复式排水器安全技术分析及常见故障处理

汤建刚，黄坤平，胡景凤，赵新宇

（武钢股份设备维修总厂，湖北 武汉 430080）

一、引言

冶金企业副产煤气经过除尘后，煤气中都会携水及酚、氰、萘、油雾、固体粒尘等杂质，在管道输送过程中液冷却，使管道中产生大量的水及冷凝物。

煤气排水器全称叫冷凝物排水器，它的作用是连续不断地排出管道内的水，排水器在水封高度正常的情况下不能排出煤气，是保证管道畅通的一种必要安全附属设施。

武钢采用的是复式煤气排水器，它在工作过程中一旦出现水封失效，会泄漏出大量的煤气，给生命安全带来威胁，因此了解复式排水器结构、工作原理、常见故障处理方法及其日常注意事项有着十分重要的意义。

二、复式排水器的结构

复式排水器的水封高度一般在计算压力之外加500mm水柱的高度，其结构见图1。

图1 复式排水器结构示意图

复式排水器安装要求一道阀门应尽可能靠近煤气管道底部设置，以300mm为宜；管道喇叭口至二道阀门间管道应留有一定的摆动空间，以防止温度变化时阀门受损。排水器筒体底板与地面之间应留有300～400mm观察空间。排水溢流口、引流喇叭口间也应留有便于观察的空间。二道阀门应设置操作、维护的专用平台。

三、复式排水器工作原理

煤气排水器是利用帕斯卡原理将管道中的冷凝水以及杂物通过水封自动、连续排出。煤气管道中的冷凝水从进水管流入排水器筒体，当冷凝水水面超过排水管时，冷凝水就从排水管排出。如果管道里煤气的压力超过了水封允许压力P，煤气将从进水管进入高压室的空腔，排放到大气中。这种现象通常称为“脱封”或“击穿”。

两级复式排水器的原理和结构如图2所示。排水器中间有1块隔板将圆筒隔成高压室和低压室。低压室通过排水管与大气相通，分为两个室的目的是为了降低排水器的高度，如果煤气压力更高，可分更多室的水封。进水管直接插在高压室的水里，高压室的排水管又插在低压室的水里。两个管内外水面高程差之和就是煤气管内的压力。两个管子底面到各级排水口的距离之和就是水封允许压力。下面以两个管底到各级排水口的距离进行讲解。

如图2最大压力P=H+H=2H。正常情况下压力计算：煤气压力P进入第一室水封后，在第一室水面以上空间聚集形成P1的压力，当P1压力不足以突破第二室水封高度时，形成以下压力平衡：

第一室煤气压力：P=H－h1+P1

第二室煤气压力：P1=(H－h2)+P0

图2 复式排水器原理图

其中P0为大气压，求其相对压力，则：P=(H－h1)+(Hh2)=2H－h1－h2。

四、复式排水器易发生故障部位及原因分析

排水器管道内煤气压力大于排水器许用压力时，会发生煤气泄漏。除此之外，当排水器结构出现问题时，如中间隔板锈穿，煤气导管或低压侧内导管锈穿、筒体侧或底部锈穿等，都可以造成煤气泄漏。

(1)筒体内中间隔板锈穿分析

当筒体中间隔板锈穿时，高压室将和低压室直接连通，此时两级复式排水器将变为一级复式排水器，其许用压力由原来的2H变为H，这时当煤气管道中的压力大于H时，排水器就会被“击穿”，发生煤气泄漏事故。

(2)高压侧内导管锈穿分析

当煤气排水器高压侧内导管在距离进水管底部h1处出现锈穿时，起水封作用的管道高度由原来的H变为(H-h1），既排水器改用压力由原来的2H变为(2H-h1)。煤气管道压力大于(2H-h1)时，就会发生煤气泄漏事故。

(3)低压侧内导管锈穿分析

当煤气排水器低压侧内导管在距离进水管底部h2处出现锈穿时，起水封作用的管道高度由原来的H变为(H-h2)，既排水器许用压力由原来的2H变为(2H-h2)。煤气管道压力只要大于(2H-h2)，就会造成煤气泄漏事故。

