高炉气、转炉气排水器的危险源分析与控制

高炉气、转炉气排水器的危险源分析与控制

1减排、提高效益、环保在工业生产过程中，高质量的气体和转炉气体被选为宝贵的二次能源，越来越受公司欢迎。它广泛应用于助钢炉、锅炉、天然气发电等领域，对减少和消除企业的节能减排、提高效率和环境保护发挥着重要作用。通常煤气管道下方都设有排放管道内积液的专用设施——煤气排水器,它是冶金煤气系统中最常规的一种装置,对煤气管道安全运行起到至关重要的作用。就青岛钢铁控股集团有限责任公司(以下简称青钢)而言,厂区内煤气主管道长逾8.2km,设有煤气排水器37个,广泛分布在厂区内。经验证明,煤气排水器管理不当易引发多种安全问题。本文通过对排水器使用中存在的危险源进行分析,提出有效的控制措施。2排水器的选型煤气排水器的工作原理是水封原理,利用水封高度克服煤气压力,从而封住煤气,排出冷凝水。煤气排水器按结构形式可分为立式和卧式,按水封形式可分为单式和复式(见图1、2)。单式排水器只有1个室,下水管插入水槽水面以下形成有效水封,高度为h。如果h=1m,则有效压力p=ρgh=9.8kPa。因为排水器的有效压力为煤气计算压力加4.9kPa,所以煤气计算压力为4.9kPa。单式排水器适用于低压且压力稳定的煤气管道。就青钢而言,高炉煤气运行压力为5～15kPa,运行压力波动较大,因此排水器选型为5个室的复式排水器(见图2,n=5)。如果h=1m,则排水器的有效压力p=ρgnh=49kPa,煤气计算压力为44.1kPa,能够满足青钢高炉煤气、转炉煤气管道运行要求。3煤气排水器煤气在输送过程中,随着温度的降低,煤气中的水分不断冷凝析出,在管道下部形成积液。经湿式净化的煤气,水蒸气处于饱和状态,并且会携带部分机械水,管道内形成的积液量会更大。管道积液如不及时排出,将产生诸多不良影响。为排出管道积液,每隔200m左右在管道底部设置1个煤气排水器。煤气排水器管理是煤气管网日常管理中的重要一环,存在许多危险源,如果管理不当,易引发多种安全问题。3.1排水装置堵塞3.1.1积液过多,管道自管托处破裂排水器排水不畅导致管道积液无法排出,积液较多时被煤气流推动产生潮涌,造成煤气压力波动,严重时产生水锤现象,致使管道振动而坍塌。积液过多超过管道允许荷载,致使管道自管托处凹陷、坍塌甚至断裂。2007年10月,某钢厂在调试高炉煤气余压透平发电装置(TRT)时,因TRT静叶喷水装置投运,而煤气管道进出口排水器没有投运,导致长期连续积水,致使距离煤气出口处近30m长DN2600mm的高炉煤气主管道坍塌,出口处DN2600mm的电动插板阀法兰变形,不得不返厂处理,对TRT机组调试运行造成较大影响。3.1.2排水器控制阀开过度①排水器被管道积液中的沉积物堵塞,无法正常排水。堵塞多发生在第一室的底部和下水管控制阀附近及管道根部积水漏斗处。造成排水器堵塞的直接原因是煤气含尘量太高。②由于煤气管道没有进行内部杂物的彻底清扫,新投入运行的排水器很容易被施工时遗留的焊条头、纸壳等杂物堵塞。③对于定时排水的排水器,巡检人员工作责任心不强,没有按照规定的时间放水,时间间隔过长,放水不及时;或者虽然能保证按规定时间放水,但每次放水都不彻底,造成管道大量积液。④对于连续排水的排水器,由于排水器控制阀门开度过小,导致积液形成速度大于排出速度,致使管道内积液越来越多。⑤由于检修等原因,关闭了煤气主管道的控制阀门,使积液的流动通道被阻断,无法通过原有的排水器排出。⑥由于施工质量原因,排水器的位置不是管道坡度最低点。或者由于大雨和施工动土等原因,致使管道支架出现沉降形成低点,没有及时发现。⑦新投入运行的煤气管网和排水器,因工期紧张或者工作疏忽,没有对排水器注水运行,将排水器控制阀关闭。⑧冬季排水器保温不到位,气温很低时,造成排水器下水管或筒体冻结,无法正常工作。3.1.3定期进行排水器巡检①防止管道内沉积物堵塞排水器,要从源头解决,抓好煤气的除尘净化管理,降低煤气含尘量,含尘量控制在10mg/m3以下。近几年青钢非常重视高炉煤气的含尘量控制,较以往煤气质量有很大提高。据统计,青钢的高炉煤气排水器疏通次数逐年减少,2009年为106次,2010年为50次,2011年上半年为10次。另外,要定期打开排水器下部的清灰孔进行排水器清扫。②抓好排水器的基础管理工作,确保定时巡检、放水。建立科学的巡检制度和分级检查监督体系,巡检人员工作不到位时,能够及时发现,有效杜绝因排水器长期不工作引发的事故。青钢采用“巡检日历牌”法对排水器进行巡检管理。“巡检日历牌”(见图3)上刻有“周一、周二、周三、周四、周五、周六、周日”7个时间刻度,巡检人员每天上午每巡检到一个排水器处,在确认没有问题后,将游码拨到当天所在的时间刻度位置上,作为该排水器当天巡检任务的完成标志。③新的煤气管道在投运之前,要彻底清扫管道内杂物。