復式排水器安全技術分析及常見故障處理

湯建剛，黃坤平，胡景鳳，趙新宇

（武鋼股份設備維修總廠，湖北 武漢 430080）

一、引言

冶金企業(yè)副產煤氣經(jīng)過除塵后，煤氣中都會攜水及酚、氰、萘、油霧、固體粒塵等雜質，在管道輸送過程中液冷卻，使管道中產生大量的水及冷凝物。

煤氣排水器全稱叫冷凝物排水器，它的作用是連續(xù)不斷地排出管道內的水，排水器在水封高度正常的情況下不能排出煤氣，是保證管道暢通的一種必要安全附屬設施。

武鋼采用的是復式煤氣排水器，它在工作過程中一旦出現(xiàn)水封失效，會泄漏出大量的煤氣，給生命安全帶來威脅，因此了解復式排水器結構、工作原理、常見故障處理方法及其日常注意事項有著十分重要的意義。

二、復式排水器的結構

復式排水器的水封高度一般在計算壓力之外加500mm水柱的高度，其結構見圖1。

圖1 復式排水器結構示意圖

復式排水器安裝要求一道閥門應盡可能靠近煤氣管道底部設置，以300mm為宜；管道喇叭口至二道閥門間管道應留有一定的擺動空間，以防止溫度變化時閥門受損。排水器筒體底板與地面之間應留有300～400mm觀察空間。排水溢流口、引流喇叭口間也應留有便于觀察的空間。二道閥門應設置操作、維護的專用平臺。

三、復式排水器工作原理

煤氣排水器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、連續(xù)排出。煤氣管道中的冷凝水從進水管流入排水器筒體，當冷凝水水面超過排水管時，冷凝水就從排水管排出。如果管道里煤氣的壓力超過了水封允許壓力P，煤氣將從進水管進入高壓室的空腔，排放到大氣中。這種現(xiàn)象通常稱為“脫封”或“擊穿”。

兩級復式排水器的原理和結構如圖2所示。排水器中間有1塊隔板將圓筒隔成高壓室和低壓室。低壓室通過排水管與大氣相通，分為兩個室的目的是為了降低排水器的高度，如果煤氣壓力更高，可分更多室的水封。進水管直接插在高壓室的水里，高壓室的排水管又插在低壓室的水里。兩個管內外水面高程差之和就是煤氣管內的壓力。兩個管子底面到各級排水口的距離之和就是水封允許壓力。下面以兩個管底到各級排水口的距離進行講解。

如圖2最大壓力P=H+H=2H。正常情況下壓力計算：煤氣壓力P進入第一室水封后，在第一室水面以上空間聚集形成P1的壓力，當P1壓力不足以突破第二室水封高度時，形成以下壓力平衡：

第一室煤氣壓力：P=H－h(huán)1+P1

第二室煤氣壓力：P1=(H－h(huán)2)+P0

圖2 復式排水器原理圖

其中P0為大氣壓，求其相對壓力，則：P=(H－h(huán)1)+(Hh2)=2H－h(huán)1－h(huán)2。

四、復式排水器易發(fā)生故障部位及原因分析

排水器管道內煤氣壓力大于排水器許用壓力時，會發(fā)生煤氣泄漏。除此之外，當排水器結構出現(xiàn)問題時，如中間隔板銹穿，煤氣導管或低壓側內導管銹穿、筒體側或底部銹穿等，都可以造成煤氣泄漏。

(1)筒體內中間隔板銹穿分析

當筒體中間隔板銹穿時，高壓室將和低壓室直接連通，此時兩級復式排水器將變?yōu)橐患墢褪脚潘?，其許用壓力由原來的2H變?yōu)镠，這時當煤氣管道中的壓力大于H時，排水器就會被“擊穿”，發(fā)生煤氣泄漏事故。

(2)高壓側內導管銹穿分析

當煤氣排水器高壓側內導管在距離進水管底部h1處出現(xiàn)銹穿時，起水封作用的管道高度由原來的H變?yōu)?H-h1），既排水器改用壓力由原來的2H變?yōu)?2H-h1)。煤氣管道壓力大于(2H-h1)時，就會發(fā)生煤氣泄漏事故。

(3)低壓側內導管銹穿分析

當煤氣排水器低壓側內導管在距離進水管底部h2處出現(xiàn)銹穿時，起水封作用的管道高度由原來的H變?yōu)?H-h2)，既排水器許用壓力由原來的2H變?yōu)?2H-h2)。煤氣管道壓力只要大于(2H-h2)，就會造成煤氣泄漏事故。

如果高壓側內導管及低壓側內導管同時銹穿時，煤氣排水器許用壓力P由原來的2H變?yōu)?2H-h1-h2)，安全系數(shù)進一步降低，煤氣泄漏的可能性進一步增大。

