威金斯型煤氣柜泄漏原因分析及處理措施

吳志偉，李 輝

（邯鄲鋼鐵集團邯寶公司能源中心,河北邯鄲 056015）

1 前言

邯鄲鋼鐵集團邯寶公司西區能源中心1#10萬m3轉爐煤氣柜屬于威金斯型干式煤氣柜，2008年10月建成投產至今已運行3年多，皮膜已出現多處漏點，由于生產原因未及時停柜處理，致使泄漏點越來越多。經過多次進柜檢查、討論和分析，找出了事故主要原因。2012年7月進行了中修，徹底解決了該問題。

2 氣柜的設計條件及參數

2.1 設計條件

（1）介質：轉爐煤氣

介質成分（體積百分比）：

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）煤氣溫度：≤72 ℃（正常30～650 ℃）

（3）煤氣濕度：飽和

（4）入口壓力：1.5～3.0 kPa

（5）入口含塵量：≤10 mg/m3

2.2 氣柜技術參數

公稱容積：100000 m3；

儲柜壓力：一段2500 Pa，二段2900 Pa；

操作溫度：≤72℃；

活塞有效行程：3～29 m；活塞最大行程：0～33.8 m；

底直徑：61.3 m，總高度52 m；

一段皮膜長9 m，二段皮膜長7 m。

2.3 金屬材料

氣柜金屬構件除立柱采用Q235-B鋼外，其余均采用Q235-A鋼材料，其化學成分、機械性能符合GB 700-88的要求，螺栓采用C級螺栓，符合GB 5780-86規定。

2.4 橡膠皮膜

橡膠密封膜兩面均使用共混膠 (NBR+PVC)，骨架材料為尼龍簾線布。應保證表面平整、光滑，不得有缺膠、打折、斷線等缺陷存在，不允許有氣泡、漏布和雜質。兩層簾線布之間不能脫層，內外層橡膠之間不能脫開。

3 泄漏的原因

因發現泄漏時，氣柜內CO濃度較高：1000×10-6左右，不可能進入氣柜內部對泄漏原因進行徹底檢查，只能從活塞上部觀察漏氣現象及過去檢修時遇到的問題進行初步分析。認為有兩種原因可能造成煤氣泄漏

（1）皮膜扭曲老化龜裂造成的泄漏；

（2）皮膜固定C型板螺栓松造成的泄漏。

2012年7月5日，經設備動力部同意，借煉鋼檢修的機會，對氣柜停柜置換處理漏點，氮氣置換柜內煤氣合格后，開檢修風機再將柜內氮氣吹掃干凈，氧含量合格后，開始進柜全面徹底地檢查。

經排查泄漏的原因為：

（1）由于皮膜扭曲老化龜裂造成的泄漏；

（2）由于C型板與橡膠膜緊固螺栓個別的傾斜造成的泄漏；

（3）由于緊固螺栓松動造成的泄漏；

（4）波紋板螺栓脫落，掉落至皮膜底部，長期磨損造成皮膜泄漏。

通過試漏檢查和泄漏點的采集，我們發現：

（1）漏點主要出現在橡膠皮膜上，較大的漏點36處，漏點都是在皮膜扭曲變形打折處。打折原因是安裝時皮膜受力不均，運行中沒有完全伸展，局部受力過大，伴隨煤氣溫度過高，夏季65℃左右，皮膜老化龜裂，最終導致皮膜泄漏。

（2）密封膠膜的螺栓松動，部分還存在歪斜；拆開密封面，清理掉密封膠條后，發現柜壁密封圈C型板，有變形的痕跡；密封表面一處有小焊瘤，有的地方呈波浪形狀，但泄漏并不全在這幾處，有部分焊瘤處并沒有泄漏。

原因分析：

（1）由于皮膜扭曲老化龜裂造成的泄漏

從皮膜的表面可以看出多處存在打折現象，打折的方向都是一致的，可見皮膜在運行過程中受活塞和T圍欄的扭力。夏季轉爐煤氣溫度較高65℃左右，長期在高溫下運行，又因轉爐煤氣中含有H2S等酸性物質，對打折處腐蝕，在內壓的作用下造成皮膜開裂泄漏。

（2）由于C型板與橡膠膜緊固螺栓個別的傾斜造成的泄漏

角鋼圈孔（孔：1780 個；中心距：60.48 mm），設計圖紙上要求均勻分布，而橡膠膜上的螺栓孔是將橡膠膜分成18等分以后，再均勻分布，由于兩種孔的方法不同，將產生孔與孔之間的距離難以保證60.48 mm的中心距。角鋼圈直徑為34268 mm，橡膠膜直徑為34000 mm，直徑相差268 mm，周長相差842 mm，若將橡膠膜與角鋼圈固定，需將橡膠膜拉長842 mm。

（3）由于緊固螺栓松動造成的泄漏

生產廠家提供的橡膠膜密封壓條（L：5 mm；d：3 mm），雙S型安裝。安裝密封時膠膜生產廠家技術人員現場指導安裝，并在安裝前對密封圈由監理人員組織設計單位、施工單位、膠膜生產廠家一起檢查，符合設計要求后進行安裝。在安裝時緊固螺栓的扳手力矩需要多大，當時已提出緊固到什么程度，生產廠家答復“在邊緣看到密封壓條擠出來就行”，按上述條件分析，螺栓緊固力只要均勻一致即可滿足，但在生產實際中，橡膠膜和密封壓條都屬于柔性材料，對壓板與密封面起到一定的補償作用，況且本氣柜的儲氣壓力不大，為2500～2900 Pa，所以不影響密封壓條，從而短期內能夠滿足使用條件。但是長期運行密封膠條老化變形，補償力不足造成煤氣泄漏。

4 處理措施

4.1 粘補皮膜打折老化龜裂的部位，首先準備好適當的與原皮膜材質相同的膠皮，再將所需粘補的部位打磨干凈，涂上膠水，膠水涂抹均勻后，將提前準備好的膠皮敷上壓緊，等待4 h左右即可沖柜運行。

4.2 校平密封柜壁角鋼密封面

柜壁與外密封膜連接處的角鋼∠50×50長度為107.66 m，根據GB 50205《鋼結構工程施工及驗收規范》的規定，將角鋼密封面的平面度控制在0.5 mm。

4.3 校正密封面壓條上的螺栓孔位置

安裝時由于預制上的誤差導致角鋼密封面上的一小部分螺栓孔與壓條不配套。經長期運行壓力老化變形失去補償力，造成泄漏。此次檢修重新更換壓條并使之與角鋼螺栓孔、角膜螺栓孔相對應，消除了個別螺栓把緊時犟勁、螺栓歪斜現象。

4.4 重新緊固橡膠膜緊固螺栓和波紋板的固定螺栓。防止其松動、脫落。

5 結束語

經過2天的氣密檢查沒有發現泄漏的痕跡，通過計算氣柜容積泄漏量為同等條件（溫度、壓力、時間），容積變化最大值為1.98%，小于《100000 m3氣柜升降試驗及氣密性試驗施工方案》中2%的規定，氣柜氣密合格，用氮氣置換后引煤氣投入使用，狀況良好。壓條密封效果達到要求，沒有發生泄漏。