新技术在济钢煤气管网系统中的探索与应用

济南钢铁股份有限公司 张平 宋慧昌 王福源

济南钢铁厂区内有3万m的架空煤气管道，所输送的介质分别为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气及混合煤气，向炼钢、炼铁、冷热扎等生产用户输送煤气，管径DN500~DN2 800不等。随着厂区的扩建及设备的更新换代，部分煤气管道的投运时间较长，膨胀器、排水器、甚至管道本身均存在一定的老化现象。另外伴随着生产厂阶段性炉料结构的变化，一段时间内转炉煤气管道内冷凝水呈酸性；焦炉煤气焦油含量较高，焦炉煤气管道排水器的清理频次由3个月1次增加到15天1次；煤气平衡阶段性调整也会导致管网压力的波动，同时也会带来排水器压窜等事故的发生，这些问题均给厂区内煤气管网的安全运行带来一定的威胁。针对这些问题我厂煤气专业人员成立了攻关小组，逐个制定相应的方案及解决措施，以保障生产安全和人身安全。

1 攻关内容

1.1 管网老化严重、漏点频繁出现

公司的煤气管网系统大都已运行几十年，出现老化现象，尤其是炉料结构发生变化时，管网系统冷凝水成分发生变化，据化验结果显示，转炉煤气出现H2S含量等异常现象，管网的老化、腐蚀现象加剧，潜在着相当大的安全隐患；350 m3高炉区域部分管网由于工艺缺陷致使冲刷严重，不同程度的煤气泄漏时有发生。为保障煤气用户的安全，避免造成直接经济损失，将损失降至最低，必须考虑管网系统不停运的状态下进行解决管网的泄漏问题，延长使用寿命。

1.2 补偿器腐蚀严重

补偿器作为调节管道胀缩量的设备，常用于架空煤气管线中。济钢煤气管网中多数使用自由复式不锈钢波纹补偿器，补偿器直径由DN500~DN2800不等，数量有300多只，这些波纹补偿器材质均采用316L厚度为0.5 mm。随着这几年生产负荷的逐步增大，特别是济钢新上1＃、2#、3#三台1 750 m3大高炉以来，高炉煤气管道中的补偿器经常出现漏点，发生波纹补偿器失效的问题。由于煤气管道属于钢铁企业的生产大动脉，每一条管线供多家生产用户使用，因补偿器发生漏点而停产检修是不允许的，影响的经济效益不可估量。煤气管线上的补偿器一旦出现漏点，不仅仅给生产上带来重大影响，而且会产生极大的安全隐患，不及时处理，可能引发大范围泄漏煤气，造成人员中毒或者着火等重大恶性事故的发生。补偿器在煤气管网中经常出现因腐蚀严重导致泄露现象，必须考虑在线处理。因此现新建的管网工程中，需要寻求一种新型的补偿器，可以缓解因电化学腐蚀造成波纹管的腐蚀。

1.3 无根部阀排水器的疏通、维护

煤气管控中心承担着总公司接近全部的排水器日常点检与检修工作，其中部分老管道由于工艺不合理，排水器下降管没有根部阀，煤气排水器下降管阀门(DN80/100)是一个易损耗的部件，在检修作业中经常遇到阀门阀板脱离、阀门关不严及定期更换的问题。另外在2008年10月份焦炉的炉料结构发生变化以后，焦炉煤气焦油含量骤增，排水器及下降管堵塞现象严重。部分没有根部阀的排水器在更换时为了保证正常的生产，就需要带压更换损坏的阀门。由于更换时伴有大量的煤气泄漏，工作人员的生命安全随时受到威胁，煤气管控中心针对这种情况制定出一套符合安全标准的带压更换排水器阀门的措施。

2 对策与实施

2.1 煤气管道在线堵漏技术的开发与应用

管网系统发现漏点时，在泄漏程度不太严重的情况下，可以制作专用的密封构件进行处理。通常补漏都是点漏或较小范围的焊缝泄露，而紧急包焊大面积(包焊范围超过 0.1 m2)腐蚀严重管道时，只能制作400×300 mm钢板作为密封件进行包焊，钢板材质为Q235B普碳钢。为了保证施工时煤气压力不至太高，专门设置了DN50放散短管，短管设软接，方便接胶管将煤气引走，保证施焊可行及焊接人员的安全，见图 1。焊接完毕后将胶管拆除，安装丝堵或阀门即可。

