煤氣水封的原理、應用形式及安裝方式

王湛

[摘 要]煤氣水封被廣泛應用在產生及使用煤氣的工業企業中，本文對煤氣水封的原理、應用形式、安裝方式作了詳細說明。

[關鍵詞]煤氣水封；原理；應用形式；安裝方式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.15.173

1 煤氣水封的原理

煤氣水封的原理是利用水的靜壓力阻止煤氣流動的裝置，煤氣水封的作用有三種：①用于煤氣管道排出管道中積存的冷凝水；②用于煤氣管道切斷；③用于煤氣逆止。

2 煤氣水封的應用形式

煤氣水封的應用形式包括如下三大類。

2.1 煤氣管道冷凝水排水器

焦化廠產出的焦爐煤氣、鋼鐵廠產出的高爐煤氣、轉爐煤氣及煤制氣裝置產生的煤氣中均含有較多的水，管道中的積水會增加管道支架荷重并減小管道的流通面積，影響煤氣輸送，因此需要及時排出管道中的積水，為使管道能隨時排出積水且不泄漏煤氣就需要使用煤氣管道排水器。煤氣管道送氣前先將排水器中注滿水，當看到排水器溢流水口有水連續排出時就證明排水器中已注滿水，排水器可投入使用。煤氣管道中的積水通過管道底部的垂直排水管道流入排水器，煤氣也同時進入排水器，由于煤氣壓力低于排水器中水的靜壓力，煤氣將被排水器中的水柱擋住，不能再向前流動，這就是所說的“水封”。煤氣管道中的積水流入排水器后將通過溢流管道排出。根據《工業企業煤氣安全規程》GB 6222—2005的規定排水器的水封高度需要至少大于煤氣壓力500mm H2O。

煤氣排水器在使用時應注意兩點：①排水器通入煤氣前必須注滿水，②為防止排水器缺水，需要給排水器連續補水。

為適應各種壓力的煤氣管道，排水器也分為低壓及高壓排水器，低壓排水器為單級，高壓排水器為多級，級是水柱的含義，多級就是多個水柱。只要多個水柱的累計高度大于煤氣壓力就能阻止煤氣泄漏。煤氣管道排水器廣泛應用在冶金、焦化企業內，在選型正確及使用正確的情況下，排水器是很安全的。圖1是一種立式高壓單管排水器的剖視圖。

圖1 立式高壓單管排水器剖視

2.2 煤氣管道切斷

煤氣管道切斷可以使用蝶閥、盲板閥或盲板，公稱直徑大于600mm的煤氣需要使用電動蝶閥及電動盲板閥。由于鋼鐵企業內的煤氣管道管徑往往很大，很多超過2000mm，大直徑煤氣管道上的電動蝶閥和電動盲板閥價格很高，單個閥門的價格在十幾萬甚至幾十萬元，對企業是一筆很大的投資。而煤氣管道的切斷除了可以用閥門外還可以用水封。水封設備構造簡單，用水作為切斷介質，不使用電力，無動力消耗，因此水封切斷設備具有安全可靠且投資低的優點。水封切斷設備包括U形水封、三通水封閥、水封逆止閥等。以下列出幾種典型的切斷水封。

2.2.1 U形水封

U形水封廣泛應用在鋼鐵企業內的煤氣主管道上，U形水封往往應用在蝶閥的后面，注水后可實現可靠切斷煤氣。由于煤氣管道正常通氣時，U形水封的底部會積水，因而需要在底部安裝一個排水器，用于排出煤氣管道底部的積水。圖2是一種U形水封的立面圖。

圖2 U形水封立面

2.2.2 三通水封閥

三通水封閥有左、中、右三個煤氣管道接口，中間接口為進氣管口，左右兩個為出氣管口，水封閥閥體分為左右兩個獨立的儲水室，可分別注水切斷左右兩根煤氣管道。圖3是一種三通水封閥的立面圖。

