威金斯型煤氣柜泄漏原因分析及處理措施

吳志偉，李 輝

（邯鄲鋼鐵集團邯寶公司能源中心,河北邯鄲 056015）

1 前言

邯鄲鋼鐵集團邯寶公司西區(qū)能源中心1#10萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜屬于威金斯型干式煤氣柜，2008年10月建成投產(chǎn)至今已運行3年多，皮膜已出現(xiàn)多處漏點，由于生產(chǎn)原因未及時停柜處理，致使泄漏點越來越多。經(jīng)過多次進柜檢查、討論和分析，找出了事故主要原因。2012年7月進行了中修，徹底解決了該問題。

2 氣柜的設(shè)計條件及參數(shù)

2.1 設(shè)計條件

（1）介質(zhì)：轉(zhuǎn)爐煤氣

介質(zhì)成分（體積百分比）：

CO：52%～66%

CO2：16%～20.5%

N2：17%～27.5%

O2：小于 1%

H2：1.32%

H2S：0.1%～0.3%

平均分子量：～30.3

平均密度：～1.353 kg/m3

（2）煤氣溫度：≤72 ℃（正常30～650 ℃）

（3）煤氣濕度：飽和

（4）入口壓力：1.5～3.0 kPa

（5）入口含塵量：≤10 mg/m3

2.2 氣柜技術(shù)參數(shù)

公稱容積：100000 m3；

儲柜壓力：一段2500 Pa，二段2900 Pa；

操作溫度：≤72℃；

活塞有效行程：3～29 m；活塞最大行程：0～33.8 m；

底直徑：61.3 m，總高度52 m；

一段皮膜長9 m，二段皮膜長7 m。

2.3 金屬材料

氣柜金屬構(gòu)件除立柱采用Q235-B鋼外，其余均采用Q235-A鋼材料，其化學成分、機械性能符合GB 700-88的要求，螺栓采用C級螺栓，符合GB 5780-86規(guī)定。

2.4 橡膠皮膜

橡膠密封膜兩面均使用共混膠 (NBR+PVC)，骨架材料為尼龍簾線布。應(yīng)保證表面平整、光滑，不得有缺膠、打折、斷線等缺陷存在，不允許有氣泡、漏布和雜質(zhì)。兩層簾線布之間不能脫層，內(nèi)外層橡膠之間不能脫開。

3 泄漏的原因

因發(fā)現(xiàn)泄漏時，氣柜內(nèi)CO濃度較高：1000×10-6左右，不可能進入氣柜內(nèi)部對泄漏原因進行徹底檢查，只能從活塞上部觀察漏氣現(xiàn)象及過去檢修時遇到的問題進行初步分析。認為有兩種原因可能造成煤氣泄漏

（1）皮膜扭曲老化龜裂造成的泄漏；

（2）皮膜固定C型板螺栓松造成的泄漏。

2012年7月5日，經(jīng)設(shè)備動力部同意，借煉鋼檢修的機會，對氣柜停柜置換處理漏點，氮氣置換柜內(nèi)煤氣合格后，開檢修風機再將柜內(nèi)氮氣吹掃干凈，氧含量合格后，開始進柜全面徹底地檢查。

經(jīng)排查泄漏的原因為：

（1）由于皮膜扭曲老化龜裂造成的泄漏；

（2）由于C型板與橡膠膜緊固螺栓個別的傾斜造成的泄漏；

（3）由于緊固螺栓松動造成的泄漏；

（4）波紋板螺栓脫落，掉落至皮膜底部，長期磨損造成皮膜泄漏。

通過試漏檢查和泄漏點的采集，我們發(fā)現(xiàn)：

（1）漏點主要出現(xiàn)在橡膠皮膜上，較大的漏點36處，漏點都是在皮膜扭曲變形打折處。打折原因是安裝時皮膜受力不均，運行中沒有完全伸展，局部受力過大，伴隨煤氣溫度過高，夏季65℃左右，皮膜老化龜裂，最終導(dǎo)致皮膜泄漏。

