常压煤气排水器的技术改进与应用.pdf

1 8 冶 金 动 力 MEr A L I 珉GI CA L P 0WE R 2 0 1 3年第 9期 总 第 1 6 3期 常压煤气排水器的技术改进与应用 夏进军 ( 河北钢铁集团宣钢公司炼钢厂， 河北宣化0 7 5 1 0 0 ) 【 摘要】 河北钢铁集团宣钢公司炼钢厂对常压煤气管道排水器进行了地坑式技术改进， 实践运行效果 良 好。 安全系数比较高。 【 关键词】煤气； 排水器； 水封 【 中图分类号】T Q 5 4 7 ． 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】1 0 0 6 — 6 7 6 4 ( 2 0 1 3 ) 0 9 — 0 0 1 8 — 0 2 Te c h n i c a l Up g r a d i n g a n d Ap p l i c a t i o n o f At mo s p h e r i c Ga s Pi p e Dr a i n e r X I A J i n j u n 啪 ^ ∽ S t e e l o f He b e i I r o n& S t e e l C r o u p ，X u a n h u a ,H e b e i 0 7 5 1 0 0 ,C h i n a ) 【 A b s t r a c t 】X u a n h u a s t e e l m a k in g p la n t o f H e b e i I r o n a n d S t e e l G r o u p c a r r ie d o u t p i t — s t y l e t e c h n i c a l u p g r a d i n g o f t h e a t mo s p h e r i c g a s p i p e d r a i n e r s ，wh i c h h a s p r o d u c e d g o o d p e r f o r man c e a n d i nc r e a s e d s a f e t y f a c t o r ． 【 K e y w o r d s 】G a s ； d r a i n e r ； w a t e r s e a l i n g 1 前言 煤气排水器是煤气输送管网系统中重要的排污 设施 ，其运行正常与否直接关系到煤气设备系统及 操作人员的安全。 多年来 ， 企业发生的一些煤气事故 中有许多是 由于排水器水封击穿煤气 泄漏而引发 的，且发生事故的原因大部分是 由于排水器 自身结 构的缺陷造成的。 因此 ， 如何选择安全实用的排水装 置 ， 是减少或杜绝煤气事故发生 ， 以及煤气管网系统 运行安全可靠的基本保证。本文就宣钢公司炼钢厂 煤气管网常压排水器的技术改进与应用取得安全效 果做出技术分析。 2 煤气排水器作用 我厂生产使用的焦炉煤气、转炉煤气普遍采用 湿法净化回收工艺，因此煤气管道输送的是含有饱 和水蒸气的煤气以及焦炉煤气中夹杂着的酚、氰、 萘、油雾等杂质和转炉煤气携带的固体尘粒等金属 杂质。因此煤气在管道输送过程 中会产生大量含杂 质的冷凝液，这些冷凝液如果不能够及时排除将会 加速对煤气管壁的腐蚀，并且煤气管道冷凝液较多 时被煤气推动， 还将产生潮涌， 造成煤气压力波动， 影响煤气正常使用。冷凝液的积聚会使管道断面减 小， 增大管路阻力损失， 并可能在管道低洼段形成水 封使煤气输送停止， 冬季还可能出现管内结冰冻堵 ， 严重影响煤气的输送。 在焦炉煤气冷凝液中的萘， 转 炉煤气冷凝液中的金属杂质对煤气输送影响尤为突 出。 萘是焦炉煤气冷凝液中主要的凝聚物， 在冬季管 径较小而输送距离较远的情况下 ，萘与油蒸汽相溶 形成稠度较大的胶体粘附管壁 ， 甚至堵塞管道。 转炉 煤气 中的金属杂质沉降在管道低洼处 ，造成管径变 小 ， 增大管道输送阻力 。 因此排水器是煤气管网设施 中必不可少的排水排污装置。其一般安装在管网的 低洼处 ， 安装距离一般为几十米至几百米 1台。 3 常压煤气排水器在实践运行中的问题 3 _ 1 我厂常压立式排水器在实践运行 中，在 1 9 9 4 年焦炉煤气管道出现 了立式排水器的筒体冻裂 ， 发 生 3 人煤气 中毒事故。 在 2 0 0 9年二次除尘西侧转炉 煤气排水器隔板腐蚀 ， 水封击穿泄漏煤气 ， 由于发现 及时， 没有出现人员中毒。 