CN108591833B - 一种可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器 - Google Patents

Abstract

一种可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，属于煤气管道安全设备技术领域，用于在煤气压力波动时避免煤气脱水器发生煤气泄漏。其技术方案是：脱水器本体的落水室和增压室之间的连通管的竖管为变径管，浮子式水位控制指示器和浮球式水位计的上部分别安装在脱水器本体的顶面上，浮子式水位控制指示器的下部与变径管配合连接，两个浮球式水位计的下部分别位于落水室和增压室中，溢流控制阀安装在溢流管上，报警装置安装在脱水器本体的顶面上。本发明结构简单、工作稳定、自动化程度高，在煤气管道压力剧烈波动时能够自动防止脱水器本身发生失水，有效地防止了出现因脱水器失水造成的煤气泄漏，消除了煤气管道在煤气输送过程中的安全隐患。

Description

一种可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器

技术领域

本发明涉及一种在煤气压力波动时可以防止煤气脱水器发生煤气泄漏的水封式煤气脱水器，属于煤气管道安全设备技术领域。

背景技术

煤气输送管道是冶金企业的重要设施，在煤气管道中安装有水封式煤气脱水器，传统的水封式煤气脱水器具有结构简单、物美价廉、维护量小的特点，在冶金行业得以大量应用。对于相对简单，不易发生压力波动的煤气管道系统，传统的水封式煤气脱水器相对安全，但对于多用户，工况复杂，易发生压力波动的煤气管网系统，传统的水封式煤气脱水器因其结构上的缺陷就较易发生煤气泄漏事故。

传统三室水封式脱水器分为落水室、增压室、溢流室三个部分。落水室通过落水管与煤气管道直接连通，在气体输送过程中，夹带的水分沉积在管道底部，会逐渐经落水管下降落入脱水器落水室内；增压室和落水室间，溢流室和增压室间分别通过连通管连通，三室共同构成脱水器的水封系统。

传统的水封式煤气脱水器存在的问题主要有两个，一是当管网出现压力波动时有击穿风险，二是因其全封闭结构，导致设备状态不易判断。

以当管道内煤气压力出现波动时，落水室内水面随之波动，部分水流入增压室，同时气流又不断将水带出落水室，使落水室内实际水封高度小于落水室的水柱理论高度H，同理将导致增压室内水封最大高度不足H，而脱水器内的水在压力波动作用下会由溢流室溢流管逐步排出脱水器外，这个过程叫脱水器失水。对于多用户的复杂管网，阀门的启闭、用气点的增减、间歇性用气、压缩机的开停等多种原因都会造成管网煤气压力波动，这几乎是无可避免的，此时有以下两种情况：

一种情况是管道内压力波动不够剧烈，不足以造成脱水器内水封大量失水，或者波动时间较短，在脱水器水封大量失水前波动既已结束，在这种情况下，待压力波动平息后，脱水器内各室的整体水封高度仍可封住管道内煤气，所失去的水会由煤气管道内的水经落水管进入落水室缓慢回补，最终达到平衡。这种情况是小泄漏状态，表现为煤气由脱水器溢流管间歇性部分泄漏，水封未被完全击穿。

另一种情况是管道内压力波动足够剧烈，或者持续时间足够长，当脱水器内的水被大量带出后，最终会导致脱水器内各室水封整体高度小于管道内煤气压力，无法再封住管道内煤气，造成即便压力波动停止，管道内煤气也会通过脱水器大量排出的大泄漏事故。

传统水封式煤气脱水器的另一个主要缺点是因为其是整体密闭的结构，点检巡检人员只能根据溢流情况，溢流室水位对水封工作状态进行简单判断，而无法准确知道落水室、增压室水位，所以难以及时发现并排除隐患。尤其是对于长期使用后的脱水器，因腐蚀造成内部隔板穿孔这类即隐蔽，外观上很难发现，又有较大危险性的隐患，很难做到提前预知，及时排除。

