常壓煤氣排水器的技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用

夏進(jìn)軍

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司煉鋼廠，河北宣化075100）

1 前言

煤氣排水器是煤氣輸送管網(wǎng)系統(tǒng)中重要的排污設(shè)施，其運(yùn)行正常與否直接關(guān)系到煤氣設(shè)備系統(tǒng)及操作人員的安全。多年來(lái)，企業(yè)發(fā)生的一些煤氣事故中有許多是由于排水器水封擊穿煤氣泄漏而引發(fā)的，且發(fā)生事故的原因大部分是由于排水器自身結(jié)構(gòu)的缺陷造成的。因此，如何選擇安全實(shí)用的排水裝置，是減少或杜絕煤氣事故發(fā)生，以及煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠的基本保證。本文就宣鋼公司煉鋼廠煤氣管網(wǎng)常壓排水器的技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用取得安全效果做出技術(shù)分析。

2 煤氣排水器作用

我廠生產(chǎn)使用的焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣普遍采用濕法凈化回收工藝，因此煤氣管道輸送的是含有飽和水蒸氣的煤氣以及焦?fàn)t煤氣中夾雜著的酚、氰、萘、油霧等雜質(zhì)和轉(zhuǎn)爐煤氣攜帶的固體塵粒等金屬雜質(zhì)。因此煤氣在管道輸送過程中會(huì)產(chǎn)生大量含雜質(zhì)的冷凝液，這些冷凝液如果不能夠及時(shí)排除將會(huì)加速對(duì)煤氣管壁的腐蝕，并且煤氣管道冷凝液較多時(shí)被煤氣推動(dòng)，還將產(chǎn)生潮涌，造成煤氣壓力波動(dòng)，影響煤氣正常使用。冷凝液的積聚會(huì)使管道斷面減小，增大管路阻力損失，并可能在管道低洼段形成水封使煤氣輸送停止，冬季還可能出現(xiàn)管內(nèi)結(jié)冰凍堵，嚴(yán)重影響煤氣的輸送。在焦?fàn)t煤氣冷凝液中的萘，轉(zhuǎn)爐煤氣冷凝液中的金屬雜質(zhì)對(duì)煤氣輸送影響尤為突出。萘是焦?fàn)t煤氣冷凝液中主要的凝聚物，在冬季管徑較小而輸送距離較遠(yuǎn)的情況下，萘與油蒸汽相溶形成稠度較大的膠體粘附管壁，甚至堵塞管道。轉(zhuǎn)爐煤氣中的金屬雜質(zhì)沉降在管道低洼處，造成管徑變小，增大管道輸送阻力。因此排水器是煤氣管網(wǎng)設(shè)施中必不可少的排水排污裝置。其一般安裝在管網(wǎng)的低洼處，安裝距離一般為幾十米至幾百米1臺(tái)。

3 常壓煤氣排水器在實(shí)踐運(yùn)行中的問題

3.1 我廠常壓立式排水器在實(shí)踐運(yùn)行中，在1994年焦?fàn)t煤氣管道出現(xiàn)了立式排水器的筒體凍裂，發(fā)生3人煤氣中毒事故。在2009年二次除塵西側(cè)轉(zhuǎn)爐煤氣排水器隔板腐蝕，水封擊穿泄漏煤氣，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，沒有出現(xiàn)人員中毒。轉(zhuǎn)爐煤氣含有大量鐵等金屬類雜質(zhì)，在轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)設(shè)備三通閥、水封逆止閥底部排水器經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，造成轉(zhuǎn)爐煤氣排水器定期清理污泥工作非常困難，嚴(yán)重影響煤氣管道排水和轉(zhuǎn)爐煤氣回收，為此經(jīng)常需要更換新的排水器，這樣既影響生產(chǎn)，也造成備件的浪費(fèi)。

3.2 我廠110t爐區(qū)在煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)中使用的是常壓臥式排水器。在運(yùn)行過程中這些排水器夏季補(bǔ)水量偏大，經(jīng)常出現(xiàn)水封擊穿，造成連續(xù)大量泄漏煤氣。這種排水器初冬保溫如果蒸汽量大時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)水封擊穿。2008年11上旬，煤氣脫硫塔1#塔3#排水器由于冬季保溫量大使得水封水揮發(fā)較快，而補(bǔ)水不及時(shí)，頻繁發(fā)生水封擊穿。2010年7月轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機(jī)機(jī)前臥式排水器水封連續(xù)出現(xiàn)擊穿。這幾起事故由于得到及時(shí)處理，雖未造成人員中毒事故，但其暴露出來(lái)的問題說明：這種臥式排水器使用在煤氣壓力不穩(wěn)定的管網(wǎng)中安全系數(shù)不高。

4 改進(jìn)前排水器結(jié)構(gòu)及事故原因分析

4.1 改進(jìn)前排水器結(jié)構(gòu)（見圖 1（a）、（b））

圖1 改進(jìn)前排水器結(jié)構(gòu)