转炉煤气含有大量铁等金 属类杂质， 在转炉煤气回收系统设备三通阀、 水封逆 止阀底部排水器经常出现结垢现象，造成转炉煤气 排水器定期清理污泥工作非常困难 ，严重影响煤气 管道排水和转炉煤气回收 ，为此经常需要更换新的 排水器 ， 这样既影响生产 ， 也造成备件的 良 费。 3 ．2 我厂 1 1 0 t 炉区在煤气系统管网中使用的是 常压卧式排水器。在运行过程中这些排水器夏季补 水量偏大， 经常出现水封击穿， 造成连续大量泄漏煤 气。 这种排水器初冬保温如果蒸汽量大时 ， 经常出现 水封击穿。2 0 0 8 年 1 1上旬 ， 煤气脱硫塔 1 * 塔 3 排 2 0 1 3 年第9 期 总 第 1 6 3期 冶 金 动 力 MF I ．I J l l G I C A L P O WE R 1 9 水器由于冬季保温量大使得水封水挥发较快 ，而补 水不及时， 频繁发生水封击穿。2 0 1 0年 7月转炉煤 气加压机机前卧式排水器水封连续 出现击穿。这几 起事故由于得到及时处理 ， 虽未造成人员中毒事故 ， 但其暴露出来的问题说明：这种卧式排水器使用在 煤气压力不稳定的管网中安全系数不高。 4 改进前排水器结构及事故原因分析 4 ． 1 改进前排水器结构( 见图 1 ( a ) 、 ( b ) ) ( b ) 图 1 改进前排水 器结构 4 ． 2 事故原因分析 4 ．2 ． 1 立式排水器的简体大， 水容量大， 一般不会 发生水封击穿， 安全系数相对比较高， 即使瞬间煤气 压力升高突破水封，使水封下降管内水压出溢流口 排掉 ， 水位暂时也下降不大 ， 当压力恢复正常后 ， 不 会形成水封连续击穿现象。但是立式排水器的下降 管插人水中的管段和立式排水器的隔板长期使用， 容易发生腐蚀、 穿孑 L ， 造成水封有效高度降低而冒煤 气 ， 并且也难以事先检查发现和预防处理。 北方钢铁 企业使用立式排水器冬季保温非常重要，一旦水封 保温不好， 极易造成排水器的简体冻裂。 这是造成立 式排水器煤气泄漏 ， 发生煤气事故 的主要原因。 4 _2 ．2 常压卧式排水器的缸位较低， 瞬间超高煤气 压力如果突破水封， 会吹出卧式排水器的存水， 由于 其水容量小 ，水位下降较快，会造成煤气的持续外 溢 ，这就是卧式排水器夏季高温或初冬保温易出现 水封击穿的主要原因。 卧式排水器的下降管、 溢流管 外露 ， 冬季保温管理 困难 ， 容易出现冻裂 ， 尤其在输 送转炉煤气管道上的排水器， 煤气 C O含量较高， 如 发生水封击穿， 极易造成人员中毒或其他事故 ， 因此 这种排水器很不适合安置在转炉煤气管网中。 5 改进后排水器( 地坑式 ) 情况 5 ． 1 地坑式排水器结构( 见 图 2 ) 5 ． 2 地坑式排水器结构特点 地坑式排水器是根据水封的基本原理，自 行设 计制作的水封排水器，它是将煤气管道排污的下降 图 2 地坑式排水器结构 管直接插入用水泥混凝土制作的水封地坑中，将煤 气冷凝水通过溢流隔墙流入地沟。 通过这样的设计， 排水器可以将煤气管网附近的排污点进行集中排污 处理， 非常有利于车间集中管理、 点检和维护。地坑 式排水器设计的水容量比较大 ，相当于 6个立式排 水器的水容量 ， 因此一般不会 出现排水器被击穿。 这 种水封下降管下端距排水器底部高度 3 0 0 m m， 淤 泥存量比较大， 使清污周期延长， 清污维护工作量降 低， 并且这种排水器清污方便。 地坑式排水器最大的 优点是 防冻保温效果好 ， 尤其适合北方钢铁企业。 地 坑排水器的外壁充填厚厚的一层保温材料，其水封 上口 加装盖板， 冬季再将蒸汽管通入水封水面， 水封 就能安全渡过冬季。地坑排水器不存在隔板腐蚀击 穿现象、 简体冻裂现象， 日 常检查也只需观察水封有 无溢流 ， 水面有无气泡 出现( 一般是下降管腐蚀 ) 就 可以了。 通过地坑式排水器改进， 煤气管理车间的点 检和补水工作量降低了， 安全系数提高了， 另外地坑 式排水器结构以土石材料制成， 结构简单， 改进成本 较低。 6 排水器改进后运行情况 2 0 0 9 年，我们将 1 、 2 转炉加压机进口管道卧 式排水器改进为 2个地坑式排水器 ，从改进投入使 用至今未发生排水器水封击穿。 2 0 1 0年 8月 ， 我们又将脱硫塔 1 、 2 # 6个卧式排 水器改进为 2个地坑式排水器 ， 实行集中排污管理。 卧式排水器经过地坑式改进后便解决了夏季和初冬 水封频繁补水问题， 并且在夏季水封挥发量大时， 未 发生排水器被击穿现象。 