由于传统的水封式煤气脱水器存在以上缺点，使得煤气管道在输送煤气过程中有发生泄漏的可能，具有一定的安全隐患，十分有必要进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，这种水封式煤气脱水器在煤气管道压力剧烈波动时能够自动防止脱水器本身发生失水，有效防止出现因脱水器失水造成的煤气泄漏，消除煤气管道在煤气输送过程中的安全隐患。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，它的脱水器本体内有落水室、增压室、溢流室，落水室通过落水管与煤气管道相连通，落水室和增压室之间、增压室和溢流室之间分别通过连通管相连通，溢流室上部有溢流管与外部相连通，其改进之处是，落水室和增压室之间的连通管的竖管为变径管，它还增加了浮子式水位控制器、浮球式水位计、溢流控制阀和报警装置，浮子式水位控制指示器和浮球式水位计的上部分别安装在脱水器本体的顶面上，浮子式水位控制指示器的下部与变径管配合连接，两个浮球式水位计的下部分别位于落水室和增压室中，溢流控制阀安装在溢流管上，报警装置安装在脱水器本体的顶面上。

上述可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，所述落水室和增压室之间的连通管的竖管为变径管，变径管由两段直管和中间的倒置圆台形状套管组成，上部的直管直径大于下部的直管直径，中间的倒置圆台形状套管的两端分别与上部直管的下端和下部直管的上端相连接。

上述可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，所述浮子式水位控制指示器由指示套管、滑动杆和空心浮子组成，指示套管为顶端封闭的耐压玻璃管，指示套管沿着长度方向有刻度，指示套管垂直放置，指示套管的上部外壁与脱水器本体的顶面固定连接，指示套管的下部从脱水器本体的顶面上伸入增压室，指示套管的下端与落水室和增压室之间的连通管的竖管上端相连通并固定，滑动杆和空心浮子位于落水室和增压室之间的连通管的竖管的上部直管内，滑动杆的上端从指示套管的下端插入，空心浮子连接在滑动杆的下端，滑动杆的外壁与指示套管的内壁为滑动配合，空心浮子的圆周表面为倒置的圆台形状，空心浮子的圆周表面与落水室和增压室之间的连通管的竖管中部的倒置圆台形状套管的内表面紧密配合。

上述可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，所述浮球式水位计由水位指示管、连接杆和空心浮球组成，水位指示管为顶端封闭的耐压玻璃管，水位指示管沿着长度方向有刻度，水位指示管垂直放置，水位指示管的上部外壁与脱水器本体的顶面固定连接，水位指示管的下部从脱水器本体的顶面上伸入落水室或增压室内，连接杆的上端从水位指示管的下端插入，空心浮球连接在连接杆的下端，连接杆的外壁与水位指示管的内壁为滑动配合，空心浮球漂浮在落水室或增压室的水面上。

本发明的有益效果是：

本发明的传统水封式脱水器的基础上进行改造。将连通落水室和增压室的连通管的竖管中部改为变径管，并在竖管内安装浮子式水位控制指示器，在管网压力波动时通过浮子式水位控制指示器的空心浮子与变径管配合自动封闭连通管，防止脱水器失水；在落水室、增压室中增加浮球式水位计，可直观显示各室水位；在溢流管上安装溢流控制阀，控制脱水器工作状态；增加声光报警装置，提醒维护人员及时处理设备隐患。

本发明结构简单、工作稳定、自动化程度高，完美解决了传统水封式脱水器在管网压力波动时易击穿、维护人员难于判断设备状态的两大缺点，在煤气管道压力剧烈波动时能够自动防止脱水器本身发生失水，有效防止出现因脱水器失水造成的煤气泄漏，消除煤气管道在煤气输送过程中的安全隐患，大幅度地提高了设备的安全性能。本发明也适用于其他各类低压气体管道脱水，用途广泛。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的整体结构的正视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是图4的C-C剖视图；

