煤氣水封的原理、應(yīng)用形式及安裝方式

王湛

[摘 要]煤氣水封被廣泛應(yīng)用在產(chǎn)生及使用煤氣的工業(yè)企業(yè)中，本文對(duì)煤氣水封的原理、應(yīng)用形式、安裝方式作了詳細(xì)說(shuō)明。

[關(guān)鍵詞]煤氣水封；原理；應(yīng)用形式；安裝方式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.15.173

1 煤氣水封的原理

煤氣水封的原理是利用水的靜壓力阻止煤氣流動(dòng)的裝置，煤氣水封的作用有三種：①用于煤氣管道排出管道中積存的冷凝水；②用于煤氣管道切斷；③用于煤氣逆止。

2 煤氣水封的應(yīng)用形式

煤氣水封的應(yīng)用形式包括如下三大類。

2.1 煤氣管道冷凝水排水器

焦化廠產(chǎn)出的焦?fàn)t煤氣、鋼鐵廠產(chǎn)出的高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣及煤制氣裝置產(chǎn)生的煤氣中均含有較多的水，管道中的積水會(huì)增加管道支架荷重并減小管道的流通面積，影響煤氣輸送，因此需要及時(shí)排出管道中的積水，為使管道能隨時(shí)排出積水且不泄漏煤氣就需要使用煤氣管道排水器。煤氣管道送氣前先將排水器中注滿水，當(dāng)看到排水器溢流水口有水連續(xù)排出時(shí)就證明排水器中已注滿水，排水器可投入使用。煤氣管道中的積水通過(guò)管道底部的垂直排水管道流入排水器，煤氣也同時(shí)進(jìn)入排水器，由于煤氣壓力低于排水器中水的靜壓力，煤氣將被排水器中的水柱擋住，不能再向前流動(dòng)，這就是所說(shuō)的“水封”。煤氣管道中的積水流入排水器后將通過(guò)溢流管道排出。根據(jù)《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》GB 6222—2005的規(guī)定排水器的水封高度需要至少大于煤氣壓力500mm H2O。

煤氣排水器在使用時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：①排水器通入煤氣前必須注滿水，②為防止排水器缺水，需要給排水器連續(xù)補(bǔ)水。

為適應(yīng)各種壓力的煤氣管道，排水器也分為低壓及高壓排水器，低壓排水器為單級(jí)，高壓排水器為多級(jí)，級(jí)是水柱的含義，多級(jí)就是多個(gè)水柱。只要多個(gè)水柱的累計(jì)高度大于煤氣壓力就能阻止煤氣泄漏。煤氣管道排水器廣泛應(yīng)用在冶金、焦化企業(yè)內(nèi)，在選型正確及使用正確的情況下，排水器是很安全的。圖1是一種立式高壓?jiǎn)喂芘潘鞯钠室晥D。

圖1 立式高壓?jiǎn)喂芘潘髌室?/p>

2.2 煤氣管道切斷

煤氣管道切斷可以使用蝶閥、盲板閥或盲板，公稱直徑大于600mm的煤氣需要使用電動(dòng)蝶閥及電動(dòng)盲板閥。由于鋼鐵企業(yè)內(nèi)的煤氣管道管徑往往很大，很多超過(guò)2000mm，大直徑煤氣管道上的電動(dòng)蝶閥和電動(dòng)盲板閥價(jià)格很高，單個(gè)閥門的價(jià)格在十幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)元，對(duì)企業(yè)是一筆很大的投資。而煤氣管道的切斷除了可以用閥門外還可以用水封。水封設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，用水作為切斷介質(zhì)，不使用電力，無(wú)動(dòng)力消耗，因此水封切斷設(shè)備具有安全可靠且投資低的優(yōu)點(diǎn)。水封切斷設(shè)備包括U形水封、三通水封閥、水封逆止閥等。以下列出幾種典型的切斷水封。

2.2.1 U形水封

U形水封廣泛應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)內(nèi)的煤氣主管道上，U形水封往往應(yīng)用在蝶閥的后面，注水后可實(shí)現(xiàn)可靠切斷煤氣。由于煤氣管道正常通氣時(shí)，U形水封的底部會(huì)積水，因而需要在底部安裝一個(gè)排水器，用于排出煤氣管道底部的積水。圖2是一種U形水封的立面圖。

圖2 U形水封立面

2.2.2 三通水封閥

三通水封閥有左、中、右三個(gè)煤氣管道接口，中間接口為進(jìn)氣管口，左右兩個(gè)為出氣管口，水封閥閥體分為左右兩個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)水室，可分別注水切斷左右兩根煤氣管道。圖3是一種三通水封閥的立面圖。