新排水器投运之前要先注满水进行压力试验,投运之初要密切跟踪,认真检查排水器运行是否良好。④新安装的煤气管道必须保证安装质量,管道满足设计标高和坡度走向。既有管道要定期对管道标高进行测量,观察是否有沉降。3.2排水装置的煤气表丢失3.2.1煤气中毒、火灾、地区煤气排水器在厂区内数量多、分布广,有些排水器位于主干道两侧或人员密集区域。排水器一旦泄漏煤气,很容易造成煤气中毒、火灾、爆炸等事故。某公司转炉煤气排水器的水封被击穿,造成9人煤气中毒死亡。原因是在未将煤气排水器的水注满情况下投入使用,而且操作人员严重违规,从低压侧注水,造成低压侧有水而高压侧无水。由于转炉煤气压力突然上升,造成排水器低压侧水封被击穿,排水器失去了封住煤气的能力,导致煤气大量泄漏。3.2.2室与室之间间隔腐蚀穿构成气封能力降低,封起来煤气①新排水器选型不当,排水器的有效压力低于管道压力峰值,封不住煤气。②排水器投入运行前加水方法不正确,例如没有打开每个室的通气阀,从最末室加满水至溢出,认为排水器注满水,实际的有效水封只有最末室起作用,排水器很容易被击穿。③新排水器焊接质量不合格,室与室之间隔板焊接不严密,或者排水器使用一段时间后,筒体内室与室之间的隔板腐蚀穿孔,造成两个室连通,只能起到1个室的作用,使排水器有效压力降低,封不住煤气。④排水器运行过程中,夏季管道没有积液,排水器最末室的水蒸发,排水器亏水,没有及时发现并注满水,排水器有效压力降低。当煤气压力升高时,封不住煤气。⑤运行中的排水器,其下部长时间埋在土里或浸在水里,筒体壁板腐蚀穿孔,排水器内的水漏出,有效压力降低,封不住煤气。⑥因突然停电、用户集中停用煤气等原因,煤气管网压力突然升高,超过排水器有效压力,造成排水器击穿,使煤气泄漏。⑦操作人员操作煤气加压机时,因操作不当,使加压机出口煤气升压过高,造成出口管道的排水器击穿,使煤气泄漏。⑧排水器的排水管道没有经过漏斗转接,直接与排水沟连通,形成虹吸现象,将排水器内的水排走,造成煤气泄漏进入排水沟。⑨不同种类的煤气混合使用时,高压煤气窜入低压煤气管道,造成低压煤气管道排水器被击穿。⑩煤气管道“V”水封因设备检修注满水,由于低位溢流排水器阀门关闭不严,“V”水封里的水泄漏,致使“V”水封失效,煤气进入检修管道或设备内,发生煤气中毒事故。3.2.3加强气调和检修,保证产水器正常运行①落实好煤气排水器的日常检查工作。检查是煤气系统风险控制的重要手段,不可或缺,其目的是及时发现和查明煤气系统中存在的危险和隐患,督促整改,堵塞安全漏洞。检查的形式应该多样,既有常规检查,又有专业检查;既有班组级的基层检查,又要辅以作业区级和中心级层面的检查;既要例行检查,又要不定期抽查。②创新检查方法,保证检查质量。青钢所有的排水器巡检1次约需4h,工作量较大。保证巡检质量特别是天气恶劣时或者休息日的巡检质量仅通过强调职工的责任心是远远不够的,必须创新工作方法,上手段,保质量。因此,青钢在37个煤气排水器处设置了37个“巡检日历牌”来督促巡检人员。如果监督检查人员发现“巡检日历牌”的游码不在当日位置,就可能存在巡检不到位和提前拨牌的情况,必须进行责任落实,以此来促进巡检保质保量完成。③新排水器投入运行前,要掌握正确的注水方法,先注满水进行外观检查和压力试验,不合格的排水器不得使用。注水时,要首先打开煤气排水器的排气管帽或排气阀,利用煤气排水器上的注水口对煤气排水器进行注水。当煤气排水器外部的出水口向外淌水时,则注水完成。注水完成后,必须将排气管帽密封好或将排气阀关闭,防止煤气泄漏。④新排水器的有效压力在满足煤气计算压力加4.9kPa的要求下,应尽可能多地增加富余量,提高排水器的安全系数,可以一定程度上避免排水器亏水时被击穿。⑤对于排水器选型,可选用新型防泄漏煤气排水器,可有效遏止煤气外泄,防止煤气中毒、着火、爆炸等恶性事故的发生。⑥排水器使用过程中,要每天检查排水器是否亏水,发现亏水应立即加满。经常检查排水器的锈蚀情况,定期防腐。建立排水器使用档案,定期对排水器进行专项评价,对达到使用年限的进行更换。⑦精心操作,保证煤气管网压力在正常压力范围内,避免管网压力突然升高,要制定管网压力异常情况下的应急处理措施。一旦出现管网压力超高,立即安排专人对所有的排水器进行检查,确保排水器正常,如果被击穿要立即处理,避免事态扩大。⑧加强对职工专业知识的培训,使职工掌握排水器的工作原理,掌握正确的注水和检查、操作方法。⑨针对煤气排水器的相关作业,应编写标准化作业指导书,明确“煤气排水器被击穿、堵塞、缺水、腐蚀、冻结”5种危险形态及其对应的检查、确认和控制措施,要求巡检人员做到“发现问题依赖程序化,改进问题按照标准化,保持安全依靠精细化”。3.3人员密度,发生群体伤害事故煤气排水器的危险因素还有很多,比如排水器设置位置不合理,周围人员密集,一旦出现煤气泄漏,易