图6是图3的D-D剖视图；

图7是浮子式水位控制器的正视图；

图8是图7的剖视图；

图9是浮球式水位计的正视图；

图10是图9的剖视图。

图中标记如下：脱水器本体1、落水室2、增压室3、溢流室4、落水管5、连通管6、溢流管7、检查排污口8、浮子式水位控制器9、浮球式水位计10、溢流控制阀11、报警装置12、变径管13、圆台形状套管14、指示套管15、滑动杆16、空心浮子17、水位指示管18、连接杆19、空心浮球20。

具体实施方式

本发明的脱水器本体1与传统的水封式煤气脱水器的结构基本相同，脱水器本体1由落水室2、增压室3、溢流室4、落水管5、连通管6、溢流管7、检查排污口8组成。

图1-6显示，脱水器本体1外壳为圆筒形，上下封闭，中间由T型隔板分割为落水室2、增压室3、溢流室4三个部分，落水室2通过落水管5与煤气管道直接连通，在气体输送过程中，夹带的水分沉积在管道底部，会逐渐经落水管5下降落入落水室2内，落水室2与增压室3之间、增压室3与溢流室4之间分别由倒L型的连通管6连通，三室共同构成脱水器本体1的水封系统。落水管5底端在脱水器本体1内的上下位置与各连通管6的竖管底端位于同一水平面，三室之间的连通管6的竖管部分高度相同，连通管6的横管在隔板上的开孔位置、溢流管7在脱水器本体1外壳上的开孔位置均在同一水平面上。落水室2、增压室3、溢流室4下部均开有检查排污口8，由带法兰的密封盖密封，上部均开有注水排气孔，由带丝扣的管帽密封。

图1、4显示，落水室2和增压室3之间的连通管6的竖管为变径管13，变径管13由两段直管和中间的倒置圆台形状套管14组成，上部的直管直径大于下部的直管直径，中间的倒置圆台形状套管14的两端分别与上部直管的下端和下部直管的上端相连接。变径管13的作用是与浮子式水位控制器9配合，在必要时自动封闭落水室2和增压室3之间的连通管6，使落水室2的水不能流入增压室3，进而防止脱水器失水。

图1-6显示，本发明增加了浮子式水位控制器9、浮球式水位计10、溢流控制阀11和报警装置12。浮子式水位控制指示器9和两个浮球式水位计10的上部分别安装在脱水器本体1的顶面上，浮子式水位控制指示器9的下部与变径管13配合连接，两个浮球式水位计10的下部分别位于落水室2和增压室3中，溢流控制阀11安装在溢流管7上，报警装置12安装在脱水器本体1的顶面上。

图1、2、4、7、8显示，浮子式水位控制指示器9由指示套管15、滑动杆16和空心浮子17组成。指示套管15中间是耐压玻璃管，玻璃管上沿着长度方向有刻度，指示套管15上端用金属帽密封，下端是上、下分别带凸沿的金属短管结构，上面的凸沿固定在脱水器本体1的顶面上，下面的凸沿固定在落水室2与增压室3之间的连通管6的横管上，使指示套管15下端与落水室2和增压室3之间的连通管6的竖管上端相连通并固定，而指示套管15与脱水器本体1的腔体并不连通。

图1、2、4、7、8显示，滑动杆16和空心浮子17位于落水室2和增压室3之间的连通管的竖管的上部直管内，滑动杆16的上端从指示套管15的下端插入，空心浮子17连接在滑动杆16的下端，滑动杆16的外壁与指示套管15的内壁为滑动配合。空心浮子17为不锈钢空心结构，空心浮子17的圆周表面为倒置的圆台形状，空心浮子17的圆周表面与变径管13的倒置圆台形状套管14内表面紧密配合，共同构成连通管的截断装置。空心浮子17借助浮力浮于水面上，随水位变化上下浮动，滑动杆16的上端可以通过指示套管15的刻度指示空心浮子17位置及连通管6内水位变化。在水位下降到一定位置时，空心浮子17落入变径管13的倒置圆台形状套管14内，将连通管6自动封闭。在设计时，变径管13的倒置圆台形状套管14的高低位置通过计算确定，其位置决定了本发明能够允许的最大压力波动值。

