降低煤氣管網(wǎng)排水器水封溫度的措施

一、氣體燃料排放除了精煉鋼，大多數(shù)加熱爐和爐都采用煤加熱。氣體燃料在鞍鋼能源結(jié)構(gòu)中約占30%,其中自產(chǎn)高爐煤氣約118×108米3/年,焦?fàn)t煤氣約18.8×108米3/年,外購(gòu)天燃?xì)饧s2×108米3/年(1982年)。為了輸送這樣大量的氣體燃料,鞍鋼建成了龐大的管網(wǎng)系統(tǒng),僅屬于燃?xì)鈴S(chǎng)管理的煤氣管道總長(zhǎng)就達(dá)230000米,其中包括地面架空煤氣管道和地下煤氣管道。煤氣在輸氣管道中運(yùn)行時(shí),從清洗系統(tǒng)帶來(lái)的機(jī)械水和部分焦油、萘、粉塵等沉降出來(lái)。隨著管道的散熱作用,煤氣溫度逐步下降,煤氣中的飽和水氣冷凝分離出來(lái)。為了保證輸氣管網(wǎng)能長(zhǎng)期、安全、正常運(yùn)行,在輸氣管道上要設(shè)置冷凝水排除器,以排除從煤氣中分離出來(lái)的水和夾雜物。排水器設(shè)置在相連煤氣管段坡度匯合點(diǎn),在坡度不變的廠(chǎng)區(qū)管段上,排水器間距一般不超過(guò)200～300米,在廠(chǎng)區(qū)外也不超過(guò)500米。排水器的常規(guī)做法是用Dg3/4″～Dg1″水管給排水器連續(xù)補(bǔ)充水,以保證不冒煤氣,從而增加了生產(chǎn)費(fèi)用。因此,本文根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)測(cè),進(jìn)行連續(xù)自流式排水器停止補(bǔ)充給水的探討。二、排水器的布置地面中、低架空煤氣管道一般采用連續(xù)自流式排水器,其水封的有效高度,室內(nèi)為煤氣計(jì)算壓力加1000毫米,室外為煤氣計(jì)算壓力加500毫米。但距大型高壓高爐凈煤氣總管300米以?xún)?nèi)的廠(chǎng)區(qū)管道上的排水器,水封有效高度不小于3000毫米,以免高爐在由高壓轉(zhuǎn)常壓時(shí)排水器冒煤氣。排水器的構(gòu)造應(yīng)保證夏季或冬季都能安全可靠地排走雜質(zhì)和冷凝液,且制造簡(jiǎn)單,維修清理方便。排水器的數(shù)量和布置要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件來(lái)決定,主要條件是煤氣清洗質(zhì)量、氣候及煤氣管網(wǎng)的布置方式等。自流式排水器分高、低兩種。為保證安全生產(chǎn),傳統(tǒng)的做法是用Dg3/4″～Dg1″給水管,連續(xù)地向排水器內(nèi)補(bǔ)充給水,以保持排水器的滿(mǎn)流,不致冒煤氣。煤氣管道排出的冷凝水,都含有害物質(zhì),所以需經(jīng)過(guò)處理后才能向外排放或循環(huán)使用。燃?xì)鈴S(chǎng)所屬的煤氣管網(wǎng)的冷凝水排出器,每年需要補(bǔ)充新水二百多萬(wàn)噸。增加管網(wǎng)運(yùn)行生產(chǎn)管理費(fèi)十多萬(wàn)元,增加污水處理費(fèi)或環(huán)境污染費(fèi)20～60萬(wàn)元。煤氣本身含有的水分每時(shí)每刻都在冷凝并從煤氣中分離出來(lái),由排水器排出。能否利用煤氣管網(wǎng)中析出的冷凝水來(lái)保持排水器水封有效高度,可以用理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量加以驗(yàn)證。1.t1、t1、t3、b產(chǎn)品溫度變化煤氣管道冷凝水的理論排出量可用下式計(jì)算:Q=V(d1-d2)式中Q——煤氣冷凝水理論排出量,公斤/小時(shí);V——煤氣流量,103米3/小時(shí);由上式可以看出,冷凝水析出量Q與下列因素有關(guān)。