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075100）

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1994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2009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，也造成备件的浪费。

3.2 我厂110t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。2008年11上旬，煤气脱硫塔1#塔3#排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。2010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））

图1 改进前排水器结构

4.2 事故原因分析

4.2.1 立式排水器的筒体大，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入水中的管段和立式排水器的隔板长期使用,容易发生腐蚀、穿孔，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，极易造成排水器的筒体冻裂。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

图2 地坑式排水器结构

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300m 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、筒体冻裂现象，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

2009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。

2010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。

2012年10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。

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。

[1]蒋路.煤气安全技术[M].北京：冶金工业部安全教育指导站，1992.