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摘 要 ：本文介绍了充气笛管的使用工况及密封失效现状，阐述了密封失效给设备和系统产生的危害和修复难度，从充气笛管 具体结构和安装方法等方面综合分析了导致充气笛管密封失效的主要原因，提出了解决密封失效关键难题的改进措施，最后还 指出了实施改进措施时的注意事项， 保证粉煤锁斗罐加压过程中稳定、安全运行。
关键词 ：煤气化 ；充气笛管 ；密封失效 ；改进措施
SHELL、HT-L等干粉煤气化工艺过程中均使用粉煤加压工 艺技术，采用粉煤锁斗系统进行煤粉的输送。在输送中，通过 煤粉锁斗系统的进料—加压—放料—泄压一进料的往复循环过 程，将干粉煤从常压煤粉仓输送到高压给料仓—粉煤给料罐— 气化炉后燃烧。粉煤锁斗系统通常设有充气笛管， 充气笛管装置 经常出现密封失效现象， 导致罐体无法正常加压， 粉煤随气体倒 灌进充压气体管线，造成输送系统瘫痪、整体气化装置停车。因 此，综合地分析充气笛管装置密封失效的原因， 并针对性的制定 出改进措施，对提高煤气化工艺中粉煤和灰粉输送系统的长周 期运行具有很大意义。
1 充气笛管使用工况简介
充气笛管安装在锁斗设备锥部内壁，根据锁斗的安装空间 和进气量的需求通常设置4组或 6组，充气笛管的功能一是要实 现对锁斗的充压功能， 在锁斗进煤充压阶段， 通过分布在笛管上 的烧结金属多孔圆片将气体管线送来的气体均匀送入罐内，完 成充压， 同时气体在锁斗罐内形成煤粉松动， 实现载气对粉料的 顺利输送 ；二是在充压完成后的压力调节阶段，罐内的含粉气 体通过充气笛管形成紊流，使罐内持续进入的煤管上的烧结金 属多孔圆片进行过滤， 烧结金属多孔圆片将煤粉拦截， 过滤后的 干净气体进入管道循环。由于充气笛管的特殊作用， 在工作时受 到的是高压到低压的循环波动载荷， 使用工况较为苛刻。
2 密封失效现状及危害
充气笛管若出现密封失效现象，管道中的高速气体在密封 失效泄露处会不断冲刷，导致充气笛管的总管三通、分管法兰、 连接螺栓等部件都出现不同程度的磨蚀，甚至高速气流冲刷设 备内壁，设备壁厚不断减薄，给设备带来安全隐患。出现的密封 失效造成充气笛管部件磨损现象如下图 1所示。
充气笛管的密封失效影响了系统正常运行，高压气体集中 在密封失效处进入罐内，无法输送到布气笛管上使煤粉 / 灰粉 等物料形成流态化， 物料出现架桥， 而且锁斗内部煤粉会倒灌进 进气管道， 堵塞管道， 装置被迫停产。
3 密封失效原因分析
根据充气笛管在多个现场密封失效的不同情况，分析密封 失效的原因主要有以下几个方面。
3.1 充气笛管结构设计不合理原因
充气笛管的结构设计主要分为三部分 ：一是气体总管，其 一端设计有两个法兰， 带颈对焊法兰与系统的气体管线连接， 平 板法兰与锁斗罐体管法兰连接， 另一端设计有三通结构， 在两侧 开孔处加工出平面，作为与两路气体分管连接的密封面 , 中间放 置密封平垫片 ；二是两侧气体分管，通过双头螺栓连接在气体 总管上， 分布安装在锁斗设备内壁的上下部位， 通过管夹与螺钉 固定在锥段内壁 ；三是均匀分布在气体分管上的金属烧结多孔 圆片， 使气体均匀通入锁斗锥段。具体结构和充压时的气体流向 如图2所示。
（1）充气笛管与壳体、充气笛管各部件之间的配合联接之处 较多，相互限制。气体总管与锁斗罐锥体的法兰连接后，通过螺 栓将上下两个气体分管固定在总管的三通上（图 3），通过放置 在总管三通密封面处的平垫片密封，最后用管夹将笛管分管固 定在输送罐锥体部位（图 1）。
（2）连接两个分管法兰的螺栓悬空段长L>200mm，受力力 矩大， 容易松动脱落。
（3）密封面结构设计为平面密封，对分管和总管安装后的垂