图1、2、5、9、10显示，浮球式水位计10由水位指示管18、连接杆19和空心浮球20组成。水位指示管18的主体是中间的耐压玻璃管，耐压玻璃管沿着长度方向有刻度，水位指示管18的上端用金属帽密封，水位指示管18的下端是带凸沿的管状结构，凸沿固定在脱水器本体1的顶面上。水位指示管18的下部从脱水器本体1的顶面上伸入落水室2或增压室3内，连接杆19的上端从水位指示管18的下端插入，空心浮球20连接在连接杆19的下端，连接杆19的外壁与水位指示管18的内壁为滑动配合。空心浮球20漂浮在落水室2或增压室3的水面上，空心浮球20随水位上下浮动时，连接杆20上端通过水位指示管18的刻度指示落水室2或增压室3内的水位变化。

图1、2显示，溢流控制阀11安装在溢流管7上，如短期内管网内压力波动无法消除，可关闭溢流管7上的溢流控制阀11，使脱水器处于定时排水工作状态，结合水位指示，人工进行定时排水作业。一旦溢流控制阀11关闭，则脱水器内部与大气隔离，处于憋压状态，只能通过手动打开溢流控制阀11进行排水。也可以安装电动阀门，并与声光报警信号连锁，设定阀门启闭水位，实现自动开阀排水。

图1、2显示，报警装置12为声光报警装置，作为一个独立部分安装在脱水器本体1的顶面上，报警装置12可在水位过高或过低时、有煤气泄漏时通过声光报警提醒维护人员及时处理设备异常状态，防止人为原因出现疏漏。

本发明的工作过程为：

正常工作状态，本发明与传统水封式脱水器相同。

当管网压力波动超过预设的最大值时，浮子式水位控制指示器9下部的空心浮子17随水位下降，与变径管13的倒置圆台形状套管14内表面紧密贴合，从而截断落水室2与增压室3间的连通，避免脱水器因压力波动失水，造成水封击穿泄漏。

管网压力波动停止后，缓慢回补的水量使水位升高，浮子式水位控制指示器9下部的空心浮子17随连通管6竖管内水位升高而上浮，恢复落水室2与增压室3间的连通状态，从而恢复自动排水。

溢流控制阀11开启时，脱水器处于自动排水状态，与传统水封式脱水器相同。溢流控制阀11关闭后，脱水器处于定时排水状态，不再有自动排水功能。定时排水状态可用于应对一段时间内管网压力频繁波动的情况或某些特殊要求工况。

通过落水室2水位，增压室3水位，浮子式水位控制指示器9位置，溢流室4溢流情况联合判断脱水器状态的方法为：

a、落水室2水位低于正常值，浮子式水位控制指示器9处于关闭位置，说明有压力波动发生，且波动压力高于预设的最大值。

b、落水室2水位低于正常值，浮子式水位控制指示器9处于开启位置，说明有压力波动发生，且波动压力低于预设的最大值或小幅波动停止后浮子已自动复位。

c、已知的压力波动情况结束后，可根据落水量多少和落水室2、增压室3实际水位评估确定是等待管道落水回补还是需要人工补水。

d、发生压力波动时，如浮子式水位控制指示器9已处于关闭状态，落水室2水位与增压室3水位仍有关联波动，说明落水室2与增压室3间有腐蚀穿孔，应立即停用检修或更换。

e、无压力波动时，落水室2水位严重低于正常值，且与浮子式水位控制指示器9指示水位同步下降时，应立即停用检查落水室2与增压室3间隔板是否有腐蚀穿孔情况。

f、无压力波动时，落水室2水位正常，溢流室4正常溢流，增压室3水位偏低，立即停用检查溢流室4与增压室3间隔板是否有腐蚀穿孔情况。

g、无压力波动时，落水室2水位严重低于正常值、增压室3水位正常，浮子式水位控制指示器9指示正常，溢流室4大量溢流，立即停用检查溢流室4与落水室2间隔板是否有腐蚀穿孔情况。

h、无压力波动时，落水室2水位高于正常值，浮子式水位控制指示器9处于关闭位置，增压室3水位正常，溢流室4不溢流，说明浮子式水位控制指示器9的下部的空心浮子17和变径管13未能自动分离，应及时对空心浮子17和变径管13进行清洗，防止污物粘连。

