是煤化工行业上游的核心技术。煤在高温高压条件下,与气化剂反应,转换成以合成气(CO/H 2 )为主要成分的气体产物和少量残渣。气化装置中有大量H 2 存在,由于H 2 的物理化学属性及气化装置本身的高温、高压特点造成在变送器的测量中容易形成氢渗。目前常用的压力、差压及法兰膜片安装变送器的隔离膜片材质大多为316L不能有效的防止氢渗,使用一段时间后会发生膜盒变硬、鼓包、零点漂移、输出不稳定等等现像,影响气化炉关键参数的测量,降低气化炉的运行效率,甚至造成非计划停车的潜在风险。因此,解决好氢渗等问题对气化装置的长周期稳定运行,提高生产效率有积极影响。
 
1 气化炉介绍
        气化炉是煤气化装置的核心,目前国外工艺主要有以壳牌炉为代表的干粉煤气化技术,以德士古为代表的水煤浆气化技术,以鲁奇为代表的碎煤加压气化技术。其中尤以德士古的水煤浆气化技术应用最为广泛。
气化炉主要特点摘要
2 德士古气化炉的重要测点及存在问题
        在德士古气化炉中有很多重要的温度、压力、流量测点。由于水煤浆气化的特点会造成这些仪表的测量元件磨损、堵塞、氢脆等问题。本文主要以气化炉中液位计堵塞、氢渗等问题的形成及解决方案来做着重论述。
德士古气化炉结构图
德士古气化炉重要测点及存在问题
 
 
3 关于堵塞问题讨论
        目前国内气化炉在设计之初考虑避免高压设备过多开口,把现场液位计及远传液位计利用旁通管的形式集中安装在旁通管上(如图2所示),由于旁通管水平段过长,致使旁通管内极容易积灰、堵塞,并且高压冲洗水使用效果也不好。目前本厂也出现此现象,旁通管频繁堵塞,由于气化炉先天缺陷,无法将旁通管取消,只能通过改造冲洗水来降低堵塞频率,(如图3所示),通过本次改造,将气化炉液位计因堵塞而产生的维护,从每天1次延长到每周维护1次~2次。
气化炉冲洗水位置改造后气化炉冲洗水位置
        建议,在后续项目气化炉设计之初,就考虑取消旁通管(如图4所示),从根本上缩短取压距离,降低堵塞出现的机率,并且引压距离缩短,使用冲洗水的效果也较好,目前周边煤化工企业如:华电榆林凯越煤化工、神木化工、兖矿榆林能化等均无旁通管设计,且应用状况也较为理想。
取消液位计旁通管
4 氢渗现象
        H 2 随然没有腐蚀性,但由于氢分子很小而具有极强的渗透能力,及时在大气环境中H 2 也会以各种途径进入金属材料的晶格中。若在高温、高压、高浓度氢气的协同作用下,则会大大加速H 2 的渗透能力,进入变送器隔离膜片内部,这种现场称为氢渗。
QQ截图20170710154642.jpg氢渗
        变送器的氢渗现象主要体现在变送器的膜盒的隔离膜片上,通常隔离膜片的厚度只有100μm左右,是最薄弱的环节。在气化炉上,在高温高压高浓度氢气的作用下,隔离膜片会出现弹性失效,表面硬化,甚至有部分氢分子还透过隔离膜片造成氢渗,使隔离膜片内部出现气体、体积膨大、造成膜盒鼓包变形、变送器零点漂移、输出不稳定。
 
影响氢渗的重要因素有以下几个:
1)静压:静压越大氢渗现象就会越快。
2)温度:一般来讲H 2 在常温下对变送器是没有渗透性的,温度越高氢分子的活动性越强,渗透性就越强。
3)H 2 浓度:H 2 浓度越高,造成氢渗的可能性就越大。
4)水份含量:水份含量越低,氢分子电离为原子的可能性就越低,穿过膜片重新结合成H 2 的可能性就越低。
5)变送器膜片厚度:隔离膜片越厚H 2 的渗透率越低。但膜片厚度的增加也会降低变送器的压力敏感度。
6)隔离膜片材质:H 2 在不同的金属材料中有不同的渗透率,在目前常用的变送器隔离膜片中,H 2 在哈氏合金中的渗透率最强,其次为316L膜片,在镀金膜片中的渗透率最弱。
氢渗率随压力的变化
5 变送器防止氢渗措施
        从以上影响氢渗的因素可以看出,基于气化炉内温度、压力和水份含量不可改变的前提下,增加膜片厚度和使用低氢渗率膜片是延缓氢渗问题的最有效方法。目前阻止变送器隔离膜片氢渗的方法主要有两种:一种是隔离法、一种是镀层法。
 
        隔离法通常是采用聚四氟乙烯贴膜,在法兰安装变送器表面贴附一张聚四氟乙烯贴膜,起到隔离介质的作用,贴膜一般厚0.04mm。贴膜需要用耦合剂(一般是特制硅油)和变送器的金属膜片粘在一起并需保证贴膜和膜片之间没有空气,并且贴膜只能应用在180℃以下温度且不耐磨损,使用局限性比较大,一般在低温且相对静态的工艺情况。
 
        镀层法一般是指在变送器隔离膜片表面镀金,金具有很好的致密性和耐蚀性,可以有效的延缓H 2 渗透,降低氢脆和氢渗对变送器测量的影响。
镀金膜片
        由于气化炉,洗涤塔液位的差压值相对比较大,在加厚变送器316L隔离膜片的同时加厚镀金层的厚度,不会损失多少压力敏感度,同时却能有效提高变送器隔离膜片的耐磨损能力和防氢渗能力,从而提高变送器的使用寿命。如图8所示测试结果表明镀金涂层变送器的防氢渗能力要远优于普通316L不锈钢膜片的变送器。在500℃下镀金层的渗透率要比316L低12倍。
氢渗率对比
6 行业应用前瞻
        目前在防氢渗方面行业最新的应用是镀金刚石膜片的变送器。在防磨损和防氢渗方面起能力要优于镀金膜片。该种膜片镀层(ARC镀层)非常薄只有1μm~2μm,尽量降低了膜片加厚对压力敏感度的影响,据厂家公开资料其防磨损能力是普通不锈钢膜片的10倍,是加厚不锈钢膜片的5倍,防磨损性能优于陶瓷膜片。防氢渗能力:500℃下,是不锈钢膜片的86倍,是5μm镍打底镀金涂层的22倍,是5μm金打底镀金涂层的16倍,是25μm金打底镀金涂层的7倍。但是该种金刚石镀层不耐腐蚀,在有腐蚀性介质存在的场合需慎用。
材料磨损率比较
7 总结
        因气化炉、洗涤塔液位计均为煤气化工艺中的重要监控指标,并进入气化炉安全联锁中(SIS),每次维护均需要办理联锁解除票据,频繁接触联锁既增加了运行风险,也增加了维护人员的工作量。必须在设计之初对液位计的维护难点:易堵塞、磨蚀、氢渗、集气等作出合理的解决办法,以避免影响生产平稳。并且从各家的变送器产品实际应用效果来看,整体镀金膜片变送器使用寿命较短,还需要各个厂家根据对变送器实际应用情况的考察,进一步优化变送器选型,以保证气化炉北京28开奖号码使用周期延长。
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