图1 密封件和堵漏示意

煤气管网系统大部分为较陈旧且经检测后发现许多管线的点蚀严重，随时有发生煤气泄漏的可能性。我单位组织专业点检队伍进行跟踪检测，对腐蚀比较严重的管线进行包焊处理。在此期间如发生煤气泄漏事故，马上进行堵漏处理，此项堵漏技术是在长期以来煤气泄漏处理经验上总结出来的，经过近期的紧急处理发现效果理想。

2.2 补偿器在线包焊技术的措施与应用

由于煤气管道内流通介质是高压高温煤气，正常生产没有停产更换机会，另外由于波纹补偿器是不锈钢材质，无法进行在线焊补，为了控制补偿器漏点不再扩大，确保煤气管线不停产，采用补偿器预知包覆处理方案。

根据以上对补偿器出现漏点原因的分析，我们采取了以下改进措施：

(1)更换波纹补偿器材质。为了避免以后波纹补偿器被腐蚀出现漏点，对波纹补偿器元件材质进行改进，选取更能适合目前高炉煤气介质的材质制作波纹补偿器，以消除原波纹补偿器存在的缺陷。目前制作不锈钢波纹补偿器通用的材质是300系列不锈钢和800系列。目前在大型石油化工、核装置及航空航天设备中，为了满足使用要求的抗腐蚀性能及力学性能，通常选用具有优良耐腐蚀性能、较高强度和中等价格的Incoloy800合金作为高温气冷反应堆蒸发器材料、煤气发生器材料、石油化工的转换管及裂解炉管材料、催化裂化装置的波纹管材料，其工况条件与该补偿器使用工况条件相当。用耐蚀材料Incoloy800合金作为波纹补偿器国内外均有成熟经验，是可行的。

(2)制作一个新的波纹补偿器，直径比包焊的补偿器大40 mm，每一个预制件成整体波纹补偿器然后根据直径大小再分为三部分或者更多部分，这样便于进行包焊施工。根据我们的预制包焊波纹补偿器的经验，由于煤气管道往往架设在管廊内，施工空间狭小，为便于进行施工焊接，建议补偿器包焊时上下对接，这样施工人员比较容易施工，施工质量也得以保证。当然，如果空间不允许也可以按各种倾斜度进行补偿器预制件的焊接。

(3)新建工程采用新型的防腐蚀波纹补偿器，此种补偿器含金属锌棒及配套设施，金属锌棒一端通过导线与不锈钢膨胀节相连，其另一端置于管道介质中，金属锌棒设在金属锌棒底座上，金属锌棒底座与套管相连，可以较好的解决波纹补偿器防腐问题，且金属锌棒可随时在生产过程中予以更换，防腐效果稳定可靠，延长了波纹补偿器使用寿命，降低了成本，此类补偿器已在济钢十一五项目煤气管网中得到应用。

2.3 在线更换下降管阀门

煤气管控中心自行研制了一种可以快速、有效封堵下降管内水和煤气的工具，以保障设备的顺利在线检修及生产厂的安全生产。为了能够既合理、高效地完成检修任务，又能满足安全要求，我厂根据以往带压更换排水器的经验，自行研制了一套带压更换排水器专用工具，此工具的结构如图2所示。

图2 带压更换排水器专用工具示意

硬质垫片为第一层密封措施，软质垫片为第二层密封措施，水封为第三层密封措施，水封密封措施是按照煤气湿式柜水密封原理进行的。在使用过程中，用千斤顶作底部支撑，既节约了人力资源，又有效的避免了由于人员支撑造成的人身伤害。

举例说明其中的一种情况，2010年11月6日在检修高电西8＃水封时，发现阀门关闭不严，使水封无法进行清理，由于8＃水封溢水量较大，通过测量下降管的长度和计算冷凝水溢水量堵塞下降管的时间，作业区决定更换水封阀门，在更换时先将阀门螺栓一个一个割换完毕，然后快速把损坏的阀门卸下来，再把自制专用工具迅速堵到下降管上，使下泻水量降低，再快速地将新阀门连接到下降管上，然后再把自制专用工具从下降管中取出，之后迅速地关闭新阀门，最后连接上已经清理好的水封，这样利用这种工具做到既能保障安全生产又能使设备检修安全顺利进行。

3 结束语

管网系统是济钢各生产系统的能源命脉，同时管网内输送的能源介质又是有毒的煤气，对于厂区内数公里的管网系统，我们必须优化管理、加强新技术的应用，保障设备和人身的双重安全。经过煤气管控中心干部职工的不断实践，部分新技术已经在济钢管网系统中得以应用，减少了职工的检修维护力度和材料备件费用的开支，效果显著；同时也有部分新技术正处于开发、试用阶段，我们的专业人员会不断钻研、不断实践，拓宽思路，发掘广大干部职工的聪明才智，最大限度地为企业创造效益。