卷帘密封型干式气柜的开发与研制
2015/10/23 10:56:51 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
0 引言
北京钢铁设计研究总院从 1980 年起开发活塞式正多边形稀油密封干式气柜 (国际上称 M .A .N 型)。第一台 2 万 m3的该型气柜建于辽宁本溪北台钢铁厂, 贮存高炉煤气 。全部采用国产设备 、材料。于 1984 年 4 月顺利投产 。当年 9 月由冶金部和船舶总公司联合召开鉴定会, 确认设计和安装技术指标均达到国际标准 , 比上海宝钢引进日本的气柜早半年投产 , 开创了国内自力更生发展干式气柜的局面 。到目前已建成各种容积的稀油密封干式气柜 60 多台, 最大的为上海煤气公司真如储配站的2 台 30 万 m3气柜 。紧接着于 1989 年开发卷帘密封型干式气柜 。首台 8 万 m3干式气柜建于首都钢铁公司 , 1993 年 8 月投产 。
北京钢铁设计研究总院从 1980 年起开发活塞式正多边形稀油密封干式气柜 (国际上称 M .A .N 型)。第一台 2 万 m3的该型气柜建于辽宁本溪北台钢铁厂, 贮存高炉煤气 。全部采用国产设备 、材料。于 1984 年 4 月顺利投产 。当年 9 月由冶金部和船舶总公司联合召开鉴定会, 确认设计和安装技术指标均达到国际标准 , 比上海宝钢引进日本的气柜早半年投产 , 开创了国内自力更生发展干式气柜的局面 。到目前已建成各种容积的稀油密封干式气柜 60 多台, 最大的为上海煤气公司真如储配站的2 台 30 万 m3气柜 。紧接着于 1989 年开发卷帘密封型干式气柜 。首台 8 万 m3干式气柜建于首都钢铁公司 , 1993 年 8 月投产 。
1 干式气柜的分类
1 .1 分类
干式气柜按其结构形式及密封性能在国际上分为三种类型。
(1)稀 油密封型 (M .A .N 型)。由德 国M aschinenfabrick Aug sburg -Narnberg 公司 (简称M .A .N 公司) 于 1915 年始创 。 为活塞式正多边形金属结构 , 高径比为1.5 ～ 1.6 。以特制的帆布装盛密封油, 用套筒弹簧压紧滑板作为活塞周边密封。贮气压力为2 .5～ 8kPa , 用活塞上设置配重来调整, 压力基本恒定。活塞正常升降速度约为1 .5m/ min 。这种气柜已在钢铁企业 、 城市煤气企业中广泛应用。
1 .1 分类
干式气柜按其结构形式及密封性能在国际上分为三种类型。
(1)稀 油密封型 (M .A .N 型)。由德 国M aschinenfabrick Aug sburg -Narnberg 公司 (简称M .A .N 公司) 于 1915 年始创 。 为活塞式正多边形金属结构 , 高径比为1.5 ～ 1.6 。以特制的帆布装盛密封油, 用套筒弹簧压紧滑板作为活塞周边密封。贮气压力为2 .5～ 8kPa , 用活塞上设置配重来调整, 压力基本恒定。活塞正常升降速度约为1 .5m/ min 。这种气柜已在钢铁企业 、 城市煤气企业中广泛应用。
(2)干油密封型 (Klo¨nne 型)。为德国 Klo¨nne公司 (克隆公司)于 1927 年始创。为活塞式圆筒形金属结构 , 高径比为1.5 ～ 1.6 。用多层硬橡胶圈重锤压紧作为活塞周边密封, 橡胶圈之间充以固态矿物油 。贮气压力为2.5 ～ 10kPa , 用活塞上设置配重来调整, 压力基本恒定。活塞正常升降速度约为1 .5m/min 。国内除宝钢引进日本 2 台 15 万m3干油密封型气柜外 , 从未建造过。
(3)卷帘密封型 (Wiggins 型)。由美国 Gatx公司于 1940 年首创。圆筒形钢结构, 分单段、 双段两种 。以整体圆筒形橡胶膜作为贮气筒 , 钢结构圆筒外壳作为保护层。高径比为0.9 ～ 1, 贮气压力为2.5 ～ 5kPa, 不能太高 。活塞正常升降速度约可达 5m/min 。