2 0 1 2 年 1 0 月， 我们再次对转炉煤气、 焦炉煤气 管网的另外 4个卧( 立 ) 式排水器进行 了地坑式排水 器改进， 运行效果也比较安全稳定。 ( 下转第 2 1页) 2 0 1 3 年第9 期 总 第 1 6 3期 冶 金 动 力 ME T A I ．I I 】 R G I C A LP O WE R 2 1 力 。 3 改造方案 根据阀门结构特点及理论实践相互验证，将闸 阀更换为不锈钢球阀应用于煤气排水器中， 如图 1 。 图 1不锈 钢球 阀 球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的启闭 动作， 不同的是阀体不是阀板而是球体。 当球体旋转 9 0 o时 ， 在进 、 出口处全部呈现球面， 从而截断流动。 球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的 流动方向， 使用不锈钢球阀的优点 ： ( 1 ) 结构简单重量轻， 维修方便耐腐蚀 同样大小的 D N1 0 0 不锈钢球阀与闸阀 ， 其重量 是闸阀重量的 1 ／ 3 ， 在安装 、 更换时较闸阀省时省力。 同时不锈钢球阀的成分就决定了它的耐腐蚀性， 且 启闭时只需转动手柄 9 0 o即可达 到全开全关 的状 态 ， 较闸阀开关时间短、 操作简便 。 ( 2 ) 不易积灰且清灰方便 因球阀的密封面为面面接触 ，在全开或全闭时 球体和阀座的密封面与介质隔离 ， 介质通过时， 不会 引起阀门密封面锈蚀， 同时也不容易形成积灰。 一旦 在下降管中形成积灰时， 只需手动关闭二次阀， 由防 护人员佩戴呼吸器将下降管中堵塞部位投开即可， 清灰非常彻底。 较闸阀方便清灰 ， 闸阀的阀板在下降 管 中有阻碍 ， 无法做到直上直下的清灰。 ( 3 ) 流动阻力小、 球体不脱落安全系数高 在各种阀门中， 球 阀的流动阻力最小 ， 全径球阀 打开时 ， 球体通道、 阀体通道和连接管径相等并成一 直径， 介质几乎可以毫无损失地流过。 同时不锈钢球 阀的球体与阀座紧密结合 ， 不易脱落 ， 在排水器投入 退出运行时， 能安全有效地阻断煤气。 4 效果验证 4 ． 1 实施效果评价 将闸阀替换为不锈钢球阀后，以前闸阀需要每 1 2个月加油维护一次 ，现在不锈钢球阀不需刻意 维护， 只需在 3 ~ 6 个月时开关阀门几次， 试验下降管 是否有堵塞 ， 阀门是否灵活好用即可。 同时自年初更 换后未出现因为积灰造成 的阀门开关不到位的情 ■ 况 。 4 ． 2 安全效果评价 “ 不锈钢球阀” 应用于煤气排水器后 ， 判断管道 内的积灰及时、 准确， 可以指导检修人员及时对管道 内的积灰进行处理，同时保证在检修时排水器能做 到严密性 ， 不会出现煤气泄漏事故 ， 防止安全事故的 发生。 5 结束语 “ 不锈钢球阀” 应用于煤气管网系统已经近一年 的时间了， 检修人员根据其反馈的信息， 到目 前为止 未出现阀门积灰情况，保证了排水器的正常安全运 行， 经济效益显著。实践证明： “ 不锈钢球阀” 用于煤 气排水器中， 方便灵活、 省时省力、 安全有效， 值得广 泛推广及应用。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 —0 5 一l 5 作者简介： 王馨薇( 1 9 8 2 一) ， 女， 毕业于山东理工大学， 本科学历， 工 程 师， 现从事燃 气设备管理工作 。 ( 上接 第 1 9页) 7 结束语 ( 1 )地坑式排水器的改进是按照水封的基本原 理， 结合立式卧式排水器结构优点进行设计。 ( 2 ) 地坑式排水器水容量比较大， 即使瞬间煤气 压力增高，水量流失不会造成水封水位高度下降太 大， 当瞬间煤气压力变化恢复后， 水封仍能够封住煤 气，不会出现卧式水封一旦击穿后连续泄漏煤气的 情况， 安全系数比改进前有了显著提高。 ( 3 ) 地坑式排水器上部加盖， 并在水封水面增加 伴热蒸汽既有利于水封的保温，又有利于增加它的 冷凝补水，对于北方企业煤气管网冬季保温管理优 点 突出 。 【参 考 文 献 】 【 1 】 蒋路． 煤气安全技术[ ． 北京： 冶金工业部安全教育指导站， 1 9 9 2 ． 收稿 日期 ： 2 0 1 3 —0 5 —0 8 作者简介： 夏进军( 1 9 7 2 一) ， 男 ， 毕业于河北冶金工业学校焦化专业， 工程师 ， 现从事设备管理、 能源管理工作 。