二級(jí)式水封排水器下降管外裝設(shè)計(jì)

蘇　帥（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，河北涉縣056404）

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二級(jí)式水封排水器下降管外裝設(shè)計(jì)

蘇帥
（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，河北涉縣056404）

［摘要］為解決二級(jí)式水封排水器排液時(shí)的漏氣問(wèn)題，將水封式排水器的下降管改裝到水封本體的外側(cè)，使排水器能夠承受較高氣體壓力，順利地排出管道內(nèi)冷凝液及雜質(zhì)，杜絕了排液時(shí)的漏氣現(xiàn)象，減緩了下降管的腐蝕程度，保障了生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

［關(guān)鍵詞］水封式排水器；下降管；防腐蝕

1　引言

在天鐵集團(tuán)等其他冶金、化工等企業(yè)中有各種壓力的燃?xì)夤芫W(wǎng)，工業(yè)上常用的管道冷凝液排出器承受氣體壓力小于10 kPa。而大多數(shù)的人工煤氣（高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣）含有較多的雜質(zhì)，其中大部分為水、氨、硫化氫、氰化氫、苯、焦油、萘、未充分燃燒的碳，人工煤氣的出口溫度為150～200℃，當(dāng)經(jīng)過(guò)煤氣管網(wǎng)時(shí)會(huì)降為常溫。在這個(gè)過(guò)程中氨、硫化氫、氰化氫、苯、焦油、萘和酸性氣體相結(jié)合、反應(yīng)會(huì)凝結(jié)成為流體，阻礙人工煤氣順利通過(guò)煤氣管網(wǎng)，在這種情況下，這些流體（俗稱污泥）會(huì)隨水進(jìn)入冷凝式排水器。在這種情況下，只能人為打開(kāi)閥門排液，等排完液后清理污泥，立即關(guān)閉閥門。操作中很容易使煤氣泄漏，危及人身安全。

將水封式排水器（以下簡(jiǎn)稱水封）的下降管改裝到水封本體的外側(cè)，這樣可以較大程度地提高檢修人員的維修效率，而且可以對(duì)下降管進(jìn)行防腐，延長(zhǎng)水封式排水器的服役時(shí)間。更重要的是：安裝靈活，當(dāng)管道與地面間的尺寸小于水封本體高度尺寸大時(shí)，無(wú)需挖池子安裝，只需減少下降管高度，將水封安裝在管道旁邊即可。

2　水封污堵介紹

傳統(tǒng)式水封式排水器（見(jiàn)圖1）的污堵可以在方位上，以本體上方的閥門為界限，分為閥門上方堵和閥門下方堵，由于天鐵集團(tuán)的絕大部分冷凝排水器為二級(jí)水封式排水器，所以閥門下方污堵可分為本體一級(jí)污堵和本體二級(jí)污堵。由于本體二級(jí)污堵很少發(fā)生，所以不具備研究條件。閥門上方污堵的問(wèn)題解決辦法比較直接、成熟，所以本次只對(duì)閥門下方的一級(jí)本體污堵的清理進(jìn)行論述。

圖1　傳統(tǒng)式水封式排水器

污泥的主要成分為水、氨、硫化氫、氰化氫、苯、焦油、萘、未充分燃燒的碳［1］，還有部分氣體雜質(zhì)CO、CO2、H2、CH4、N2、O2［2］。由于混合物容易粘結(jié)成塊和粘貼在管壁上，久而久之會(huì)堵塞下降管，發(fā)生污堵現(xiàn)象，而且堵得時(shí)間越久，粘結(jié)成的塊就會(huì)越堅(jiān)硬，給疏通工作造成困難。

人工煤氣的主要成分包括N2、CO、CO2、SO2以及塵粒（包括Cl-、CO32-、SO32-、Fe3+、Ca2+、Mg2+等）。其中氣體中有酸性氣體CO2、SO2，這些氣體溶解到冷凝水中形成強(qiáng)酸。

