二級式水封排水器下降管外裝設計

蘇　帥（天津天鐵冶金集團有限公司動力廠，河北涉縣056404）

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二級式水封排水器下降管外裝設計

蘇帥
（天津天鐵冶金集團有限公司動力廠，河北涉縣056404）

［摘要］為解決二級式水封排水器排液時的漏氣問題，將水封式排水器的下降管改裝到水封本體的外側，使排水器能夠承受較高氣體壓力，順利地排出管道內冷凝液及雜質，杜絕了排液時的漏氣現象，減緩了下降管的腐蝕程度，保障了生產的穩定順行。

［關鍵詞］水封式排水器；下降管；防腐蝕

1　引言

在天鐵集團等其他冶金、化工等企業中有各種壓力的燃氣管網，工業上常用的管道冷凝液排出器承受氣體壓力小于10 kPa。而大多數的人工煤氣（高爐煤氣、焦爐煤氣）含有較多的雜質，其中大部分為水、氨、硫化氫、氰化氫、苯、焦油、萘、未充分燃燒的碳，人工煤氣的出口溫度為150～200℃，當經過煤氣管網時會降為常溫。在這個過程中氨、硫化氫、氰化氫、苯、焦油、萘和酸性氣體相結合、反應會凝結成為流體，阻礙人工煤氣順利通過煤氣管網，在這種情況下，這些流體（俗稱污泥）會隨水進入冷凝式排水器。在這種情況下，只能人為打開閥門排液，等排完液后清理污泥，立即關閉閥門。操作中很容易使煤氣泄漏，危及人身安全。

將水封式排水器（以下簡稱水封）的下降管改裝到水封本體的外側，這樣可以較大程度地提高檢修人員的維修效率，而且可以對下降管進行防腐，延長水封式排水器的服役時間。更重要的是：安裝靈活，當管道與地面間的尺寸小于水封本體高度尺寸大時，無需挖池子安裝，只需減少下降管高度，將水封安裝在管道旁邊即可。

2　水封污堵介紹

傳統式水封式排水器（見圖1）的污堵可以在方位上，以本體上方的閥門為界限，分為閥門上方堵和閥門下方堵，由于天鐵集團的絕大部分冷凝排水器為二級水封式排水器，所以閥門下方污堵可分為本體一級污堵和本體二級污堵。由于本體二級污堵很少發生，所以不具備研究條件。閥門上方污堵的問題解決辦法比較直接、成熟，所以本次只對閥門下方的一級本體污堵的清理進行論述。

圖1　傳統式水封式排水器

污泥的主要成分為水、氨、硫化氫、氰化氫、苯、焦油、萘、未充分燃燒的碳［1］，還有部分氣體雜質CO、CO2、H2、CH4、N2、O2［2］。由于混合物容易粘結成塊和粘貼在管壁上，久而久之會堵塞下降管，發生污堵現象，而且堵得時間越久，粘結成的塊就會越堅硬，給疏通工作造成困難。

人工煤氣的主要成分包括N2、CO、CO2、SO2以及塵粒（包括Cl-、CO32-、SO32-、Fe3+、Ca2+、Mg2+等）。其中氣體中有酸性氣體CO2、SO2，這些氣體溶解到冷凝水中形成強酸。

酸性氣體溶解導致溶液產生酸性：

來自高爐的煤氣粉塵中含有強酸弱堿鹽，如Fe2+鹽，Fe2+鹽的水解造成溶液pH值下降：

3　改裝原因

在一般情況下疏通下降管時采用的方法是關閉閥門，用蒸汽吹試驗頭，再用錘子敲擊水封本體的外壁，依靠本體向下降管傳遞力的作用，實現下降管的震蕩將污泥從下降管中震蕩下來。如果遇到難清理或需要長時間才能疏通的頑疾型問題，就只通過延長時間和增加撞擊次數來實現，或者采用把水封拖開這種費時費力的方法。但如果敲擊可以直接作用在下降管上，而不是靠敲擊水封本體來向下降管傳遞力的作用，則會降低檢修人員的工作強度，提高工作效率。因此把下降管由一級本體內改到水封本體的外面。

在石礦、煉鐵，很多管道都比較低，管道與地面之間的尺寸比較小，有的時候比水封本體高度還要低，在安裝時只能在相應的地面挖池子，以增加管道與所謂地面之間的高度，將水封放進去，這樣的話時間久了水封排水管排出來的污水會把水封一級本體人孔淹掉［3］，給日后的維修造成了很多的困難。現在這種改進可以免去挖池子的做法，直接減少下降管的長度，將水封安裝在管道的旁邊，這樣就避免了污水淹過人孔的問題，維修時不必抽水直接修理便可。