直度要求高，因制造公差累积或安装原因达不到垂直度要求时， 密封没有办法调整。同时该结构的密封垫片在安装过程中没有 限位密封槽很容易滑动。
直度要求高，因制造公差累积或安装原因达不到垂直度要求时， 密封没有办法调整。同时该结构的密封垫片在安装过程中没有 限位密封槽很容易滑动。
3.2 制造公差原因
充气笛管的气体分管与总管的垂直度公差要求≤ 3mm，而 压力容器设计制造标准中对锁斗罐（D=2600mm）的进气接管法 兰与壳体的锥体垂直度允许公差偏大，罐体锥部由于上下段直 径不同，圆度公差也不同。以上两处公差的制造偏差，在分管安 装后， 分管与罐体锥段内壁形成夹角， 分管法兰与总管三通间密 封面会出现不同程度的间隙， 分管法兰无法夹紧密封垫片， 从而 高压气体在密封间隙处高速冲刷， 最终出现密封失效。
3.3 安装误差原因
两件笛管分管与总管安装时相互制约影响，需要在用管夹 固定好分管后， 通过双头螺栓连接两个分管法兰， 安装时分管与 总管间的平垫片可能出现偏移， 也可能在安装过程中破损， 导致 运行时密封失效。
3.4 运行时脉冲气体震动的原因，导致密封失效
充气笛管在运行中压力在 0.2MPag~5.6MPag波动， 高压气 体间歇输送时会引起笛管分管的脉冲式震动，一方面可能会使 连接两个分管的螺栓产生松动 ；另一方面固定在罐体锥部的的 管夹和螺钉可能会在脉冲气体震动下， 产生松动甚至脱落， 随后 分管变形后密封失效（图 5）。
4 密封失效改进措施
国内目前已投产的大唐、宝丰等多家大型煤化工技术中，针 对密封失效问题，采取了不同措施 ：安装后，将分管法兰与总管 三通满焊，并将螺母与分管法兰点焊（图 6）；加大螺栓直径来减 小震动；取消分管法兰， 将分管插入总管三通孔后焊接（图 7）等。
虽然以上的措施可以有效地改善密封失效问题，但也给分 管的更换工作增加了难度。由于分管上焊接的金属烧结多孔圆 片属于微孔材料，运行中细小粉煤颗粒会进入烧结金属圆片的 微孔，多孔圆片透气性能会下降，导致物料流态化减弱，同时笛 管内外部压差增高， 需要周期更换充气笛管。在更换备件时都要 将焊缝切割后再更换焊接， 施工难度大、劳动强度高。
充气笛管的密封失效问题，壳体和充气笛管的垂直度公差 不匹配是解决该问题的关键。西部宝德科技股份有限公司近年 来进一步优化改进了充气笛管的结构，充气笛管的两件分管不 再相互制约， 总管独立与两个气体分管连接， 安装更方便 ；密封 垫片采用金属垫片、螺栓的受力力矩缩短， 都有效避免了布气笛 管因锁斗罐体制造公差及高压气体的脉冲式震动而导致的密封 失效，保证了充气笛管装置的正常运行。安装分管后，连接螺栓 可以点焊， 防止气体震动时松动。该结构已在投产的多个项目中 应用， 运行效果良好。
5 结语
充气笛管是目前干粉煤气化工艺中粉煤加压输送重要的设 备， 目前国内已开车运行上百条生产线， 各现场运行中出现密封 失效的现象较多， 给设备带来严重的隐患和危害， 给企业造成一 定的经济损失。改进后的安全运行经验， 给新生产线的设计提供 了优化设计方案，同时在运行的生产线做长周期运行的技术改 造时也可借鉴。
参考文献
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[2] 李蓉 , 陈鹏程 , 张庆龙等 .GSP 气化工艺煤粉锁斗下料问题分析及优化 [J]. 煤化 工，2014， 42(2) ：13-15.
[3] 易利玲 , 徐才福 .SHELL 煤气化装置中煤粉锁斗充气笛管常见问题的讨论 [J].2017,55(6):30-32
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