酸性氣體溶解導(dǎo)致溶液產(chǎn)生酸性：

來(lái)自高爐的煤氣粉塵中含有強(qiáng)酸弱堿鹽，如Fe2+鹽，F(xiàn)e2+鹽的水解造成溶液pH值下降：

3　改裝原因

在一般情況下疏通下降管時(shí)采用的方法是關(guān)閉閥門，用蒸汽吹試驗(yàn)頭，再用錘子敲擊水封本體的外壁，依靠本體向下降管傳遞力的作用，實(shí)現(xiàn)下降管的震蕩將污泥從下降管中震蕩下來(lái)。如果遇到難清理或需要長(zhǎng)時(shí)間才能疏通的頑疾型問(wèn)題，就只通過(guò)延長(zhǎng)時(shí)間和增加撞擊次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者采用把水封拖開(kāi)這種費(fèi)時(shí)費(fèi)力的方法。但如果敲擊可以直接作用在下降管上，而不是靠敲擊水封本體來(lái)向下降管傳遞力的作用，則會(huì)降低檢修人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率。因此把下降管由一級(jí)本體內(nèi)改到水封本體的外面。

在石礦、煉鐵，很多管道都比較低，管道與地面之間的尺寸比較小，有的時(shí)候比水封本體高度還要低，在安裝時(shí)只能在相應(yīng)的地面挖池子，以增加管道與所謂地面之間的高度，將水封放進(jìn)去，這樣的話時(shí)間久了水封排水管排出來(lái)的污水會(huì)把水封一級(jí)本體人孔淹掉［3］，給日后的維修造成了很多的困難。現(xiàn)在這種改進(jìn)可以免去挖池子的做法，直接減少下降管的長(zhǎng)度，將水封安裝在管道的旁邊，這樣就避免了污水淹過(guò)人孔的問(wèn)題，維修時(shí)不必抽水直接修理便可。

4　技術(shù)方案及改裝、使用方法

4.1技術(shù)方案

一般冷凝液排出器由法蘭、冷凝液排出管、圓柱形密閉容器、中間支柱、隔板、級(jí)間導(dǎo)管、排污管、排污管法蘭、排污管堵板、溢液管構(gòu)成。

下面對(duì)原有和新型排水器作對(duì)比進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖2是原有二級(jí)管道冷凝液排出器主視圖。

圖2　冷凝液排出器主視圖

圖3是原有二級(jí)冷凝式排水器的局部剖視圖。

圖3　凝式排水器的局部剖視圖

由圖1介紹的工作原理：容器內(nèi)充滿水，管道內(nèi)的冷凝液自管道排液口排入二級(jí)管道冷凝液排水器，由連通器的工作原理，排出的液體添加到多級(jí)管道冷凝液排出器后，不會(huì)高于原液面，就會(huì)在溢液口排出，二級(jí)管道冷凝液排出器的液面會(huì)保持原有高度。假設(shè)液面高度為h，液面以上的空腔分別標(biāo)為一級(jí)和二級(jí)。由二級(jí)空腔與大氣相通，壓力為大氣壓P0，則一級(jí)空腔所能封住的壓力為P3= P0+ρgh。因此，可以根據(jù)所封氣體壓力大小的情況確定各個(gè)參數(shù)，也可以根據(jù)場(chǎng)地的大小，改變管道冷凝液排出器的高度。

能承受的氣體壓力為P= P0+ρgh。可用于高壓力的煤氣管道的冷凝液的排除。冷凝液排出管變短，可以防止冷凝液中雜質(zhì)堵塞冷凝液排出管。

設(shè)計(jì)的新型二級(jí)式水封排水器，其設(shè)計(jì)參數(shù)與原有相同，這樣不僅使其設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單化，而且在裝配上更加容易，如圖4所示。