以上只是部分工况判断方法，实际运行中具体情况千差万别，需根据实际情况判断，声光报警装置12可选择与重点工况连锁或仅简单与预设水位连锁，都可以达到报警效果和目的。

Claims (2)

1.一种可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，它的脱水器本体（1）内有落水室（2）、增压室（3）、溢流室（4），落水室（2）通过落水管（5）与煤气管道相连通，落水室（2）和增压室（3）之间、增压室（3）和溢流室（4）之间分别通过连通管（6）相连通，溢流室（4）上部有溢流管（7）与外部相连通，其特征在于：落水室（2）和增压室（3）之间的连通管（6）的竖管为变径管（13），它还增加了浮子式水位控制器（9）、浮球式水位计（10）、溢流控制阀（11）和报警装置（12），浮子式水位控制器（9）和浮球式水位计（10）的上部分别安装在脱水器本体（1）的顶面上，浮子式水位控制器（9）的下部与变径管（13）配合连接，两个浮球式水位计（10）的下部分别位于落水室（2）和增压室（3）中，溢流控制阀（11）安装在溢流管（7）上，报警装置（12）安装在脱水器本体（1）的顶面上；

所述落水室（2）和增压室（3）之间的连通管（6）的竖管为变径管（13），变径管（13）由两段直管和中间的倒置圆台形状套管（14）组成，上部的直管直径大于下部的直管直径，中间的倒置圆台形状套管（14）的两端分别与上部直管的下端和下部直管的上端相连接；

所述浮子式水位控制器（9）由指示套管（15）、滑动杆（16）和空心浮子（17）组成，指示套管（15）为顶端封闭的耐压玻璃管，指示套管（15）沿着长度方向有刻度，指示套管（15）垂直放置，指示套管（15）的上部外壁与脱水器本体（1）的顶面固定连接，指示套管（15）的下部从脱水器本体（1）的顶面上伸入增压室（3），指示套管（15）的下端与落水室（2）和增压室（3）之间的连通管（6）的竖管上端相连通并固定，滑动杆（16）和空心浮子（17）位于落水室（2）和增压室（3）之间的连通管（6）的竖管的上部直管内，滑动杆（16）的上端从指示套管（15）的下端插入，空心浮子（17）连接在滑动杆（16）的下端，滑动杆（16）的外壁与指示套管（15）的内壁为滑动配合，空心浮子（17）的圆周表面为倒置的圆台形状，空心浮子（17）的圆周表面与落水室（2）和增压室（3）之间的连通管（6）的竖管中部的倒置圆台形状套管（14）的内表面紧密配合。

2.根据权利要求1所述的可以防止煤气泄漏的水封式煤气脱水器，其特征在于：所述浮球式水位计（10）由水位指示管（18）、连接杆（19）和空心浮球（20）组成，水位指示管（18）为顶端封闭的耐压玻璃管，水位指示管（18）沿着长度方向有刻度，水位指示管（18）垂直放置，水位指示管（18）的上部外壁与脱水器本体（1）的顶面固定连接，水位指示管（18）的下部从脱水器本体（1）的顶面伸入落水室（2）或增压室（3）内，连接杆（19）的上端从水位指示管（18）的下端插入，空心浮球（20）连接在连接杆（19）的下端，连接杆（19）的外壁与水位指示管（18）的内壁为滑动配合，空心浮球（20）漂浮在落水室（2）或增压室（3）的水面上。

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