新技術(shù)在濟(jì)鋼煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)中的探索與應(yīng)用

濟(jì)南鋼鐵股份有限公司 張平 宋慧昌 王福源

濟(jì)南鋼鐵廠區(qū)內(nèi)有3萬m的架空煤氣管道，所輸送的介質(zhì)分別為高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣及混合煤氣，向煉鋼、煉鐵、冷熱扎等生產(chǎn)用戶輸送煤氣，管徑DN500~DN2 800不等。隨著廠區(qū)的擴(kuò)建及設(shè)備的更新?lián)Q代，部分煤氣管道的投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，膨脹器、排水器、甚至管道本身均存在一定的老化現(xiàn)象。另外伴隨著生產(chǎn)廠階段性爐料結(jié)構(gòu)的變化，一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)爐煤氣管道內(nèi)冷凝水呈酸性；焦?fàn)t煤氣焦油含量較高，焦?fàn)t煤氣管道排水器的清理頻次由3個(gè)月1次增加到15天1次；煤氣平衡階段性調(diào)整也會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)壓力的波動(dòng)，同時(shí)也會(huì)帶來排水器壓竄等事故的發(fā)生，這些問題均給廠區(qū)內(nèi)煤氣管網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來一定的威脅。針對(duì)這些問題我廠煤氣專業(yè)人員成立了攻關(guān)小組，逐個(gè)制定相應(yīng)的方案及解決措施，以保障生產(chǎn)安全和人身安全。

1 攻關(guān)內(nèi)容

1.1 管網(wǎng)老化嚴(yán)重、漏點(diǎn)頻繁出現(xiàn)

公司的煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)大都已運(yùn)行幾十年，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，尤其是爐料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，管網(wǎng)系統(tǒng)冷凝水成分發(fā)生變化，據(jù)化驗(yàn)結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)爐煤氣出現(xiàn)H2S含量等異?，F(xiàn)象，管網(wǎng)的老化、腐蝕現(xiàn)象加劇，潛在著相當(dāng)大的安全隱患；350 m3高爐區(qū)域部分管網(wǎng)由于工藝缺陷致使沖刷嚴(yán)重，不同程度的煤氣泄漏時(shí)有發(fā)生。為保障煤氣用戶的安全，避免造成直接經(jīng)濟(jì)損失，將損失降至最低，必須考慮管網(wǎng)系統(tǒng)不停運(yùn)的狀態(tài)下進(jìn)行解決管網(wǎng)的泄漏問題，延長(zhǎng)使用壽命。

1.2 補(bǔ)償器腐蝕嚴(yán)重

補(bǔ)償器作為調(diào)節(jié)管道脹縮量的設(shè)備，常用于架空煤氣管線中。濟(jì)鋼煤氣管網(wǎng)中多數(shù)使用自由復(fù)式不銹鋼波紋補(bǔ)償器，補(bǔ)償器直徑由DN500~DN2800不等，數(shù)量有300多只，這些波紋補(bǔ)償器材質(zhì)均采用316L厚度為0.5 mm。隨著這幾年生產(chǎn)負(fù)荷的逐步增大，特別是濟(jì)鋼新上1＃、2#、3#三臺(tái)1 750 m3大高爐以來，高爐煤氣管道中的補(bǔ)償器經(jīng)常出現(xiàn)漏點(diǎn)，發(fā)生波紋補(bǔ)償器失效的問題。由于煤氣管道屬于鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)大動(dòng)脈，每一條管線供多家生產(chǎn)用戶使用，因補(bǔ)償器發(fā)生漏點(diǎn)而停產(chǎn)檢修是不允許的，影響的經(jīng)濟(jì)效益不可估量。煤氣管線上的補(bǔ)償器一旦出現(xiàn)漏點(diǎn)，不僅僅給生產(chǎn)上帶來重大影響，而且會(huì)產(chǎn)生極大的安全隱患，不及時(shí)處理，可能引發(fā)大范圍泄漏煤氣，造成人員中毒或者著火等重大惡性事故的發(fā)生。補(bǔ)償器在煤氣管網(wǎng)中經(jīng)常出現(xiàn)因腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致泄露現(xiàn)象，必須考慮在線處理。因此現(xiàn)新建的管網(wǎng)工程中，需要尋求一種新型的補(bǔ)償器，可以緩解因電化學(xué)腐蝕造成波紋管的腐蝕。

1.3 無根部閥排水器的疏通、維護(hù)

