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煤气柜密封油结冰结蜡的事故分析

郭鹏志
摘 要：某钢铁企业煤气柜在冬季发生了密封油结冰结蜡事故，事后调查发现高位油箱设计错误、密封油加热不足与密封油油水分离恶化是事故的主要原因。结合事故起因，采取有效的除冰除蜡措施以恢复煤气柜的运行。根据密封油循环在低温环境下运行的特点，从伴热保温、活塞升降运行、油品指标与管理制度等方面提出了全面可靠的预防措施。
关键词：煤气柜 密封油 结冰结蜡
：TQ547.9 ：A ：1674-098X（2018）02（a）-0070-02
稀油煤气柜属于干式煤气柜的一种，包括POP型与POC型。此类气柜活塞与侧板之间注有一定高度的密封油，以密封油柱的静压力密封煤气。当活塞油沟密封油位不足时，煤气克服油柱静压力发生泄漏。密封油循环的正常运行是煤气柜安全运行的关键。
随着国内工业的蓬勃发展，煤气柜面临更苛刻的工艺指标与自然环境的考验。在北方寒冷地区，煤气柜在低温环境下的安全运行成为一项重要的研究课题。
1 结蜡结冰案例
某北方钢铁企业在冬季检修，煤气柜进口阀关闭，与全厂管网切断处于离线运行。在离线期间，密封油位降低至允许下限，油泵启动次数减少至5次/台·天。操作人员认为密封油位与启动次数均处于正常范围，未引起足够重视。待临检完成后，打开进口阀，气柜开始并网进气。活塞上升过程中密封油位快速下降，低于允许下限300mm，工作泵与备用油泵全部启动，活塞上部一氧化碳浓度超标报警。操作人员当即切断煤气进口阀，打开柜体放散阀紧急落柜。由于处置得当，防止了煤气大量泄漏，避免了安全事故。
活塞落底后进柜检查，发现活塞油沟内密封油呈乳液状，流动性较差，部分柱间还夹杂粒状冰蜡。侧板内壁有一条明显的水平分界线，处在离线期间活塞的悬停位置。分界线以下的側板内壁挂蜡，油腊呈黄色，厚度约5～6mm，尤其以北向最为严重，见图1。分界线以上的侧板内壁结冰，集中在高位油箱柱间，从油箱出油口一直向下至分界线处。冰体呈淡黄色锥体，下部约10mm，上部约20mm，见图2。
2 分析处理
收集的数据显示：（1）离线期间遭遇寒流，气温降至-15℃。（2）高位油箱设计错误。电加热器布置于油箱油槽内，而密封油从旁路油管直接进柜，没有经过油槽加热。（3）电加热器功率开关处于低档，加热功率不足。部分加热器温控故障，不能正常启动。（4）事后密封油检测，油水分离性能恶化，含水量超标。
煤气柜离网后失去了热煤气的热源补充，密封油的温度降低，粘度增大变为乳液状。未经高位油箱加热的密封油温度较低，进入气柜后在侧板内壁上流淌缓慢，进一步失温导致水分结冰并不断积聚，最终形成难以铲除与融化的冰锥。活塞油沟内乳液状密封油从密封缝隙处漏下，凝点较高的组分最先在侧板内壁上析出，形成油蜡。北向日照最差，侧板温度最低，由此结蜡最为严重。密封油在侧板上结冰与结蜡，导致循环中的密封油量减少与循环速度降低，造成密封油位下降与油泵站启动次数减少。当气柜并网进气时，因活塞快速上升，冰锥经过活塞油沟时无法融化，也无法被密封橡胶铲除，最终嵌入密封橡胶与侧板之间的密封面，撑开了接触缝隙，造成密封油大量下泄，导致活塞油沟油位快速下降，触发工作泵与备用泵的同时启动。此时，煤气从密封面的缝隙向上泄漏至活塞上部空间，触发一氧化碳超标报警。
由此可见，事故的根本原因是密封油品的劣化与伴热不足。为了消除侧板内壁上的油蜡与冰锥，恢复气柜的正常运行，研究制定了一套处理措施。
第一，抢修活塞油沟加热器的温控系统，并将温控启停范围由5℃～10℃上调至15℃～20℃，提高密封油的温度。电加热器功率档位由低档切换至高档，增加热量输入。第二，调低油泵站的油水调节螺杆，将底部油沟的一部分密封油加入循环以补充活塞油沟油位。第三，打开煤气进口阀，控制蝶阀开度使热煤气缓慢进柜抬升活塞，用活塞油沟内密封油的热量融化侧板上的油蜡与冰锥。第四，修改高位油箱结构，使密封油先通过油槽混合加热后再溢流进入柜内。第五，密封油进行破乳化改质，恢复油水分离性能，降低密封油的含水量。
3 预防措施
总结此次煤气柜结冰结蜡的事故，寒冷地区煤气柜需从设计、操作与管理等几方面进行预防。
（1）全方位的伴热保温。密封油循环的每个环节设置合理的伴热保温，防止密封油处于低温状态。如：活塞油沟电加热、侧板保温、底部油沟热水盘管、油泵站房采暖、高位油箱电加热、油管电伴热带等。
（2）活塞的升降运行。活塞应经常升降，将管网的热煤气引入气柜作为辅助热源，提高侧板内壁密封油的温度。活塞升降时，密封橡胶和活塞油沟也可以铲除与融化侧板内壁上的初期冰蜡，防止积聚到难以清除的厚度。
（3）定期的油品检验。定期对密封油进行指标检验。采取过滤以降低机械杂质，破乳处理以提高油水分离性能，添加改质剂以改善密封油的综合指标，如密度、闪点、粘度等。严重劣化至无法使用的密封油必须更换。
（4）健全的冬季管理制度。冬季来临前，气柜需彻底检查，尤其是密封油循环。发现问题及时处理，将隐患杜绝在未然。制定事故应急预案，确保事发时合理处置，将影响与损失降至最低。
参考文献
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科技创新导报2018年4期
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