二级式水封排水器下降管外装设计

苏　帅（天津天铁冶金集团有限公司动力厂，河北涉县056404）



二级式水封排水器下降管外装设计

苏帅
（天津天铁冶金集团有限公司动力厂，河北涉县056404）

［摘要］为解决二级式水封排水器排液时的漏气问题，将水封式排水器的下降管改装到水封本体的外侧，使排水器能够承受较高气体压力，顺利地排出管道内冷凝液及杂质，杜绝了排液时的漏气现象，减缓了下降管的腐蚀程度，保障了生产的稳定顺行。

［关键词］水封式排水器；下降管；防腐蚀

1　引言

在天铁集团等其他冶金、化工等企业中有各种压力的燃气管网，工业上常用的管道冷凝液排出器承受气体压力小于10 kPa。而大多数的人工煤气（高炉煤气、焦炉煤气）含有较多的杂质，其中大部分为水、氨、硫化氢、氰化氢、苯、焦油、萘、未充分燃烧的碳，人工煤气的出口温度为150～200℃，当经过煤气管网时会降为常温。在这个过程中氨、硫化氢、氰化氢、苯、焦油、萘和酸性气体相结合、反应会凝结成为流体，阻碍人工煤气顺利通过煤气管网，在这种情况下，这些流体（俗称污泥）会随水进入冷凝式排水器。在这种情况下，只能人为打开阀门排液，等排完液后清理污泥，立即关闭阀门。操作中很容易使煤气泄漏，危及人身安全。

将水封式排水器（以下简称水封）的下降管改装到水封本体的外侧，这样可以较大程度地提高检修人员的维修效率，而且可以对下降管进行防腐，延长水封式排水器的服役时间。更重要的是：安装灵活，当管道与地面间的尺寸小于水封本体高度尺寸大时，无需挖池子安装，只需减少下降管高度，将水封安装在管道旁边即可。

2　水封污堵介绍

传统式水封式排水器（见图1）的污堵可以在方位上，以本体上方的阀门为界限，分为阀门上方堵和阀门下方堵，由于天铁集团的绝大部分冷凝排水器为二级水封式排水器，所以阀门下方污堵可分为本体一级污堵和本体二级污堵。由于本体二级污堵很少发生，所以不具备研究条件。阀门上方污堵的问题解决办法比较直接、成熟，所以本次只对阀门下方的一级本体污堵的清理进行论述。

图1　传统式水封式排水器

污泥的主要成分为水、氨、硫化氢、氰化氢、苯、焦油、萘、未充分燃烧的碳［1］，还有部分气体杂质CO、CO2、H2、CH4、N2、O2［2］。由于混合物容易粘结成块和粘贴在管壁上，久而久之会堵塞下降管，发生污堵现象，而且堵得时间越久，粘结成的块就会越坚硬，给疏通工作造成困难。

人工煤气的主要成分包括N2、CO、CO2、SO2以及尘粒（包括Cl-、CO32-、SO32-、Fe3+、Ca2+、Mg2+等）。其中气体中有酸性气体CO2、SO2，这些气体溶解到冷凝水中形成强酸。

酸性气体溶解导致溶液产生酸性：

来自高炉的煤气粉尘中含有强酸弱碱盐，如Fe2+盐，Fe2+盐的水解造成溶液pH值下降：

3　改装原因

在一般情况下疏通下降管时采用的方法是关闭阀门，用蒸汽吹试验头，再用锤子敲击水封本体的外壁，依靠本体向下降管传递力的作用，实现下降管的震荡将污泥从下降管中震荡下来。如果遇到难清理或需要长时间才能疏通的顽疾型问题，就只通过延长时间和增加撞击次数来实现，或者采用把水封拖开这种费时费力的方法。但如果敲击可以直接作用在下降管上，而不是靠敲击水封本体来向下降管传递力的作用，则会降低检修人员的工作强度，提高工作效率。因此把下降管由一级本体内改到水封本体的外面。

在石矿、炼铁，很多管道都比较低，管道与地面之间的尺寸比较小，有的时候比水封本体高度还要低，在安装时只能在相应的地面挖池子，以增加管道与所谓地面之间的高度，将水封放进去，这样的话时间久了水封排水管排出来的污水会把水封一级本体人孔淹掉［3］，给日后的维修造成了很多的困难。现在这种改进可以免去挖池子的做法，直接减少下降管的长度，将水封安装在管道的旁边，这样就避免了污水淹过人孔的问题，维修时不必抽水直接修理便可。