煤氣管控中心承擔(dān)著總公司接近全部的排水器日常點(diǎn)檢與檢修工作，其中部分老管道由于工藝不合理，排水器下降管沒有根部閥，煤氣排水器下降管閥門(DN80/100)是一個(gè)易損耗的部件，在檢修作業(yè)中經(jīng)常遇到閥門閥板脫離、閥門關(guān)不嚴(yán)及定期更換的問題。另外在2008年10月份焦?fàn)t的爐料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化以后，焦?fàn)t煤氣焦油含量驟增，排水器及下降管堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重。部分沒有根部閥的排水器在更換時(shí)為了保證正常的生產(chǎn)，就需要帶壓更換損壞的閥門。由于更換時(shí)伴有大量的煤氣泄漏，工作人員的生命安全隨時(shí)受到威脅，煤氣管控中心針對(duì)這種情況制定出一套符合安全標(biāo)準(zhǔn)的帶壓更換排水器閥門的措施。

2 對(duì)策與實(shí)施

2.1 煤氣管道在線堵漏技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)時(shí)，在泄漏程度不太嚴(yán)重的情況下，可以制作專用的密封構(gòu)件進(jìn)行處理。通常補(bǔ)漏都是點(diǎn)漏或較小范圍的焊縫泄露，而緊急包焊大面積(包焊范圍超過 0.1 m2)腐蝕嚴(yán)重管道時(shí)，只能制作400×300 mm鋼板作為密封件進(jìn)行包焊，鋼板材質(zhì)為Q235B普碳鋼。為了保證施工時(shí)煤氣壓力不至太高，專門設(shè)置了DN50放散短管，短管設(shè)軟接，方便接膠管將煤氣引走，保證施焊可行及焊接人員的安全，見圖 1。焊接完畢后將膠管拆除，安裝絲堵或閥門即可。

圖1 密封件和堵漏示意

煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)大部分為較陳舊且經(jīng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)許多管線的點(diǎn)蝕嚴(yán)重，隨時(shí)有發(fā)生煤氣泄漏的可能性。我單位組織專業(yè)點(diǎn)檢隊(duì)伍進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，對(duì)腐蝕比較嚴(yán)重的管線進(jìn)行包焊處理。在此期間如發(fā)生煤氣泄漏事故，馬上進(jìn)行堵漏處理，此項(xiàng)堵漏技術(shù)是在長(zhǎng)期以來煤氣泄漏處理經(jīng)驗(yàn)上總結(jié)出來的，經(jīng)過近期的緊急處理發(fā)現(xiàn)效果理想。

2.2 補(bǔ)償器在線包焊技術(shù)的措施與應(yīng)用

由于煤氣管道內(nèi)流通介質(zhì)是高壓高溫煤氣，正常生產(chǎn)沒有停產(chǎn)更換機(jī)會(huì)，另外由于波紋補(bǔ)償器是不銹鋼材質(zhì)，無法進(jìn)行在線焊補(bǔ)，為了控制補(bǔ)償器漏點(diǎn)不再擴(kuò)大，確保煤氣管線不停產(chǎn)，采用補(bǔ)償器預(yù)知包覆處理方案。

根據(jù)以上對(duì)補(bǔ)償器出現(xiàn)漏點(diǎn)原因的分析，我們采取了以下改進(jìn)措施：

(1)更換波紋補(bǔ)償器材質(zhì)。為了避免以后波紋補(bǔ)償器被腐蝕出現(xiàn)漏點(diǎn)，對(duì)波紋補(bǔ)償器元件材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)，選取更能適合目前高爐煤氣介質(zhì)的材質(zhì)制作波紋補(bǔ)償器，以消除原波紋補(bǔ)償器存在的缺陷。目前制作不銹鋼波紋補(bǔ)償器通用的材質(zhì)是300系列不銹鋼和800系列。目前在大型石油化工、核裝置及航空航天設(shè)備中，為了滿足使用要求的抗腐蝕性能及力學(xué)性能，通常選用具有優(yōu)良耐腐蝕性能、較高強(qiáng)度和中等價(jià)格的Incoloy800合金作為高溫氣冷反應(yīng)堆蒸發(fā)器材料、煤氣發(fā)生器材料、石油化工的轉(zhuǎn)換管及裂解爐管材料、催化裂化裝置的波紋管材料，其工況條件與該補(bǔ)償器使用工況條件相當(dāng)。用耐蝕材料Incoloy800合金作為波紋補(bǔ)償器國(guó)內(nèi)外均有成熟經(jīng)驗(yàn)，是可行的。

