基于卧式煤气排水器自动补水装置应用的研究.pdf

2023年第4 9 卷第8 期August 2023工业安全与环保Industrial Safety and Environmental Protection73基于卧式煤气排水器自动补水装置应用的研究朱叶风1温和达1王彪（1.宁波钢铁有限公司炼钢厂，浙江宁波3 15 0 0 0；2.中钢武汉安环院绿世纪安全管理顾问有限公司，湖北武汉4 3 0 0 8 1)摘要煤气排水器是一种用于收集并排出煤气(燃气)管网中的冷凝水、积水和污物的附属设施，也是确保煤气输送管网和用户使用安全稳定的重要设施。但在日常中经常会出现因排水器水封高度不足或缺水导致煤气排水器击穿，引发大量煤气泄漏，甚至是发生人员中毒的安全生产事故。特别是在管网末端，因为煤气中冷凝水的析出较少，排水器内极易发生缺水现象，经常需要人员对该设施进行巡查并进行补水，带来很多潜在的事故风险。因此，重点研究了如何设计卧式煤气排水器的自动补水装置，希望从本质安全考量，有效解决煤气末端用户排水器缺水可能引发的煤气泄漏、中毒事故。关键词煤气泄漏煤气中毒排水器Research on application of automatic water replenishment device based on horizontal gas drainerZHU YefengWEN HedaWANG Biao?(1.Steelmaking Plant of Ningbo Iron and Steel Co.,Ltd.,Ningbo Zhejiang 315000,China)Abstract Gas drain is an accessory facility used to collect and discharge condensate,stagnant water and dirt fromgas pipeline network,it is also an important facility to ensure the safe and stable use of the gas transmission pipe net-work and users.However,in daily life,gas drainers are often broken down due to insufficient water seal height or watershortage of drainers,leading to a large number of gas leaks,and even poisoning accidents.Especially at the end of thepipeline network,because the precipitation of condensate in the gas is less,water shortage is very likely to occur in thedrain,so it is often necessary for personnel to inspect the facility and make up water bringing many potential accidentrisks.Therefore,this paper focuses on how to design the automatic water replenishing device ofhorizontal gas drainer,hoping to effectively solve the gas leakage and poisoning accidents caused by the water shortage of gas end user drainerfrom the perspective of intrinsic safety.Key words gas leakage gas poisoning drainer0引言煤气排水器是一种用于收集并排出煤气（燃气）管网中的冷凝水、积水和污物的附属设施。