圖4　新型水封式排水器設(shè)計(jì)圖

將圖5設(shè)計(jì)的下降管安裝到水封式排水器的外面，如圖4所示。這種設(shè)計(jì)具有很多優(yōu)點(diǎn)。

圖5　水封式排水器下降管

4.2改裝及使用方法

在原來(lái)水封一級(jí)人孔的位置焊裝Φ80（與下降管尺寸一樣）的平管，長(zhǎng)度只要是在節(jié)省材料的前提下，能夠保證伸出長(zhǎng)度超過(guò)頂板，有焊接余量即可，并在末端設(shè)立人孔和盲板。下降管與其焊接并做成四通，如圖5所示，下方設(shè)置人孔和盲板。其余焊接工藝與原工藝不變。

當(dāng)發(fā)生污堵現(xiàn)象時(shí)，可首先打開(kāi)豎直向下的盲板進(jìn)行豎管清理。這樣在敲擊豎管時(shí)，敲擊的作用力可直接作用在下降管上，免除了維修人員掄圓大錘猛敲水封本體的做法，這種新方法既安全，又省力。如果污堵現(xiàn)象嚴(yán)重，也可以直接在下降管上用氣焊割開(kāi)口，伸入細(xì)管用力下壓。如果污泥因過(guò)多而進(jìn)入一級(jí)本體內(nèi)，也可以在下降管疏通完畢后打開(kāi)平管盲板，將污泥從本體內(nèi)勾出來(lái)。

5　應(yīng)用效果

天鐵集團(tuán)石礦廠的5號(hào)管、10號(hào)管，一煉鐵的3號(hào)管、7號(hào)管，有很多水封式排水器都浸在池中，一級(jí)本體的人孔浸入，維修時(shí)必須先抽水，再用氣焊割螺絲。而水封本體能把煤氣壓住需要滿足公式P=（P0-ρgh0）+2ρgh［4］，而h0是冷凝液排出管和級(jí)間導(dǎo)管的高度差和h下降管進(jìn)一級(jí)本體與頂班的高度［5］，這都與下降管的尺寸無(wú)關(guān)，所以現(xiàn)在這種設(shè)計(jì)可以避免水封本體放在水池中的問(wèn)題。無(wú)需再把水封放在池子里，直接減少下降管的尺寸，把水封放在管道旁邊即可。

6　結(jié)束語(yǔ)

改裝后維修將變得簡(jiǎn)單化，原來(lái)那種水封在敲擊時(shí)是將力作用在水封本體上，本體再把力傳遞到下降管上，現(xiàn)在敲擊的作用力直接作用在下降管上，這樣既減少人力的支出，也更安全，完全可以實(shí)現(xiàn)“大錘換小錘”的構(gòu)想。清理更加方便、徹底，原來(lái)的設(shè)計(jì)在清理時(shí)只能用簡(jiǎn)易的工具，時(shí)間長(zhǎng)，且清潔不徹底。新改裝的下降管完全呈直通下降式，污泥在重力的作用下可以直接掉落出來(lái)，本體內(nèi)不會(huì)殘留污泥。即使污泥因堆積過(guò)多而進(jìn)入本體也會(huì)是很小的一部分，不會(huì)殘留太多。下降管可以進(jìn)行防腐處理，而且也避免了終身泡在污水中而遭到的腐蝕，可以大大延長(zhǎng)下降管的壽命。通過(guò)對(duì)人工煤氣含量的分析，采取下降管外裝的方式減少工人的工作量，提高工作效率，保障人員安全，而且還減緩了下降管的腐蝕程度，延長(zhǎng)設(shè)備使用年限，提高節(jié)能

降耗，保障生產(chǎn)順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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Design of External Installation of Two Staged Water Seal Drainer Downcomer

SU Shuai （Power Plant，Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.，Ltd.，She County，Heibei Province，China 056404）

AbstractIn order to solve the problem of gas leakage during the discharging of two staged water seal drainer，the downcomer of the drainer was modified to the outside of water seal so that the drainer could bear high gas pressure and smoothly discharge condensate and impurity inside pipeline. Gas leakage during discharging was avoided and erosion alleviated. The stable and smooth running of the production was ensured.

Key wordswater seal drainer；downcomer；erosion resistance

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.022

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者簡(jiǎn)介：蘇帥（1985—），男，主要從事動(dòng)力廠調(diào)度工作。