4　技术方案及改装、使用方法

4.1技术方案

一般冷凝液排出器由法兰、冷凝液排出管、圆柱形密闭容器、中间支柱、隔板、级间导管、排污管、排污管法兰、排污管堵板、溢液管构成。

下面对原有和新型排水器作对比进行详细描述。

图2是原有二级管道冷凝液排出器主视图。

图2　冷凝液排出器主视图

图3是原有二级冷凝式排水器的局部剖视图。

图3　凝式排水器的局部剖视图

由图1介绍的工作原理：容器内充满水，管道内的冷凝液自管道排液口排入二级管道冷凝液排水器，由连通器的工作原理，排出的液体添加到多级管道冷凝液排出器后，不会高于原液面，就会在溢液口排出，二级管道冷凝液排出器的液面会保持原有高度。假设液面高度为h，液面以上的空腔分别标为一级和二级。由二级空腔与大气相通，压力为大气压P0，则一级空腔所能封住的压力为P3= P0+ρgh。因此，可以根据所封气体压力大小的情况确定各个参数，也可以根据场地的大小，改变管道冷凝液排出器的高度。

能承受的气体压力为P= P0+ρgh。可用于高压力的煤气管道的冷凝液的排除。冷凝液排出管变短，可以防止冷凝液中杂质堵塞冷凝液排出管。

设计的新型二级式水封排水器，其设计参数与原有相同，这样不仅使其设计变得简单化，而且在装配上更加容易，如图4所示。

图4　新型水封式排水器设计图

将图5设计的下降管安装到水封式排水器的外面，如图4所示。这种设计具有很多优点。

图5　水封式排水器下降管

4.2改装及使用方法

在原来水封一级人孔的位置焊装Φ80（与下降管尺寸一样）的平管，长度只要是在节省材料的前提下，能够保证伸出长度超过顶板，有焊接余量即可，并在末端设立人孔和盲板。下降管与其焊接并做成四通，如图5所示，下方设置人孔和盲板。其余焊接工艺与原工艺不变。

当发生污堵现象时，可首先打开竖直向下的盲板进行竖管清理。这样在敲击竖管时，敲击的作用力可直接作用在下降管上，免除了维修人员抡圆大锤猛敲水封本体的做法，这种新方法既安全，又省力。如果污堵现象严重，也可以直接在下降管上用气焊割开口，伸入细管用力下压。如果污泥因过多而进入一级本体内，也可以在下降管疏通完毕后打开平管盲板，将污泥从本体内勾出来。

5　应用效果

天铁集团石矿厂的5号管、10号管，一炼铁的3号管、7号管，有很多水封式排水器都浸在池中，一级本体的人孔浸入，维修时必须先抽水，再用气焊割螺丝。而水封本体能把煤气压住需要满足公式P=（P0-ρgh0）+2ρgh［4］，而h0是冷凝液排出管和级间导管的高度差和h下降管进一级本体与顶班的高度［5］，这都与下降管的尺寸无关，所以现在这种设计可以避免水封本体放在水池中的问题。无需再把水封放在池子里，直接减少下降管的尺寸，把水封放在管道旁边即可。

6　结束语

改装后维修将变得简单化，原来那种水封在敲击时是将力作用在水封本体上，本体再把力传递到下降管上，现在敲击的作用力直接作用在下降管上，这样既减少人力的支出，也更安全，完全可以实现“大锤换小锤”的构想。清理更加方便、彻底，原来的设计在清理时只能用简易的工具，时间长，且清洁不彻底。新改装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来，本体内不会残留污泥。即使污泥因堆积过多而进入本体也会是很小的一部分，不会残留太多。下降管可以进行防腐处理，而且也避免了终身泡在污水中而遭到的腐蚀，可以大大延长下降管的寿命。通过对人工煤气含量的分析，采取下降管外装的方式减少工人的工作量，提高工作效率，保障人员安全，而且还减缓了下降管的腐蚀程度，延长设备使用年限，提高节能

降耗，保障生产顺利进行。

参考文献

［1］黄石生.逆变理论与弧焊逆变器［M］.北京：机械工业出版社，1995.

［2］安藤弘平.溶接アへク现象（增补版）［M］.日本：产报出版株式会社，1978：478.

［3］王毅.单片机器件应用手册［M］.北京：人民邮电出版社，1994.

［4］王伟.单片机控制弧焊电源外特性的研究［J］.电焊机，1996（6）：29- 32.

［5］王磊.模糊控制理论及应用［M］.北京：国防工业出版社，1997：1.

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

作者简介：苏帅（1985—），男，主要从事动力厂调度工作。