煤气输配设施出现积聚物的成因及对策

2022-09-10

一、引言

1. 发现的问题

最近几年, 大同矿区煤气厂外管网员工在日常巡检中, 有时会在机厂、和一路、忻州窑、永定庄等离煤气厂较远的煤气输配设施凝水缸、调压器上面, 发现白色或棕白色糊状或固体状结晶物, 闻之气味刺鼻, 触之有的还较硬, 积聚在管道内和阀口上, 造成调压器进口压力不足或居民灶前压力太大, 极大的影响到了居民的正常用气和使用安全。所以, 对此出现的现象, 不能掉以轻心, 必须查明原因, 找出解决办法, 才能保证供气安全。

2. 检查的情况

(1) 在对机厂路等调压器阀口堵塞后检查时, 发现结晶物附着位置在调压器阀口处, 这样会导致阀口关闭不严, 中压气体进入低压管道, 从而使居民家中灶前压力太高, 发生爆炸或中毒事故。

(2) 在对甘河桥等凝水井打开检查时, 发现结晶物附着位置在抽水管下部, 背着煤气的方向结晶物出现较多, 迎着煤气的方向结晶物出现较少。但由于凝水井位置一般较深, 管道深埋地下, 有结晶物出现时也很难发现, 只有调压器进口压力远低于出厂煤气压力时, 才应挖开管道, 进行处理。

经对比两个部位发现的结晶物, 发现其颜色、气味、形状基本一致, 因此可认定其为同一种物质。

二、形成原因分析

因为人工煤气是一种混合气体, 其组分相当复杂。煤气中有用的质量指标应符合现行国家标准《人工煤气》 (GB13612) 的规定, 这里我们不在重复说明。现主要将国家对人工煤气中有害成分的质量控制指标和我厂生产的煤气指标中几种易形成堵塞的物质作一分析比较: (见表一)

我们先对易形成的结晶物分析如下:

1. 萘结晶的形成。

当煤气在管道输送中, 随着距离的增加, 温度也逐渐降低, 这时煤气中的含萘量大于煤气温度相应的饱和含萘量时, 过饱和部分的气态萘会以结晶状态在紊流的地方析出, 积于管内而使管道流通面减少, 甚至堵死, 造成供气中断, 萘的堵塞又因焦油和灰尘的存在而加剧。

2. 水化物的形成。

碳氢化合物中的水分超过一定含量, 在一定温度、压力条件下, 水能与液相和气相的C1、C2、C3和C4生成结晶水化物CmHn·x H2O。 (见式1)

水化物在聚集状态下是白色的结晶体, 或带铁锈色, 依据它的生成条件, 一般水化物类似于冰或致密的雪, 水化物是不稳定的结合物, 在低压或高温的条件下易分解为气体和水。在湿气中形成水化物的主要条件是:压力及温度。次要条件是:含有杂质、高速、紊流、脉动、急剧转弯等因素。

而我厂煤气属于干馏煤气和水煤气混合物, 其成分中水分含量大, Cn Hm含量虽然不多, 其体积比也不足1%, 但由于发生堵塞的大都在距离气源厂较远处, 压力损耗大, 温度也降低, 且积聚大都发生在凝水缸出水管下部逆气体前进方向、调压器阀口紊流处, 满足了其形成的主要和次要条件, 所以有积聚物堆积堵塞。

3. 氮氧化物的形成。

煤气中的氮氧化物易与某些烃类聚合形成气态胶质, 也称NO胶质, 这类胶质易沉积于流速反流向变化的地方, 或附着于输气设备上, 引起各种故障。从煤气厂输出的煤气即使只有0.114g/m3的NO胶质, 在管道末端也会出现胶质的沉淀现象, 如达数十毫克时, 附着在调压器内, 将使调压器动作失灵, 造成不良后果。

由表一可以看出, 我厂煤气中焦油及其灰尘、氨、萘、硫化氢几种有害物质指标均高于国家标准, 所以极易形成堵塞物。

三、解决办法

从以上分析可以看出, 此类白色积聚物是一个复杂的混合物, 要想解决它, 最好办法是综合考虑, 一方面要加强生产管理, 加大巡检力度, 增加巡检次数, 及时清除附着物, 另一方面从工艺上来进行控制, 严格按操作规程进行。根据其形成机理和生成的条件建议从以下几方面加以考虑解决:

1. 由于干馏煤气中萘含量较多, 所以在生产上既要保证出厂煤气热值的同时, 也要合理调配干馏煤气和水煤气比例生产, 经过试验以干馏煤气与水煤气比例2:1较为合适。同时为了避免因焦油与灰尘的增多而导致的萘结晶的加剧, 也要加强对冷凝工段、电捕工段的严格管理, 使出厂煤气焦油与灰尘含量控制在小于10mg/m3。

2. 水合物的消除。根据其形成原理我们可知只要降低压力、升高温度、脱除水分即可解决, 但实际生产当中温度压力由于工艺的要求, 不可随意变换, 因此我们在气体中可加入使水化物分解的反应剂, 如甲醇、甘醇等即可。

3. 对于氮氧化物的脱除, 在生产当中只能加强对烟气的脱洗, 虽然国家对煤气中的氮氧化物没有明确的规定, 但也应尽量控制其在煤气中的含量不超0.114g/m3。

以上方法是从生产和工艺的角度来分析消除白色结晶物的方法。在实际巡检当中或遇紧急情况临时性处理时, 可采用以下方法:

1.发现调压器进口压力远低于出厂压力1.2kg/m3, 就说明凝水缸有物质积聚, 可采取临时灌热水的方法处理。如堵塞严重的话, 则必须挖开管道, 切除该堵塞管道。

2.发现调压器出口压力远超过120 mm水柱时, 达到450mm水柱, 就说明调压器阀口快堵塞了, 处理时如堆积物较厚而且发硬时, 可用铜起子轻轻撬起, 用棉纱沾出。

3.对发现有糊状物的凝水井应缩短抽水时间, 加大抽水力度。

摘要：大同矿区供居民使用的煤气是由同煤集团煤气厂生产的干馏煤气与水煤气的混合气, 有时由于生产工艺的变化, 在输配设施凝水缸和调压器中, 偶然出现白色结晶物, 既影响煤气正常运输送, 又影响居民用气安全。本文对其形成的原因进行了分析论证并提出了相应的解决办法。

关键词：混合煤气,结晶物,原因,解决办法