(1)當(dāng)其他條件不變時(shí),與該管段煤氣的流量V成正比;(2)當(dāng)煤氣流量V不變時(shí),冷凝水析出量Q與濕含量差(d1-d2)成正比。而濕含量差又與下列因素有關(guān)。①濕含量差(d1-d2)與管段兩端煤氣溫度差(t1-t2)有關(guān),因?yàn)楦郀t煤氣、焦?fàn)t煤氣的凈化煤氣出口溫度t1在一定的系統(tǒng)中變化不大,因此,(t1-t2)之差主要取決于t2,而t2又取決于大氣溫度,管段所處的局部環(huán)境,管段的長(zhǎng)度等?，F(xiàn)將鞍鋼部分高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和混合煤氣用戶(hù)月平均溫度列于表1,2。同時(shí)(t1-t2)還與管段所處環(huán)境有關(guān),若朝陽(yáng)時(shí),(t1-t2)值就小,若背陽(yáng)時(shí),(t1-t2)值就大。當(dāng)通風(fēng)良好時(shí),管壁散熱快,煤氣溫度降就大,當(dāng)通風(fēng)不良時(shí),溫度降就小。(t1-t2)值與管段長(zhǎng)短有關(guān),管段愈長(zhǎng),(t1-t2)值就愈大,對(duì)應(yīng)的濕度降(d1-d2)值也愈大,因此排除的冷凝水就愈多。②濕含量差(d1-d2)與煤氣管段起始煤氣溫度有關(guān),無(wú)論是高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣,因?yàn)槟壳鞍颁摱际菨穹▋艋?含有飽和水蒸氣,因此,濕含量的多少與煤氣溫度有直接關(guān)系,它們之間不是簡(jiǎn)單的直線(xiàn)關(guān)系,而是曲線(xiàn)關(guān)系,見(jiàn)下圖。起始溫度愈高,曲線(xiàn)愈陡,不同溫度對(duì)應(yīng)濕含量差見(jiàn)表3。也就是說(shuō)煤氣中濕含量隨著凈化煤氣出口溫度的升高而迅速增加。高、焦?fàn)t煤氣凈化出口溫度又取決于凈化給水溫度和水單耗。在既定生產(chǎn)系統(tǒng)中,一般給水溫度和水單耗都比較穩(wěn)定,因此,對(duì)于某個(gè)凈化清洗系統(tǒng)出口煤氣的濕度變化不大(如表4)。高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)本身溫度變化不大,鞍山冬夏大氣溫差近60℃,而高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣的凈化煤氣出口溫度相差只有0.1～6.8℃(如表4)。從上述可以看出,在一定的生產(chǎn)系統(tǒng)中,管道的長(zhǎng)短已固定,凈化煤氣出口溫度變化不大,因此,冷凝水析出量的變化主要取決于管道煤氣通過(guò)的流量V的變化和大氣季節(jié)性溫差的變化,而溫差變化的影響尤甚。2.不同冷凝水產(chǎn)出量對(duì)比對(duì)鞍鋼一些具有代表性管道中的一些具有代表性的排水器,季節(jié)性變化及一天內(nèi)(24小時(shí))溫差變化,對(duì)其冷凝水析出量的影響進(jìn)行實(shí)地測(cè)定,結(jié)果列于表5,6。實(shí)測(cè)結(jié)果表明,無(wú)論何種煤氣,在同一管道中,距洗滌區(qū)域、化工回收區(qū)愈近,排水器的排水量就愈多,如東西φ1920高爐煤氣管道三個(gè)排水器的排水量為1200公斤/小時(shí)、1150公斤/小時(shí)、456公斤/小時(shí)。三、排水器運(yùn)行情況理論計(jì)算量與實(shí)測(cè)量基本吻合。