威金斯型煤气柜泄漏原因分析及处理措施

吴志伟，李 辉

（邯郸钢铁集团邯宝公司能源中心,河北邯郸 056015）

1 前言

邯郸钢铁集团邯宝公司西区能源中心1#10万m3转炉煤气柜属于威金斯型干式煤气柜，2008年10月建成投产至今已运行3年多，皮膜已出现多处漏点，由于生产原因未及时停柜处理，致使泄漏点越来越多。经过多次进柜检查、讨论和分析，找出了事故主要原因。2012年7月进行了中修，彻底解决了该问题。

2 气柜的设计条件及参数

2.1 设计条件

（1）介质：转炉煤气

介质成分（体积百分比）：

CO：52%～66%

CO2：16%～20.5%

N2：17%～27.5%

O2：小于 1%

H2：1.32%

H2S：0.1%～0.3%

平均分子量：～30.3

平均密度：～1.353 kg/m3

（2）煤气温度：≤72 ℃（正常30～650 ℃）

（3）煤气湿度：饱和

（4）入口压力：1.5～3.0 kPa

（5）入口含尘量：≤10 mg/m3

2.2 气柜技术参数

公称容积：100000 m3；

储柜压力：一段2500 Pa，二段2900 Pa；

操作温度：≤72℃；

活塞有效行程：3～29 m；活塞最大行程：0～33.8 m；

底直径：61.3 m，总高度52 m；

一段皮膜长9 m，二段皮膜长7 m。

2.3 金属材料

气柜金属构件除立柱采用Q235-B钢外，其余均采用Q235-A钢材料，其化学成分、机械性能符合GB 700-88的要求，螺栓采用C级螺栓，符合GB 5780-86规定。

2.4 橡胶皮膜

橡胶密封膜两面均使用共混胶 (NBR+PVC)，骨架材料为尼龙帘线布。应保证表面平整、光滑，不得有缺胶、打折、断线等缺陷存在，不允许有气泡、漏布和杂质。两层帘线布之间不能脱层，内外层橡胶之间不能脱开。

3 泄漏的原因

因发现泄漏时，气柜内CO浓度较高：1000×10-6左右，不可能进入气柜内部对泄漏原因进行彻底检查，只能从活塞上部观察漏气现象及过去检修时遇到的问题进行初步分析。认为有两种原因可能造成煤气泄漏

（1）皮膜扭曲老化龟裂造成的泄漏；

（2）皮膜固定C型板螺栓松造成的泄漏。

2012年7月5日，经设备动力部同意，借炼钢检修的机会，对气柜停柜置换处理漏点，氮气置换柜内煤气合格后，开检修风机再将柜内氮气吹扫干净，氧含量合格后，开始进柜全面彻底地检查。

经排查泄漏的原因为：

（1）由于皮膜扭曲老化龟裂造成的泄漏；

（2）由于C型板与橡胶膜紧固螺栓个别的倾斜造成的泄漏；

（3）由于紧固螺栓松动造成的泄漏；

（4）波纹板螺栓脱落，掉落至皮膜底部，长期磨损造成皮膜泄漏。

通过试漏检查和泄漏点的采集，我们发现：

（1）漏点主要出现在橡胶皮膜上，较大的漏点36处，漏点都是在皮膜扭曲变形打折处。打折原因是安装时皮膜受力不均，运行中没有完全伸展，局部受力过大，伴随煤气温度过高，夏季65℃左右，皮膜老化龟裂，最终导致皮膜泄漏。

（2）密封胶膜的螺栓松动，部分还存在歪斜；拆开密封面，清理掉密封胶条后，发现柜壁密封圈C型板，有变形的痕迹；密封表面一处有小焊瘤，有的地方呈波浪形状，但泄漏并不全在这几处，有部分焊瘤处并没有泄漏。

原因分析：

（1）由于皮膜扭曲老化龟裂造成的泄漏

从皮膜的表面可以看出多处存在打折现象，打折的方向都是一致的，可见皮膜在运行过程中受活塞和T围栏的扭力。夏季转炉煤气温度较高65℃左右，长期在高温下运行，又因转炉煤气中含有H2S等酸性物质，对打折处腐蚀，在内压的作用下造成皮膜开裂泄漏。

（2）由于C型板与橡胶膜紧固螺栓个别的倾斜造成的泄漏

角钢圈孔（孔：1780 个；中心距：60.48 mm），设计图纸上要求均匀分布，而橡胶膜上的螺栓孔是将橡胶膜分成18等分以后，再均匀分布，由于两种孔的方法不同，将产生孔与孔之间的距离难以保证60.48 mm的中心距。角钢圈直径为34268 mm，橡胶膜直径为34000 mm，直径相差268 mm，周长相差842 mm，若将橡胶膜与角钢圈固定，需将橡胶膜拉长842 mm。

（3）由于紧固螺栓松动造成的泄漏

生产厂家提供的橡胶膜密封压条（L：5 mm；d：3 mm），双S型安装。安装密封时胶膜生产厂家技术人员现场指导安装，并在安装前对密封圈由监理人员组织设计单位、施工单位、胶膜生产厂家一起检查，符合设计要求后进行安装。在安装时紧固螺栓的扳手力矩需要多大，当时已提出紧固到什么程度，生产厂家答复“在边缘看到密封压条挤出来就行”，按上述条件分析，螺栓紧固力只要均匀一致即可满足，但在生产实际中，橡胶膜和密封压条都属于柔性材料，对压板与密封面起到一定的补偿作用，况且本气柜的储气压力不大，为2500～2900 Pa，所以不影响密封压条，从而短期内能够满足使用条件。但是长期运行密封胶条老化变形，补偿力不足造成煤气泄漏。

4 处理措施

4.1 粘补皮膜打折老化龟裂的部位，首先准备好适当的与原皮膜材质相同的胶皮，再将所需粘补的部位打磨干净，涂上胶水，胶水涂抹均匀后，将提前准备好的胶皮敷上压紧，等待4 h左右即可冲柜运行。

4.2 校平密封柜壁角钢密封面

柜壁与外密封膜连接处的角钢∠50×50长度为107.66 m，根据GB 50205《钢结构工程施工及验收规范》的规定，将角钢密封面的平面度控制在0.5 mm。

4.3 校正密封面压条上的螺栓孔位置

安装时由于预制上的误差导致角钢密封面上的一小部分螺栓孔与压条不配套。经长期运行压力老化变形失去补偿力，造成泄漏。此次检修重新更换压条并使之与角钢螺栓孔、角膜螺栓孔相对应，消除了个别螺栓把紧时犟劲、螺栓歪斜现象。

4.4 重新紧固橡胶膜紧固螺栓和波纹板的固定螺栓。防止其松动、脱落。

5 结束语

经过2天的气密检查没有发现泄漏的痕迹，通过计算气柜容积泄漏量为同等条件（温度、压力、时间），容积变化最大值为1.98%，小于《100000 m3气柜升降试验及气密性试验施工方案》中2%的规定，气柜气密合格，用氮气置换后引煤气投入使用，状况良好。压条密封效果达到要求，没有发生泄漏。