煤氣排水器本質安全設計

【摘 要】煤氣排水器缺水或煤氣擊穿，可能會造成安全事故。在煤氣排水器上安裝在線監測和自動切斷系統，從排水器本質安全上解決泄漏，從而保證安全。

【關鍵詞】煤氣排水器；在線監測；自動切斷；本質安全

【Abstract】The gas drainage device breakdown， lack of water or gas may cause safety accidents. To install the on-line monitoring and automatic cutting system in gas drainage device can solve the gas leak on intrinsically safe and ensure safety.

【Key words】The gas drainage device；On-line monitoring；Automatic cutting；Intrinsically safe

0 前言

在冶金鋼鐵企業中，煤氣是一種重要的副產品和能源。副產煤氣經過除塵后，通過管網輸送到使用端。煤氣中含有水、苯、萘、固體顆粒等雜質，在管道輸送過程中冷卻，使管道中產生大量的水及冷凝物。煤氣排水器是煤氣輸送管網系統中重要的排污設施，其運行能否正常直接關系到煤氣設備系統和作業人員的安全。冶金企業煤氣管網戰線長，排水器分布密集，在實際工作中巡維護不到位，極易造成排水器缺水或擊穿造成煤氣泄露，引發煤氣安全事故。發生事故的原因大部分是排水器自身結構缺陷造成的。因此如何設計安全使用的排水器，是保證冶金企業煤氣管網系統安全運行的重要保障。本文就從排水器本質安全上進行設計。

1 排水器的構造及工作原理

煤氣管網現在普遍采用立式排水器，排水器的結構如圖1所示，排水器由高壓室和低壓室組成（中間為隔離板，通過連通管相連），連接管與煤氣管道相連，管道中的冷凝水通過連接管排到排水器高壓室，兩側為清渣孔。煤氣管道中的冷凝水從連接管流到排水器高壓室，當高壓室冷凝水水面超過連通管時，冷凝水就從連通管排入到低壓室，低壓室從溢流口排出冷凝水。

排水器的工作原理是利用帕斯卡原理將管道中的冷凝水以及雜物通過水封自動、連續排出[1]。當煤氣管道內壓力超出排水器設計壓力時會造成排水器脫封。煤氣排水器正常情況下煤氣壓力計算：煤氣壓力P進入排水器高壓室后，在高壓室水面以上空間聚集形成P1的壓力，當P1壓力不足以突破低壓室水封高度時，形成以下壓力平衡：

煤氣壓力P=H+P1

低壓室P1=（H-h）+P0

其中P0為大氣壓，求其相對壓力，則： P=H+（H-h）=2H-h 故：P<2H[2]

從以上可以推斷：如果管網煤氣壓力P波動，排水器內水源長時間外溢后且得不到及時補償，造成排水器水位下降，水位H不足；或管網煤氣壓力P超高，水封被突破，都會造成煤氣泄漏。

造成排水器煤氣泄漏的故障還有：筒體內中間隔板銹穿，造成高壓室和低壓室串通，水封壓力2H變為H，煤氣壓力P>H時，排水器就會擊穿，發生煤氣泄漏；排水器筒體銹穿也會造成水封壓力減小；排水器底部銹穿，水會全部流走，排水器將不能起到水封煤氣的作用，以上都將會造成排水器煤氣泄漏。

排水器在未安裝在線監測和自動切斷裝置時，處于不可控制和預知的不安全情況下工作。

2 排水器在線監測和自動切斷系統

在線監測系統是基于CAN總線的煤氣監控系統，此系統可以對煤氣泄漏實施實時監控，及時跟蹤工作現場及易泄露點煤氣濃度，具有現場聲光報警和遠程傳輸報警，實現了對煤氣的智能監控。

CAN總線煤氣監控系統主要由監控探頭、控制主機、CAN協議轉換接口和PC機組成，他們之間通過CAN總線連接在一起，構成一套在線監測系統，如圖2所示。監控探頭的主要功能是采集現場煤氣濃度信號，每個監測探頭都有有唯一的地址編碼；當監控探頭檢測到現場煤氣濃度超過設定值時向控制主機發出信號，控制主機發出聲光報警同時利用CAN 總線將此濃度上傳到PC機，PC機現場值班人員根據數據值采取應急措施。

自動切斷裝置就是利用在線監測系統在煤氣管道與排水器連接管處安裝電磁閥。電磁閥在正常狀態下是常開狀態，當煤氣排水器發生泄漏時，在線監控系統采集到報警數據，提示值班人員及時采取安全處理措施同時PC機向發生煤氣排水器泄漏的電磁閥發出關閉指令。

煤氣排水器加裝在線監測和自動切斷系統后，從本質安全上解決了煤氣排水器的缺陷，在煤氣排水器巡查不到位、維護不及時、發生泄漏時都能起到防護作用。

3 結語

冶煉煤氣在生產過程中的不斷應用，管線不斷擴大，排水器在惡劣環境下發生泄漏，都會發生災難性事故。在線監測和自動切斷系統的設計，能夠保證煤氣排水器泄漏時得到有效控制，減少人員傷亡和經濟損失。

【參考文獻】

[1]湯建剛.復式排水器安全技術分析及常見故障處理[J].中國設備工程，2013.

[2]呂紅纓.水封高度的一種計算方法[J].重慶電力高等?？茖W校學報，2005.

[責任編輯：湯靜]