如果高压侧内导管及低压侧内导管同时锈穿时，煤气排水器许用压力P由原来的2H变为(2H-h1-h2)，安全系数进一步降低，煤气泄漏的可能性进一步增大。

(4)筒体外侧锈穿分析

当高压侧筒体在高h1处出现锈穿时，低压室水封失效，两级复式排水器变为一级排水器，且高压室有效水封压力变为h1，复式排水器许用压力也变为h1，只要煤气管道中的压力大于h1，管道中的煤气就会通过高压侧的漏点直接进入大气中。同理，当低压侧筒体在高h2处出现锈穿时，高压室水封仍然起作用，低压侧有效水封压力变为h2，复式排水器许用压力变为(H+h2)。当两侧均锈穿时，只有高压室起到水封作用，复式排水器许用压力变为h1，极易发生煤气泄漏。

(5)筒体底部锈穿分析

当复式排水器筒体底部锈穿时，水就会沿着漏点全部流走，h1、h2均变为零，煤气将通过排水器直接进入大气，造成严重煤气泄漏事故。

(6)其它常见故障分析

阀门阀板漏主要原因是密封面有杂物、传动装置损坏等；阀芯漏原因是密封填料老化、压盖螺栓松脱等；法兰漏原因是法兰密封面处理不干净、螺栓松脱等；管道或筒体漏是温度变化时管道位移较大、材料腐蚀、制作或安装时存在质量缺陷、长期服役等；排污阀短管漏原因是短管腐蚀严重、被掩埋、浸泡、丝扣填料不足或未上紧等。

另外随温度变化排水器中会出现堵塞现象，主要原因是煤气管道中大块杂物、固体颗粒物等多种杂质混在一起，出现堵塞。

五、复式排水器日常护理

对复式排水器要定期进行检查。主要检查排水器各部位是否有漏水、漏气现象；检查排水器溢流水至积水坑的溢流管是否畅通，积水坑水是否外溢；检查排水器底部基础是否下沉，排水器有无被碰撞等现象；检查排水器筒体周围有无积水、杂物、杂草；根据季节、温度以及排水器溢流状况的变化定期检查试验头、阀门。

对复式排水器要定期进行维护。定期对阀门阀板上油并活动、定期对阀门阀芯上油并紧固压盖螺栓、当温度变化剧烈时应提前开启蒸汽加热防止焦油或萘堵等。

六、复式排水器常见故障处理

当复式排水器出现渗漏、煤气外泄等事故时，依据不同情况首先采取必要的安全措施进行紧急处理后，再针对故障点情况进行处理。如排水器的箱体渗水、漏水，应立即停用排水器，关闭一、二道阀；如排水器发生水封“击穿”，大量泄漏煤气，必须立即佩戴空气呼吸器，关闭排水器上的一、二道阀；如排水器水封“击穿”，煤气着火，可视火焰情况控制和降低管网压力，佩戴空气呼吸器，用灭火器材进行灭火。常见故障类型如下。

(1)堵塞

试验头以上出现堵塞时，首先在高压侧吹扫管处通入蒸汽使其升温的同时在实验头处通入蒸汽可自动消除堵塞。如加热法失效时，断开一、二道阀间管道，然后按带煤气作业要求处理一道阀以及以上堵塞部位；试验头以下出现堵塞时，在高压侧吹扫管处通入蒸汽使其升温可自动消除堵塞状况，如加热法失效时，关闭二道阀门后，开启手孔按残余煤气作业清除内部堵塞物。

(2)渗漏(水封实效)

复式排水器存在煤气、水失去控制的流出或明显痕迹时称之为渗漏，渗漏极易导致水封失效而形成煤气大量外泄事故。

①阀门阀板处渗漏时，应清除密封面杂物、给涡轮及蜗杆上油润滑、更换阀门等；

②阀门阀芯处渗漏时，应更换密封填料、对压盖螺栓进行紧固等；

③阀门法兰处渗漏时，应重新清理法兰密封面、对法兰螺栓进行紧固、对排水器及一、二道阀门间管道进行调整使它们能够跟随管道保持联动等；

④管道或筒体处渗漏时，应停煤气后对局部缺陷进行焊补处理，或对部件定期进行更换；

⑤排污阀短管处渗漏时，应更换腐蚀渗漏短管、清理排污阀周围环境使其不被浸泡、更换填料后重新旋紧丝扣等。

[1]冶金工业部钢铁司.冶金企业煤气的生产与利用[M].1987.

[2]钢铁企业煤气设计参考资料(煤气部分)[M].北京：冶金工业出版社，1987.

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[4]孙宝根.蒸汽管线中混有煤气的原因及预防[J].安全，2007(1)：50.