按密封方式分为干式排水器和水封式排水器，钢铁公司自产煤气的排水器以水封式为主。水封式煤气排水器按结构不同分为立式水封式排水器和卧式水封式排水器。它也是确保煤气输送管网和用户使用安全稳定的重要设施。虽然现在新型的排水器均安装了防泄漏装置，防泄漏型排水器同普通自动排水器相比能够做到防止煤气泄漏，但若防泄漏装置内无水，浮筒下落，浮简顶面与挡圈形成大的空隙，一旦煤气击穿水封，煤气会从空隙中排出2 。因此，已安装防泄漏装置的煤气排水器，也不能有效避免排水器水封高度不足或缺水导致煤气排水器被击穿，引发大量煤气泄漏，甚至是发生人员中毒的生产安全事故。特别是在管网末端，因为煤气中冷凝水的析出较少，排水器内极易发生缺水现象。日常为了保证排水器内有效的水封高度，经常需要人员对该设施进行巡查并进行补水作业。由于人员暴露在风险的时间增加，加剧了生产安全事故发生的风险。虽然这些年国内外在对以煤气泄漏扩散规律为研究主题方面做了大量的理论研究3 ,但从实用性和经济性2 个维度考量，能推广和运用的技术少之又少。因此，需要结合实际运用现场煤气运行和管理的经验，研究和设计一套具有操作性的装置来预防事故的发生。1煤气排水器人工补水作业过程或缺水、水封高度不足存在的风险煤气排水器缺水及人工补水作业主要会导致煤气中毒事故，事故发生的可能性主要有以下几种模式：741）在加水作业过程中，引发加水作业人员发生煤气中毒的事故风险。2）这种完全依靠人工定期补水的方式，存在因人失误、懒惰、麻痹、取巧等心理，不按期执行补水，最终导致排水器缺水，造成煤气大面积泄漏的事故隐患。3）由于现在人工补水作业前，需要通过攀爬直爬梯，到达防泄漏装置上部。手动下压防泄漏装置密封板，才能确保补水作业的有效性，否则补充的水没有有效进入排水器内，而是通过密封板表面后直接溢流排出，非常容易误导作业人员以为排水器内不缺水而停止补水作业。实际可能导致排水器缺水，造成煤气大面积泄漏的事故隐患。4）基于煤气排水器缺水引发大量煤气泄漏，造成途经或周边人员吸入，导致煤气中毒。2研究思路根据以上阐述，无论是因为排水器水封高度不足被击穿引发煤气泄漏，还是人工补水过程吸入过量煤气引发煤气中毒事故，事故的根源或本质是因为排水器内缺水所导致的。因此，将如何保证排水器内有效的水封高度作为此课题的研究方向，并提出了以下几种设想进行研究对比，得出最终方案。2.1减少排水器的设置在引言中曾提出，作为工业煤气输送管网重要附属设施的煤气排水器的设置，其主要作用是用于收集并排出煤气（燃气）管网中的冷凝水、积水和污物。在煤气产出的终端确实是有大量的冷凝水和污物通过排水器排出，但受限于钢铁企业长流程、占地面积大等客观制约影响，通常煤气管网的附属距离长达几公里甚至是几十公里，在此过程中煤气中大量的冷凝水、积水和污物已经在前端通过排水器排出，到达末端时煤气中的冷凝水、积水和污物就非常少。因此，就会造成煤气末端用户煤气排水器水封高度无法通过煤气内的冷凝水来进行保证，需要人工进行补水来确保装置的安全运行。考虑是否可以根据实际情况，科学地减少末端煤气管网煤气排水器的设置，来实现排水器水封高度通过煤气内的冷凝水的自给予以保证。但通过查验相关资料和煤气事故案例发现，此研究方案不仅不科学，可能还会引发更大安全事故的发生。其一，减少煤气管网末端排水的设置不符合相关规范标准的要求，根据相关规范要求，当煤气管道采用无坡度敷设时，应每隔100150m设1个排水器，一般设在补偿器上游一侧；当煤气管道采用有坡度敷设时，应每隔2 0 0 2 5 0 m设1个，应设在最低点。在煤气管道的低点、可能积存冷凝水处应补设排水器4 。其二，受煤气管网波动、季节性因素、上游排水设施堵塞、煤气净化处理等诸多因素的单一或综合影响，极其有可能会在煤气管网末端出现大量煤气冷凝水和污物排出的极端现象。如果减少了排水器的设置，在极端现象发生时不能及时有效地排出煤气中冷凝水和污物，就会导致其他不可控事故的联锁效应，引发更为严重的事故。2.2设置排水器自动补水装置1）敷设水管，通过球阀的开度控制水流量，从卧室排水器溢流口上部防泄漏装置上方补充长流水。