4　技術方案及改裝、使用方法

4.1技術方案

一般冷凝液排出器由法蘭、冷凝液排出管、圓柱形密閉容器、中間支柱、隔板、級間導管、排污管、排污管法蘭、排污管堵板、溢液管構成。

下面對原有和新型排水器作對比進行詳細描述。

圖2是原有二級管道冷凝液排出器主視圖。

圖2　冷凝液排出器主視圖

圖3是原有二級冷凝式排水器的局部剖視圖。

圖3　凝式排水器的局部剖視圖

由圖1介紹的工作原理：容器內充滿水，管道內的冷凝液自管道排液口排入二級管道冷凝液排水器，由連通器的工作原理，排出的液體添加到多級管道冷凝液排出器后，不會高于原液面，就會在溢液口排出，二級管道冷凝液排出器的液面會保持原有高度。假設液面高度為h，液面以上的空腔分別標為一級和二級。由二級空腔與大氣相通，壓力為大氣壓P0，則一級空腔所能封住的壓力為P3= P0+ρgh。因此，可以根據所封氣體壓力大小的情況確定各個參數，也可以根據場地的大小，改變管道冷凝液排出器的高度。

能承受的氣體壓力為P= P0+ρgh。可用于高壓力的煤氣管道的冷凝液的排除。冷凝液排出管變短，可以防止冷凝液中雜質堵塞冷凝液排出管。

設計的新型二級式水封排水器，其設計參數與原有相同，這樣不僅使其設計變得簡單化，而且在裝配上更加容易，如圖4所示。

圖4　新型水封式排水器設計圖

將圖5設計的下降管安裝到水封式排水器的外面，如圖4所示。這種設計具有很多優點。

圖5　水封式排水器下降管

4.2改裝及使用方法

在原來水封一級人孔的位置焊裝Φ80（與下降管尺寸一樣）的平管，長度只要是在節省材料的前提下，能夠保證伸出長度超過頂板，有焊接余量即可，并在末端設立人孔和盲板。下降管與其焊接并做成四通，如圖5所示，下方設置人孔和盲板。其余焊接工藝與原工藝不變。

當發生污堵現象時，可首先打開豎直向下的盲板進行豎管清理。這樣在敲擊豎管時，敲擊的作用力可直接作用在下降管上，免除了維修人員掄圓大錘猛敲水封本體的做法，這種新方法既安全，又省力。如果污堵現象嚴重，也可以直接在下降管上用氣焊割開口，伸入細管用力下壓。如果污泥因過多而進入一級本體內，也可以在下降管疏通完畢后打開平管盲板，將污泥從本體內勾出來。

5　應用效果

天鐵集團石礦廠的5號管、10號管，一煉鐵的3號管、7號管，有很多水封式排水器都浸在池中，一級本體的人孔浸入，維修時必須先抽水，再用氣焊割螺絲。而水封本體能把煤氣壓住需要滿足公式P=（P0-ρgh0）+2ρgh［4］，而h0是冷凝液排出管和級間導管的高度差和h下降管進一級本體與頂班的高度［5］，這都與下降管的尺寸無關，所以現在這種設計可以避免水封本體放在水池中的問題。無需再把水封放在池子里，直接減少下降管的尺寸，把水封放在管道旁邊即可。

6　結束語

改裝后維修將變得簡單化，原來那種水封在敲擊時是將力作用在水封本體上，本體再把力傳遞到下降管上，現在敲擊的作用力直接作用在下降管上，這樣既減少人力的支出，也更安全，完全可以實現“大錘換小錘”的構想。清理更加方便、徹底，原來的設計在清理時只能用簡易的工具，時間長，且清潔不徹底。新改裝的下降管完全呈直通下降式，污泥在重力的作用下可以直接掉落出來，本體內不會殘留污泥。即使污泥因堆積過多而進入本體也會是很小的一部分，不會殘留太多。下降管可以進行防腐處理，而且也避免了終身泡在污水中而遭到的腐蝕，可以大大延長下降管的壽命。通過對人工煤氣含量的分析，采取下降管外裝的方式減少工人的工作量，提高工作效率，保障人員安全，而且還減緩了下降管的腐蝕程度，延長設備使用年限，提高節能

降耗，保障生產順利進行。

參考文獻

［1］黃石生.逆變理論與弧焊逆變器［M］.北京：機械工業出版社，1995.

［2］安藤弘平.溶接アへク現象（增補版）［M］.日本：產報出版株式會社，1978：478.

［3］王毅.單片機器件應用手冊［M］.北京：人民郵電出版社，1994.

［4］王偉.單片機控制弧焊電源外特性的研究［J］.電焊機，1996（6）：29- 32.

［5］王磊.模糊控制理論及應用［M］.北京：國防工業出版社，1997：1.

Design of External Installation of Two Staged Water Seal Drainer Downcomer

SU Shuai （Power Plant，Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.，Ltd.，She County，Heibei Province，China 056404）

AbstractIn order to solve the problem of gas leakage during the discharging of two staged water seal drainer，the downcomer of the drainer was modified to the outside of water seal so that the drainer could bear high gas pressure and smoothly discharge condensate and impurity inside pipeline. Gas leakage during discharging was avoided and erosion alleviated. The stable and smooth running of the production was ensured.

Key wordswater seal drainer；downcomer；erosion resistance

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.022

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者簡介：蘇帥（1985—），男，主要從事動力廠調度工作。