（2）密封膠膜的螺栓松動，部分還存在歪斜；拆開密封面，清理掉密封膠條后，發(fā)現(xiàn)柜壁密封圈C型板，有變形的痕跡；密封表面一處有小焊瘤，有的地方呈波浪形狀，但泄漏并不全在這幾處，有部分焊瘤處并沒有泄漏。

原因分析：

（1）由于皮膜扭曲老化龜裂造成的泄漏

從皮膜的表面可以看出多處存在打折現(xiàn)象，打折的方向都是一致的，可見皮膜在運行過程中受活塞和T圍欄的扭力。夏季轉(zhuǎn)爐煤氣溫度較高65℃左右，長期在高溫下運行，又因轉(zhuǎn)爐煤氣中含有H2S等酸性物質(zhì)，對打折處腐蝕，在內(nèi)壓的作用下造成皮膜開裂泄漏。

（2）由于C型板與橡膠膜緊固螺栓個別的傾斜造成的泄漏

角鋼圈孔（孔：1780 個；中心距：60.48 mm），設(shè)計圖紙上要求均勻分布，而橡膠膜上的螺栓孔是將橡膠膜分成18等分以后，再均勻分布，由于兩種孔的方法不同，將產(chǎn)生孔與孔之間的距離難以保證60.48 mm的中心距。角鋼圈直徑為34268 mm，橡膠膜直徑為34000 mm，直徑相差268 mm，周長相差842 mm，若將橡膠膜與角鋼圈固定，需將橡膠膜拉長842 mm。

（3）由于緊固螺栓松動造成的泄漏

生產(chǎn)廠家提供的橡膠膜密封壓條（L：5 mm；d：3 mm），雙S型安裝。安裝密封時膠膜生產(chǎn)廠家技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)安裝，并在安裝前對密封圈由監(jiān)理人員組織設(shè)計單位、施工單位、膠膜生產(chǎn)廠家一起檢查，符合設(shè)計要求后進行安裝。在安裝時緊固螺栓的扳手力矩需要多大，當時已提出緊固到什么程度，生產(chǎn)廠家答復(fù)“在邊緣看到密封壓條擠出來就行”，按上述條件分析，螺栓緊固力只要均勻一致即可滿足，但在生產(chǎn)實際中，橡膠膜和密封壓條都屬于柔性材料，對壓板與密封面起到一定的補償作用，況且本氣柜的儲氣壓力不大，為2500～2900 Pa，所以不影響密封壓條，從而短期內(nèi)能夠滿足使用條件。但是長期運行密封膠條老化變形，補償力不足造成煤氣泄漏。

4 處理措施

4.1 粘補皮膜打折老化龜裂的部位，首先準備好適當?shù)呐c原皮膜材質(zhì)相同的膠皮，再將所需粘補的部位打磨干凈，涂上膠水，膠水涂抹均勻后，將提前準備好的膠皮敷上壓緊，等待4 h左右即可沖柜運行。

4.2 校平密封柜壁角鋼密封面

柜壁與外密封膜連接處的角鋼∠50×50長度為107.66 m，根據(jù)GB 50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定，將角鋼密封面的平面度控制在0.5 mm。

4.3 校正密封面壓條上的螺栓孔位置

安裝時由于預(yù)制上的誤差導(dǎo)致角鋼密封面上的一小部分螺栓孔與壓條不配套。經(jīng)長期運行壓力老化變形失去補償力，造成泄漏。此次檢修重新更換壓條并使之與角鋼螺栓孔、角膜螺栓孔相對應(yīng)，消除了個別螺栓把緊時犟勁、螺栓歪斜現(xiàn)象。

4.4 重新緊固橡膠膜緊固螺栓和波紋板的固定螺栓。防止其松動、脫落。

5 結(jié)束語

經(jīng)過2天的氣密檢查沒有發(fā)現(xiàn)泄漏的痕跡，通過計算氣柜容積泄漏量為同等條件（溫度、壓力、時間），容積變化最大值為1.98%，小于《100000 m3氣柜升降試驗及氣密性試驗施工方案》中2%的規(guī)定，氣柜氣密合格，用氮氣置換后引煤氣投入使用，狀況良好。壓條密封效果達到要求，沒有發(fā)生泄漏。