4.2 事故原因分析

4.2.1 立式排水器的筒體大，水容量大，一般不會(huì)發(fā)生水封擊穿，安全系數(shù)相對(duì)比較高，即使瞬間煤氣壓力升高突破水封，使水封下降管內(nèi)水壓出溢流口排掉，水位暫時(shí)也下降不大，當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，不會(huì)形成水封連續(xù)擊穿現(xiàn)象。但是立式排水器的下降管插入水中的管段和立式排水器的隔板長(zhǎng)期使用,容易發(fā)生腐蝕、穿孔，造成水封有效高度降低而冒煤氣，并且也難以事先檢查發(fā)現(xiàn)和預(yù)防處理。北方鋼鐵企業(yè)使用立式排水器冬季保溫非常重要，一旦水封保溫不好，極易造成排水器的筒體凍裂。這是造成立式排水器煤氣泄漏，發(fā)生煤氣事故的主要原因。

4.2.2 常壓臥式排水器的缸位較低，瞬間超高煤氣壓力如果突破水封，會(huì)吹出臥式排水器的存水，由于其水容量小，水位下降較快,會(huì)造成煤氣的持續(xù)外溢，這就是臥式排水器夏季高溫或初冬保溫易出現(xiàn)水封擊穿的主要原因。臥式排水器的下降管、溢流管外露，冬季保溫管理困難，容易出現(xiàn)凍裂，尤其在輸送轉(zhuǎn)爐煤氣管道上的排水器，煤氣C O含量較高，如發(fā)生水封擊穿，極易造成人員中毒或其他事故，因此這種排水器很不適合安置在轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)中。

5 改進(jìn)后排水器（地坑式）情況

5.1 地坑式排水器結(jié)構(gòu)（見圖2）5.2 地坑式排水器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖2 地坑式排水器結(jié)構(gòu)

地坑式排水器是根據(jù)水封的基本原理，自行設(shè)計(jì)制作的水封排水器，它是將煤氣管道排污的下降管直接插入用水泥混凝土制作的水封地坑中，將煤氣冷凝水通過溢流隔墻流入地溝。通過這樣的設(shè)計(jì)，排水器可以將煤氣管網(wǎng)附近的排污點(diǎn)進(jìn)行集中排污處理，非常有利于車間集中管理、點(diǎn)檢和維護(hù)。地坑式排水器設(shè)計(jì)的水容量比較大，相當(dāng)于6個(gè)立式排水器的水容量，因此一般不會(huì)出現(xiàn)排水器被擊穿。這種水封下降管下端距排水器底部高度300m m，淤泥存量比較大，使清污周期延長(zhǎng)，清污維護(hù)工作量降低，并且這種排水器清污方便。地坑式排水器最大的優(yōu)點(diǎn)是防凍保溫效果好，尤其適合北方鋼鐵企業(yè)。地坑排水器的外壁充填厚厚的一層保溫材料，其水封上口加裝蓋板，冬季再將蒸汽管通入水封水面，水封就能安全渡過冬季。地坑排水器不存在隔板腐蝕擊穿現(xiàn)象、筒體凍裂現(xiàn)象，日常檢查也只需觀察水封有無(wú)溢流，水面有無(wú)氣泡出現(xiàn)（一般是下降管腐蝕）就可以了。通過地坑式排水器改進(jìn)，煤氣管理車間的點(diǎn)檢和補(bǔ)水工作量降低了，安全系數(shù)提高了，另外地坑式排水器結(jié)構(gòu)以土石材料制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改進(jìn)成本較低。

6 排水器改進(jìn)后運(yùn)行情況

2009年，我們將1#、2#轉(zhuǎn)爐加壓機(jī)進(jìn)口管道臥式排水器改進(jìn)為2個(gè)地坑式排水器，從改進(jìn)投入使用至今未發(fā)生排水器水封擊穿。

2010年8月，我們又將脫硫塔1#、2#6個(gè)臥式排水器改進(jìn)為2個(gè)地坑式排水器，實(shí)行集中排污管理。臥式排水器經(jīng)過地坑式改進(jìn)后便解決了夏季和初冬水封頻繁補(bǔ)水問題，并且在夏季水封揮發(fā)量大時(shí)，未發(fā)生排水器被擊穿現(xiàn)象。

2012年10月，我們?cè)俅螌?duì)轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)的另外4個(gè)臥（立）式排水器進(jìn)行了地坑式排水器改進(jìn)，運(yùn)行效果也比較安全穩(wěn)定。

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）地坑式排水器的改進(jìn)是按照水封的基本原理，結(jié)合立式臥式排水器結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）地坑式排水器水容量比較大，即使瞬間煤氣壓力增高，水量流失不會(huì)造成水封水位高度下降太大，當(dāng)瞬間煤氣壓力變化恢復(fù)后，水封仍能夠封住煤氣，不會(huì)出現(xiàn)臥式水封一旦擊穿后連續(xù)泄漏煤氣的情況，安全系數(shù)比改進(jìn)前有了顯著提高。

（3）地坑式排水器上部加蓋，并在水封水面增加伴熱蒸汽既有利于水封的保溫，又有利于增加它的冷凝補(bǔ)水，對(duì)于北方企業(yè)煤氣管網(wǎng)冬季保溫管理優(yōu)點(diǎn)突出。

[1]蔣路.煤氣安全技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)部安全教育指導(dǎo)站，1992.