常壓煤氣排水器的技術改進與應用

夏進軍

（河北鋼鐵集團宣鋼公司煉鋼廠，河北宣化075100）

1 前言

煤氣排水器是煤氣輸送管網系統中重要的排污設施，其運行正常與否直接關系到煤氣設備系統及操作人員的安全。多年來，企業發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的，且發生事故的原因大部分是由于排水器自身結構的缺陷造成的。因此，如何選擇安全實用的排水裝置，是減少或杜絕煤氣事故發生，以及煤氣管網系統運行安全可靠的基本保證。本文就宣鋼公司煉鋼廠煤氣管網常壓排水器的技術改進與應用取得安全效果做出技術分析。

2 煤氣排水器作用

我廠生產使用的焦爐煤氣、轉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爐煤氣中夾雜著的酚、氰、萘、油霧等雜質和轉爐煤氣攜帶的固體塵粒等金屬雜質。因此煤氣在管道輸送過程中會產生大量含雜質的冷凝液，這些冷凝液如果不能夠及時排除將會加速對煤氣管壁的腐蝕，并且煤氣管道冷凝液較多時被煤氣推動，還將產生潮涌，造成煤氣壓力波動，影響煤氣正常使用。冷凝液的積聚會使管道斷面減小，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，冬季還可能出現管內結冰凍堵，嚴重影響煤氣的輸送。在焦爐煤氣冷凝液中的萘，轉爐煤氣冷凝液中的金屬雜質對煤氣輸送影響尤為突出。萘是焦爐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。轉爐煤氣中的金屬雜質沉降在管道低洼處，造成管徑變小，增大管道輸送阻力。因此排水器是煤氣管網設施中必不可少的排水排污裝置。其一般安裝在管網的低洼處，安裝距離一般為幾十米至幾百米1臺。

3 常壓煤氣排水器在實踐運行中的問題

3.1 我廠常壓立式排水器在實踐運行中，在1994年焦爐煤氣管道出現了立式排水器的筒體凍裂，發生3人煤氣中毒事故。在2009年二次除塵西側轉爐煤氣排水器隔板腐蝕，水封擊穿泄漏煤氣，由于發現及時，沒有出現人員中毒。轉爐煤氣含有大量鐵等金屬類雜質，在轉爐煤氣回收系統設備三通閥、水封逆止閥底部排水器經常出現結垢現象，造成轉爐煤氣排水器定期清理污泥工作非常困難，嚴重影響煤氣管道排水和轉爐煤氣回收，為此經常需要更換新的排水器，這樣既影響生產，也造成備件的浪費。

3.2 我廠110t爐區在煤氣系統管網中使用的是常壓臥式排水器。在運行過程中這些排水器夏季補水量偏大，經常出現水封擊穿，造成連續大量泄漏煤氣。這種排水器初冬保溫如果蒸汽量大時，經常出現水封擊穿。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較快，而補水不及時，頻繁發生水封擊穿。2010年7月轉爐煤氣加壓機機前臥式排水器水封連續出現擊穿。這幾起事故由于得到及時處理，雖未造成人員中毒事故，但其暴露出來的問題說明：這種臥式排水器使用在煤氣壓力不穩定的管網中安全系數不高。

4 改進前排水器結構及事故原因分析

4.1 改進前排水器結構（見圖 1（a）、（b））

圖1 改進前排水器結構

4.2 事故原因分析

4.2.1 立式排水器的筒體大，水容量大，一般不會發生水封擊穿，安全系數相對比較高，即使瞬間煤氣壓力升高突破水封，使水封下降管內水壓出溢流口排掉，水位暫時也下降不大，當壓力恢復正常后，不會形成水封連續擊穿現象。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期使用,容易發生腐蝕、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現和預防處理。北方鋼鐵企業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，會吹出臥式排水器的存水，由于其水容量小，水位下降較快,會造成煤氣的持續外溢，這就是臥式排水器夏季高溫或初冬保溫易出現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，容易出現凍裂，尤其在輸送轉爐煤氣管道上的排水器，煤氣C O含量較高，如發生水封擊穿，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爐煤氣管網中。

5 改進后排水器（地坑式）情況

5.1 地坑式排水器結構（見圖2）5.2 地坑式排水器結構特點

圖2 地坑式排水器結構

地坑式排水器是根據水封的基本原理，自行設計制作的水封排水器，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。通過這樣的設計，排水器可以將煤氣管網附近的排污點進行集中排污處理，非常有利于車間集中管理、點檢和維護。地坑式排水器設計的水容量比較大，相當于6個立式排水器的水容量，因此一般不會出現排水器被擊穿。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，清污維護工作量降低，并且這種排水器清污方便。地坑式排水器最大的優點是防凍保溫效果好，尤其適合北方鋼鐵企業。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象、筒體凍裂現象，日常檢查也只需觀察水封有無溢流，水面有無氣泡出現（一般是下降管腐蝕）就可以了。通過地坑式排水器改進，煤氣管理車間的點檢和補水工作量降低了，安全系數提高了，另外地坑式排水器結構以土石材料制成，結構簡單，改進成本較低。

6 排水器改進后運行情況

2009年，我們將1#、2#轉爐加壓機進口管道臥式排水器改進為2個地坑式排水器，從改進投入使用至今未發生排水器水封擊穿。

2010年8月，我們又將脫硫塔1#、2#6個臥式排水器改進為2個地坑式排水器，實行集中排污管理。臥式排水器經過地坑式改進后便解決了夏季和初冬水封頻繁補水問題，并且在夏季水封揮發量大時，未發生排水器被擊穿現象。

2012年10月，我們再次對轉爐煤氣、焦爐煤氣管網的另外4個臥（立）式排水器進行了地坑式排水器改進，運行效果也比較安全穩定。

7 結束語

（1）地坑式排水器的改進是按照水封的基本原理，結合立式臥式排水器結構優點進行設計。

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

（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水，對于北方企業煤氣管網冬季保溫管理優點突出。

[1]蔣路.煤氣安全技術[M].北京：冶金工業部安全教育指導站，1992.