(4)筒體外側銹穿分析

當高壓側筒體在高h1處出現(xiàn)銹穿時，低壓室水封失效，兩級復式排水器變?yōu)橐患壟潘鳎腋邏菏矣行鈮毫ψ優(yōu)閔1，復式排水器許用壓力也變?yōu)閔1，只要煤氣管道中的壓力大于h1，管道中的煤氣就會通過高壓側的漏點直接進入大氣中。同理，當?shù)蛪簜韧搀w在高h2處出現(xiàn)銹穿時，高壓室水封仍然起作用，低壓側有效水封壓力變?yōu)閔2，復式排水器許用壓力變?yōu)?H+h2)。當兩側均銹穿時，只有高壓室起到水封作用，復式排水器許用壓力變?yōu)閔1，極易發(fā)生煤氣泄漏。

(5)筒體底部銹穿分析

當復式排水器筒體底部銹穿時，水就會沿著漏點全部流走，h1、h2均變?yōu)榱?，煤氣將通過排水器直接進入大氣，造成嚴重煤氣泄漏事故。

(6)其它常見故障分析

閥門閥板漏主要原因是密封面有雜物、傳動裝置損壞等；閥芯漏原因是密封填料老化、壓蓋螺栓松脫等；法蘭漏原因是法蘭密封面處理不干凈、螺栓松脫等；管道或筒體漏是溫度變化時管道位移較大、材料腐蝕、制作或安裝時存在質量缺陷、長期服役等；排污閥短管漏原因是短管腐蝕嚴重、被掩埋、浸泡、絲扣填料不足或未上緊等。

另外隨溫度變化排水器中會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，主要原因是煤氣管道中大塊雜物、固體顆粒物等多種雜質混在一起，出現(xiàn)堵塞。

五、復式排水器日常護理

對復式排水器要定期進行檢查。主要檢查排水器各部位是否有漏水、漏氣現(xiàn)象；檢查排水器溢流水至積水坑的溢流管是否暢通，積水坑水是否外溢；檢查排水器底部基礎是否下沉，排水器有無被碰撞等現(xiàn)象；檢查排水器筒體周圍有無積水、雜物、雜草；根據(jù)季節(jié)、溫度以及排水器溢流狀況的變化定期檢查試驗頭、閥門。

對復式排水器要定期進行維護。定期對閥門閥板上油并活動、定期對閥門閥芯上油并緊固壓蓋螺栓、當溫度變化劇烈時應提前開啟蒸汽加熱防止焦油或萘堵等。

六、復式排水器常見故障處理

當復式排水器出現(xiàn)滲漏、煤氣外泄等事故時，依據(jù)不同情況首先采取必要的安全措施進行緊急處理后，再針對故障點情況進行處理。如排水器的箱體滲水、漏水，應立即停用排水器，關閉一、二道閥；如排水器發(fā)生水封“擊穿”，大量泄漏煤氣，必須立即佩戴空氣呼吸器，關閉排水器上的一、二道閥；如排水器水封“擊穿”，煤氣著火，可視火焰情況控制和降低管網(wǎng)壓力，佩戴空氣呼吸器，用滅火器材進行滅火。常見故障類型如下。

(1)堵塞

試驗頭以上出現(xiàn)堵塞時，首先在高壓側吹掃管處通入蒸汽使其升溫的同時在實驗頭處通入蒸汽可自動消除堵塞。如加熱法失效時，斷開一、二道閥間管道，然后按帶煤氣作業(yè)要求處理一道閥以及以上堵塞部位；試驗頭以下出現(xiàn)堵塞時，在高壓側吹掃管處通入蒸汽使其升溫可自動消除堵塞狀況，如加熱法失效時，關閉二道閥門后，開啟手孔按殘余煤氣作業(yè)清除內部堵塞物。

(2)滲漏(水封實效)

復式排水器存在煤氣、水失去控制的流出或明顯痕跡時稱之為滲漏，滲漏極易導致水封失效而形成煤氣大量外泄事故。

①閥門閥板處滲漏時，應清除密封面雜物、給渦輪及蝸桿上油潤滑、更換閥門等；

②閥門閥芯處滲漏時，應更換密封填料、對壓蓋螺栓進行緊固等；

③閥門法蘭處滲漏時，應重新清理法蘭密封面、對法蘭螺栓進行緊固、對排水器及一、二道閥門間管道進行調整使它們能夠跟隨管道保持聯(lián)動等；

④管道或筒體處滲漏時，應停煤氣后對局部缺陷進行焊補處理，或對部件定期進行更換；

⑤排污閥短管處滲漏時，應更換腐蝕滲漏短管、清理排污閥周圍環(huán)境使其不被浸泡、更換填料后重新旋緊絲扣等。

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