(2)制作一個(gè)新的波紋補(bǔ)償器，直徑比包焊的補(bǔ)償器大40 mm，每一個(gè)預(yù)制件成整體波紋補(bǔ)償器然后根據(jù)直徑大小再分為三部分或者更多部分，這樣便于進(jìn)行包焊施工。根據(jù)我們的預(yù)制包焊波紋補(bǔ)償器的經(jīng)驗(yàn)，由于煤氣管道往往架設(shè)在管廊內(nèi)，施工空間狹小，為便于進(jìn)行施工焊接，建議補(bǔ)償器包焊時(shí)上下對(duì)接，這樣施工人員比較容易施工，施工質(zhì)量也得以保證。當(dāng)然，如果空間不允許也可以按各種傾斜度進(jìn)行補(bǔ)償器預(yù)制件的焊接。

(3)新建工程采用新型的防腐蝕波紋補(bǔ)償器，此種補(bǔ)償器含金屬鋅棒及配套設(shè)施，金屬鋅棒一端通過導(dǎo)線與不銹鋼膨脹節(jié)相連，其另一端置于管道介質(zhì)中，金屬鋅棒設(shè)在金屬鋅棒底座上，金屬鋅棒底座與套管相連，可以較好的解決波紋補(bǔ)償器防腐問題，且金屬鋅棒可隨時(shí)在生產(chǎn)過程中予以更換，防腐效果穩(wěn)定可靠，延長(zhǎng)了波紋補(bǔ)償器使用壽命，降低了成本，此類補(bǔ)償器已在濟(jì)鋼十一五項(xiàng)目煤氣管網(wǎng)中得到應(yīng)用。

2.3 在線更換下降管閥門

煤氣管控中心自行研制了一種可以快速、有效封堵下降管內(nèi)水和煤氣的工具，以保障設(shè)備的順利在線檢修及生產(chǎn)廠的安全生產(chǎn)。為了能夠既合理、高效地完成檢修任務(wù)，又能滿足安全要求，我廠根據(jù)以往帶壓更換排水器的經(jīng)驗(yàn)，自行研制了一套帶壓更換排水器專用工具，此工具的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 帶壓更換排水器專用工具示意

硬質(zhì)墊片為第一層密封措施，軟質(zhì)墊片為第二層密封措施，水封為第三層密封措施，水封密封措施是按照煤氣濕式柜水密封原理進(jìn)行的。在使用過程中，用千斤頂作底部支撐，既節(jié)約了人力資源，又有效的避免了由于人員支撐造成的人身傷害。

舉例說明其中的一種情況，2010年11月6日在檢修高電西8＃水封時(shí)，發(fā)現(xiàn)閥門關(guān)閉不嚴(yán)，使水封無法進(jìn)行清理，由于8＃水封溢水量較大，通過測(cè)量下降管的長(zhǎng)度和計(jì)算冷凝水溢水量堵塞下降管的時(shí)間，作業(yè)區(qū)決定更換水封閥門，在更換時(shí)先將閥門螺栓一個(gè)一個(gè)割換完畢，然后快速把損壞的閥門卸下來，再把自制專用工具迅速堵到下降管上，使下瀉水量降低，再快速地將新閥門連接到下降管上，然后再把自制專用工具從下降管中取出，之后迅速地關(guān)閉新閥門，最后連接上已經(jīng)清理好的水封，這樣利用這種工具做到既能保障安全生產(chǎn)又能使設(shè)備檢修安全順利進(jìn)行。

3 結(jié)束語

管網(wǎng)系統(tǒng)是濟(jì)鋼各生產(chǎn)系統(tǒng)的能源命脈，同時(shí)管網(wǎng)內(nèi)輸送的能源介質(zhì)又是有毒的煤氣，對(duì)于廠區(qū)內(nèi)數(shù)公里的管網(wǎng)系統(tǒng)，我們必須優(yōu)化管理、加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用，保障設(shè)備和人身的雙重安全。經(jīng)過煤氣管控中心干部職工的不斷實(shí)踐，部分新技術(shù)已經(jīng)在濟(jì)鋼管網(wǎng)系統(tǒng)中得以應(yīng)用，減少了職工的檢修維護(hù)力度和材料備件費(fèi)用的開支，效果顯著；同時(shí)也有部分新技術(shù)正處于開發(fā)、試用階段，我們的專業(yè)人員會(huì)不斷鉆研、不斷實(shí)踐，拓寬思路，發(fā)掘廣大干部職工的聰明才智，最大限度地為企業(yè)創(chuàng)造效益。