如南北Φ2400煤氣管道中理論計(jì)算量冬天為1284公斤/小時(shí),夏天為624.6公斤/小時(shí);實(shí)測(cè)量冬天為1080公斤/小時(shí),夏天為540.0公斤/小時(shí),表明理論計(jì)算是可靠的,可用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)。即使?jié)窈孔畹偷囊欢谓範(fàn)t煤氣管道,在夏季管段溫差最小時(shí),其冷凝水排除量也足以保證維持排水器水封的有效高度。燃?xì)鈴S(chǎng)所屬的排水器中有五十多個(gè)高爐、焦?fàn)t、混合煤氣管道排水器,由于種種原因,補(bǔ)充給水的水源斷絕,多年沒(méi)有補(bǔ)充給水,也一直安全運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上,于1981年春天又選了一些具有代表性的排水器,對(duì)排水量進(jìn)行實(shí)地測(cè)量(表5,6),其排水量都比較大,如:4.6～660公斤/小時(shí),足以保證排水器水封的有效高度。為安全可靠起見(jiàn),于1981年6月15日起,對(duì)管道車(chē)間所屬的152個(gè)低壓排水器和洗滌車(chē)間所屬的二十多個(gè)高壓排水器,停止補(bǔ)充給水,到現(xiàn)在已連續(xù)運(yùn)行了29個(gè)月,從1982年9月份起,又將229個(gè)排水器(除日偽遺留的七個(gè)外)中的222個(gè)停止了補(bǔ)充給水。經(jīng)過(guò)春、夏、秋、冬四季大氣溫度變化的考驗(yàn),一直安全運(yùn)行。據(jù)了解,首鋼焦?fàn)t煤氣管道排水器,從1957年開(kāi)始就不補(bǔ)充給水,本鋼焦?fàn)t煤氣管道排水器,設(shè)計(jì)時(shí)就不給水。但多數(shù)鋼廠(chǎng)是給補(bǔ)充水的,鞍鋼歷來(lái)對(duì)每個(gè)排水器補(bǔ)充給水量為0.96噸/小時(shí)。據(jù)有關(guān)資料介紹,直到現(xiàn)在,蘇聯(lián)的煤氣管道排水器仍然在補(bǔ)充給水,而日本已經(jīng)不再補(bǔ)充給水了。日本為我國(guó)寶鋼設(shè)計(jì)的煤氣管道排水器就不補(bǔ)充給水,只是在第一次用或清掃后用槽車(chē)注水至滿(mǎn)流為止。綜上所述,無(wú)論是理論計(jì)算還是國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐,都表明停止架空煤氣管道中高、低壓排水器補(bǔ)充給水是完全可行的,這樣,燃?xì)鈴S(chǎng)每年不僅可節(jié)約用水二百多萬(wàn)噸,節(jié)約水費(fèi)十多萬(wàn)元,而且還可減少環(huán)境污染費(fèi)20～60萬(wàn)元,同時(shí)在節(jié)能上也具有實(shí)際意義。四、增設(shè)放散管d1d2——管段起點(diǎn)和終點(diǎn)對(duì)應(yīng)于煤氣溫度t1t2的煤氣濕含量,公斤/千立方米。1.建立貯氣柜,穩(wěn)定管網(wǎng)壓力。建立大型貯氣柜,當(dāng)煤氣臨時(shí)過(guò)剩時(shí),可以及時(shí)進(jìn)柜貯存。當(dāng)煤氣不足,壓力低時(shí),可及時(shí)從柜中取出,以減少由于煤氣短期過(guò)剩而放散的損失并且穩(wěn)定煤氣管網(wǎng)壓力。2.設(shè)置安全放散管。為確保停水后煤氣管網(wǎng)安全運(yùn)行,可在煤氣管網(wǎng)各系統(tǒng)設(shè)置煤氣壓力安全放散管,以避免管網(wǎng)壓力突然性的猛烈串動(dòng),造成突然大量失水而冒煤氣?，F(xiàn)在高爐煤氣的低壓系統(tǒng)已有三個(gè)Φ1200自動(dòng)放散管,分別安裝在一洗