圖3 三通水封閥立面

2.2.3 水封逆止閥

水封逆止閥目前被廣泛應用在鋼鐵企業內轉爐煉鋼一次除塵風機房風機后回收煤氣管道上，水封逆止閥閥體內注水后，通過月形閥板的旋轉來控制煤氣的流動。月形閥板靠氣缸驅動，當月形閥板水平浸入水中后，為閥門關閉狀態，閥前煤氣不能過閥，閥后煤氣不能返回閥前。當月形閥板垂直浸入水中后，為閥門打開狀態，此時煤氣可不受阻擋快速通過閥門。水封逆止閥相對電動盲板閥，結構簡單，氣缸驅動月形閥板開閉迅速，且適合頻繁開閉。圖4為水封逆止閥的立面圖。

圖4 水封逆止閥立面

2.2.4 收集冷凝水

由于水封切斷設備安裝在煤氣管道的底部，在煤氣流通不需要切斷時可以收集煤氣管道中的冷凝水，作為排水器使用，在需要切斷時再注水用以切斷煤氣流動。圖5為一種典型的水封切斷排水器立面圖。

圖5 水封切斷排水器立面

2.3 煤氣逆止

煤氣逆止的含義是讓煤氣單向流動，即通過水封阻止煤氣反向流動。這種作用是閥門不能實現的。如煤氣柜進出口水封。這種水封的煤氣進氣管的下部少量插入水槽中，而煤氣出口管高于水槽液面。由于進氣管插入水槽的深度低于煤氣壓力，這樣煤氣可以沖過水槽進入出氣管，但出氣管中的煤氣受到水槽液面的阻隔不能進入進氣管中，這樣煤氣只能單向流動，而不能反向流動，從而保證了進入煤氣柜的煤氣不能返回管道中。更加方便的是當提高水槽液面高度使得進氣管插入水槽的深度大于煤氣壓力時煤氣逆止水封又可作為煤氣切斷水封使用。當然根據《工業企業煤氣安全規程》要求，煤氣進氣管插入水槽的深度要比煤氣壓力高500mm H2O。圖6是一種氣柜進出口水封。

圖6 氣柜進出口水封立面

3 煤氣水封的安裝方式

煤氣水封的安裝方式也是多種多樣的，有放在地面上的，也有架空式及埋地式的。以下分別說明。

3.1 放在地面上

放在地面上的煤氣排水器又分為立式和臥式，立式排水器見圖1，圖7為一種臥式排水器。

圖7 臥式排水器立面

3.2 架空式

圖8便是一種架空式的煤氣排水器，此架空排水器放在四條腿的支架上，排水箱底高度約為2.5米，排水箱分為左右兩部分。左部分是四級水封，右部分是儲水箱，煤氣管道中排出的水儲存在儲水箱中，儲水箱下部側壁上設有放水管，管上設切斷閘閥，打開閘閥箱中的積水便可自動流入水車中，水車定期過來將積水運走。這種架空的煤氣管道排水器特別適合于收集有毒排水，如焦爐煤氣及發生爐煤氣管道的排水都是有毒的。架空排水箱替代了地下混凝土結構的集水坑，不存在有毒水通過集水坑裂縫滲入地下的問題，因此非常安全環保。

圖8 儲水箱式煤氣管道排水器

3.3 埋地式

圖9是一種埋地式切斷水封的立面圖。煤氣流通時，水封箱中不注水，煤氣繞過固定在水封箱上部的擋板后去往下游，需要切斷煤氣時，通過進水管向水封箱中注水，當水沒過埋地煤氣管道底面時，停止注水，此時上游煤氣已被水封切斷；當水封箱中的水從抽水管抽出后，上游煤氣又可以流向下游。

圖9 埋地式切斷水封立面

4 結 論

煤氣水封具有結構簡單、投資低、安全可靠的優點，本文列出了一些正在應用的煤氣水封，通過分析說明，希望能夠引導從事煤氣水封設計、生產的單位及設計人員開發出更多形式的煤氣水封，更加靈活地應用煤氣水封，為煤氣系統的安全生產及降低設備投資做出貢獻。