此方法便捷但非常不可靠，其主要原因仍是防泄漏装置本身的密封性设计，导致加入到防泄漏装置密封板上的水会直接通过溢流口排出，无法起到向排水器内有效补水的作用。2）通过其他途径将长流水有效的补充到排水器内，且要确保煤气不会串入到补水管内。3排水器自动补水装置理论研究与设计应用3.1补水管与排水器连接口位置的选定在本文上述中提出了要将长流水有效的补充到排水器内，且要确保煤气不会串入到补水管内。如图1所示，连接点选择P1位置，倘若补水压力低于煤气压力会造成补充的水直接通过溢流口排出。连接点选择在P3二次阀上方集水管位置一方面不便于安装和检修，另一方面U型的补水管就需要设计更高的水封高度来预防当煤气压力大于补水管内压力时，可能导致煤气串入补水的隐患。因此补水管与排水器连接点最佳的科学位置是P2点，即排水器集水管二次阀与排水器之间的位置。3.2预防煤气串入补水管内部的措施从可辨识和模拟事故风险的假设基点考量，不排除极端情况下煤气压力大于补水压力或补水管道突然缺水引发的虹吸效应，导致煤气串入到补水管内。因此，需要在本质上研究并设置安全措施，预防串入事故的发生。1）如图2 所示，在补水管两端安装2 个与水流方向一致的单项阀，用于隔绝煤气串入的事故隐患。2）如图2 所示，运用水封的原理，将补水管制作成U型式。3)U型式补水管的高度设置可参考相关规范进行取值，水封的有效高度应取煤气计算压力5 0 0 mmH,0与煤气计算压力1.2 倍的较大值，并不得 3 ml4。4）在U型式补水管上设置不锈钢球阀，运用球阀的开度大小调节补充到排水器内的水量。需要注意的是闸阀应用在排水器上容易出现积灰、腐蚀、阀引发排水器因水封不足被击穿的煤气泄漏事故都得.75板脱落等情况5 ,建议同步对排水器一次和二次阀进降低了劳动强度，同时规避了较大的煤气中毒事故行更换，改为不锈钢闸阀。风险，但日常中还需要结合实际运行情况，制定科学的点检周期及标准，确保装置的有效运行，避免排水架空煤气管道器中的水封高度不能达到安全标准而失去效果。5结论一次阀卧式煤气排水器自动补水装置的优点主要有以下几方面：1）安全稳定。该装置投运后，无论是由于工况变化，煤气中的冷凝水减少，还是因为环境温度升高冷凝水蒸发5 ，或是煤气管网末端冷凝水析出较少，P3溢流口检测中X排水口三次阀工P2排污手孔排污阀图1卧式排水器结构示意架空煤气管道一冷凝水接管一次阀接排二次阀水流方向球阀单向阀清污手孔DN150图2 卧式排水器自动补水装置示意4日常检查与维护新型卧式煤气排水器自动补水装置安装运用后，能最大程度上减少或杜绝人工频繁补水作业，不仅到有效遇制。2)使用维护方便。从开始投入使用直至出现故障离线检修，整个生产运行期间无需加水。3)作业人员无须频繁暴露在煤气中毒事故的风P1险中。由于补水管可以与自来水管连通，可以自动持续不断的向水封式补水管的内部补水，水封式补水管可以通过连通管与煤气排水器连通，即补水管可以向煤气排水器补水，使煤气排水器内始终保持有效的水封高度，从而实现自动化补水，无需作业人员手动补水。同时，水封式补水管与煤气管道之间可以形成水封差压，从而确保煤气管道中的煤气不WA底座座A底座单向阀会反向串漏至自动补水装置内。因此，可以避免发生作业人员在加水过程中煤气中毒的事故，并且实现自动化补水，避免发生因人操作失误、懒惰、麻痹、取巧等心理，不按期执行补水，造成煤气大面积泄漏的事故。参考文献1黄景发.煤气排水器的安全使用J.黑龙江冶金，2 0 14，3 4(2):49-50.2吴常自.煤气排水器危险因素及其应对策略初探.安全质量,2 0 16,12(11):2 2 0.3伍颖副，刘祖德，赵云胜.钢铁企业工作场所煤气泄漏扩水散规律的研究.中国安全科学学报，2 0 0 9，19（7)：14-19.管4AQ70122018,煤气排水器安全技术规程S.5王馨薇.不锈钢球阀在煤气排水器中的应用J.冶金动力,2 0 13(9):2 0-2 1.作者简介朱叶风（19 8 1一），男，注册安全工程师，主要从事冶金企业安全管理的相关工作。温和达（19 8 6 一)，男，注册安全工程师，主要从事冶金企业安全管理的相关工作。(收稿日期：2 0 2 3-0 2-15)