圖3 三通水封閥立面

2.2.3 水封逆止閥

水封逆止閥目前被廣泛應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼一次除塵風(fēng)機(jī)房風(fēng)機(jī)后回收煤氣管道上，水封逆止閥閥體內(nèi)注水后，通過(guò)月形閥板的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制煤氣的流動(dòng)。月形閥板靠氣缸驅(qū)動(dòng)，當(dāng)月形閥板水平浸入水中后，為閥門關(guān)閉狀態(tài)，閥前煤氣不能過(guò)閥，閥后煤氣不能返回閥前。當(dāng)月形閥板垂直浸入水中后，為閥門打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)煤氣可不受阻擋快速通過(guò)閥門。水封逆止閥相對(duì)電動(dòng)盲板閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣缸驅(qū)動(dòng)月形閥板開(kāi)閉迅速，且適合頻繁開(kāi)閉。圖4為水封逆止閥的立面圖。

圖4 水封逆止閥立面

2.2.4 收集冷凝水

由于水封切斷設(shè)備安裝在煤氣管道的底部，在煤氣流通不需要切斷時(shí)可以收集煤氣管道中的冷凝水，作為排水器使用，在需要切斷時(shí)再注水用以切斷煤氣流動(dòng)。圖5為一種典型的水封切斷排水器立面圖。

圖5 水封切斷排水器立面

2.3 煤氣逆止

煤氣逆止的含義是讓煤氣單向流動(dòng)，即通過(guò)水封阻止煤氣反向流動(dòng)。這種作用是閥門不能實(shí)現(xiàn)的。如煤氣柜進(jìn)出口水封。這種水封的煤氣進(jìn)氣管的下部少量插入水槽中，而煤氣出口管高于水槽液面。由于進(jìn)氣管插入水槽的深度低于煤氣壓力，這樣煤氣可以沖過(guò)水槽進(jìn)入出氣管，但出氣管中的煤氣受到水槽液面的阻隔不能進(jìn)入進(jìn)氣管中，這樣煤氣只能單向流動(dòng)，而不能反向流動(dòng)，從而保證了進(jìn)入煤氣柜的煤氣不能返回管道中。更加方便的是當(dāng)提高水槽液面高度使得進(jìn)氣管插入水槽的深度大于煤氣壓力時(shí)煤氣逆止水封又可作為煤氣切斷水封使用。當(dāng)然根據(jù)《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》要求，煤氣進(jìn)氣管插入水槽的深度要比煤氣壓力高500mm H2O。圖6是一種氣柜進(jìn)出口水封。

圖6 氣柜進(jìn)出口水封立面

3 煤氣水封的安裝方式

煤氣水封的安裝方式也是多種多樣的，有放在地面上的，也有架空式及埋地式的。以下分別說(shuō)明。

3.1 放在地面上

放在地面上的煤氣排水器又分為立式和臥式，立式排水器見(jiàn)圖1，圖7為一種臥式排水器。

圖7 臥式排水器立面

3.2 架空式

圖8便是一種架空式的煤氣排水器，此架空排水器放在四條腿的支架上，排水箱底高度約為2.5米，排水箱分為左右兩部分。左部分是四級(jí)水封，右部分是儲(chǔ)水箱，煤氣管道中排出的水儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱中，儲(chǔ)水箱下部側(cè)壁上設(shè)有放水管，管上設(shè)切斷閘閥，打開(kāi)閘閥箱中的積水便可自動(dòng)流入水車中，水車定期過(guò)來(lái)將積水運(yùn)走。這種架空的煤氣管道排水器特別適合于收集有毒排水，如焦?fàn)t煤氣及發(fā)生爐煤氣管道的排水都是有毒的。架空排水箱替代了地下混凝土結(jié)構(gòu)的集水坑，不存在有毒水通過(guò)集水坑裂縫滲入地下的問(wèn)題，因此非常安全環(huán)保。

圖8 儲(chǔ)水箱式煤氣管道排水器

3.3 埋地式

圖9是一種埋地式切斷水封的立面圖。煤氣流通時(shí)，水封箱中不注水，煤氣繞過(guò)固定在水封箱上部的擋板后去往下游，需要切斷煤氣時(shí)，通過(guò)進(jìn)水管向水封箱中注水，當(dāng)水沒(méi)過(guò)埋地煤氣管道底面時(shí)，停止注水，此時(shí)上游煤氣已被水封切斷；當(dāng)水封箱中的水從抽水管抽出后，上游煤氣又可以流向下游。

圖9 埋地式切斷水封立面

4 結(jié) 論

煤氣水封具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資低、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，本文列出了一些正在應(yīng)用的煤氣水封，通過(guò)分析說(shuō)明，希望能夠引導(dǎo)從事煤氣水封設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的單位及設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)出更多形式的煤氣水封，更加靈活地應(yīng)用煤氣水封，為煤氣系統(tǒng)的安全生產(chǎn)及降低設(shè)備投資做出貢獻(xiàn)。