煤氣排水器本質(zhì)安全設(shè)計(jì)

【摘 要】煤氣排水器缺水或煤氣擊穿，可能會(huì)造成安全事故。在煤氣排水器上安裝在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)切斷系統(tǒng)，從排水器本質(zhì)安全上解決泄漏，從而保證安全。

【關(guān)鍵詞】煤氣排水器；在線監(jiān)測(cè)；自動(dòng)切斷；本質(zhì)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(yè)中，煤氣是一種重要的副產(chǎn)品和能源。副產(chǎn)煤氣經(jīng)過除塵后，通過管網(wǎng)輸送到使用端。煤氣中含有水、苯、萘、固體顆粒等雜質(zhì)，在管道輸送過程中冷卻，使管道中產(chǎn)生大量的水及冷凝物。煤氣排水器是煤氣輸送管網(wǎng)系統(tǒng)中重要的排污設(shè)施，其運(yùn)行能否正常直接關(guān)系到煤氣設(shè)備系統(tǒng)和作業(yè)人員的安全。冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)戰(zhàn)線長(zhǎng)，排水器分布密集，在實(shí)際工作中巡維護(hù)不到位，極易造成排水器缺水或擊穿造成煤氣泄露，引發(fā)煤氣安全事故。發(fā)生事故的原因大部分是排水器自身結(jié)構(gòu)缺陷造成的。因此如何設(shè)計(jì)安全使用的排水器，是保證冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。本文就從排水器本質(zhì)安全上進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 排水器的構(gòu)造及工作原理

煤氣管網(wǎng)現(xiàn)在普遍采用立式排水器，排水器的結(jié)構(gòu)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(cè)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(dāng)高壓室冷凝水水面超過連通管時(shí)，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(dòng)、連續(xù)排出[1]。當(dāng)煤氣管道內(nèi)壓力超出排水器設(shè)計(jì)壓力時(shí)會(huì)造成排水器脫封。煤氣排水器正常情況下煤氣壓力計(jì)算：煤氣壓力P進(jìn)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(dāng)P1壓力不足以突破低壓室水封高度時(shí)，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(duì)壓力，則： P=H+（H-h）=2H-h 故：P<2H[2]

從以上可以推斷：如果管網(wǎng)煤氣壓力P波動(dòng)，排水器內(nèi)水源長(zhǎng)時(shí)間外溢后且得不到及時(shí)補(bǔ)償，造成排水器水位下降，水位H不足；或管網(wǎng)煤氣壓力P超高，水封被突破，都會(huì)造成煤氣泄漏。

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

排水器在未安裝在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)切斷裝置時(shí)，處于不可控制和預(yù)知的不安全情況下工作。

2 排水器在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)切斷系統(tǒng)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于CAN總線的煤氣監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以對(duì)煤氣泄漏實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)跟蹤工作現(xiàn)場(chǎng)及易泄露點(diǎn)煤氣濃度，具有現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警和遠(yuǎn)程傳輸報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤氣的智能監(jiān)控。

CAN總線煤氣監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控探頭、控制主機(jī)、CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換接口和PC機(jī)組成，他們之間通過CAN總線連接在一起，構(gòu)成一套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖2所示。監(jiān)控探頭的主要功能是采集現(xiàn)場(chǎng)煤氣濃度信號(hào)，每個(gè)監(jiān)測(cè)探頭都有有唯一的地址編碼；當(dāng)監(jiān)控探頭檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)煤氣濃度超過設(shè)定值時(shí)向控制主機(jī)發(fā)出信號(hào)，控制主機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警同時(shí)利用CAN 總線將此濃度上傳到PC機(jī)，PC機(jī)現(xiàn)場(chǎng)值班人員根據(jù)數(shù)據(jù)值采取應(yīng)急措施。

自動(dòng)切斷裝置就是利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(tài)下是常開狀態(tài)，當(dāng)煤氣排水器發(fā)生泄漏時(shí)，在線監(jiān)控系統(tǒng)采集到報(bào)警數(shù)據(jù)，提示值班人員及時(shí)采取安全處理措施同時(shí)PC機(jī)向發(fā)生煤氣排水器泄漏的電磁閥發(fā)出關(guān)閉指令。

煤氣排水器加裝在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)切斷系統(tǒng)后，從本質(zhì)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(hù)不及時(shí)、發(fā)生泄漏時(shí)都能起到防護(hù)作用。

3 結(jié)語

冶煉煤氣在生產(chǎn)過程中的不斷應(yīng)用，管線不斷擴(kuò)大，排水器在惡劣環(huán)境下發(fā)生泄漏，都會(huì)發(fā)生災(zāi)難性事故。在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)切斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠保證煤氣排水器泄漏時(shí)得到有效控制，減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

【參考文獻(xiàn)】

[1]湯建剛.復(fù)式排水器安全技術(shù)分析及常見故障處理[J].中國(guó)設(shè)備工程，2013.

[2]呂紅纓.水封高度的一種計(jì)算方法[J].重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2005.

[責(zé)任編輯：湯靜]