(3)卷帘密封型 (Wiggins 型)。由美国 Gatx公司于 1940 年首创。圆筒形钢结构, 分单段、 双段两种 。以整体圆筒形橡胶膜作为贮气筒 , 钢结构圆筒外壳作为保护层。高径比为0.9 ～ 1, 贮气压力为2.5 ～ 5kPa, 不能太高 。活塞正常升降速度约可达 5m/min 。
1 .2 三种干式气柜的比较
与稀油密封型和干油密封型干式气柜相比 , 卷帘密封型干式气柜具有吞吐量大 、 制造安装精度要求相对较低 、 维修费用少、 操作管理方便等优点。而且不需要设置外部电梯、 内部吊笼以及特制的密封油和油水分离供油装置。这些减少的投资和增加的橡胶膜费用基本持平 。
另外, 稀油密封干式气柜在生产运营时, 需要电 、 汽等能耗。还发生上部油箱溢流口溅油及活塞密封油槽溅油的问题。因不能全数回收会损失一定数量的密封油 。一般小容积气柜每年约损失 5t ,
与稀油密封型和干油密封型干式气柜相比 , 卷帘密封型干式气柜具有吞吐量大 、 制造安装精度要求相对较低 、 维修费用少、 操作管理方便等优点。而且不需要设置外部电梯、 内部吊笼以及特制的密封油和油水分离供油装置。这些减少的投资和增加的橡胶膜费用基本持平 。
另外, 稀油密封干式气柜在生产运营时, 需要电 、 汽等能耗。还发生上部油箱溢流口溅油及活塞密封油槽溅油的问题。因不能全数回收会损失一定数量的密封油 。一般小容积气柜每年约损失 5t ,
大容积气柜每年约损失 10 ～ 15t 。需要定期补充 ,这也是一笔很大的运营费用。但卷帘密封型气柜的橡胶膜, 国内不能生产 ,
需要引进 , 价格昂贵 , 很难广泛使用。为此 , 橡胶膜的研制 , 就显得非常紧迫。
需要引进 , 价格昂贵 , 很难广泛使用。为此 , 橡胶膜的研制 , 就显得非常紧迫。
2 卷帘密封型干式气柜的开发
卷帘密封型气柜的关键材料是橡胶膜。该橡胶膜必须具有耐油 、 耐老化 、 耐酸、 耐煤气中硫化氢等腐蚀性气体的性能, 而且还要具有良好的折叠性。其形状为圆桶状 。直径比气柜略小, 高度为 7～ 12m 。制造安装技术要求较高, 安装必须一次到位, 否则极易撕裂。
2 .1 橡胶膜的研制
2 .1 .1 对橡胶膜的技术性能要求(1)橡胶膜与煤气接触一侧, 要求耐油 、 耐腐蚀、 耐硫化氢等;与空气接触一侧 , 则要求耐老化、 使用年限长 。
(2)气柜每进出一次气 , 橡胶膜就上升或下降, 引起折叠, 所以要求其具有良好的折叠性。
(3)要有一定的温度适应性, 范围在 -20 ～80 ℃之间 。
(4)要有一定的强度, 能承受2.5 ～ 5kPa 的贮气压力 。
(5)橡胶膜的规格:厚度为3+0 .6-0m m , 幅宽 ≥1 .2 m , 周长 、 高度按图纸尺寸要求确定 。
2 .2 卷帘型气柜系列设计北京钢铁设计研究总院现有 2 万 m3、 3万 m3、5 万 m3和 8万 m3四种规格的卷帘密封型干式系列气柜, 也可按照用户不同要求, 设计其它容积的气
柜 。还可为各厂将现已接近报废的湿式水槽式螺旋型气柜改造为卷帘型干式气柜, 提供非标设计 。即保留原有基础和水槽, 拆除上部塔节 , 改造为卷帘型气柜 , 这样比新建卷帘密封型干式气柜节省投资约 1/3。上述四种卷帘密封型干式气柜的技术参数见表 3。
3 应用与展望
从 1987 年开始, 我们先后为济南、 浙江镇海、乌鲁木齐、 福建、 燕山 、 广州、 新疆独山子等炼油厂设计了稀油密封干式气柜。为回收尾气和节省能源起到一定的作用。但在长期运行中, 发现在温度降低时, 尾气会析出少量的冷凝液 。该液混入气柜密封油中 , 会使密封油的闪点 、 粘度逐渐降低, 导致密封油变质 。以致不得不增设密封油的闪蒸装
置, 或更换密封油。这样就增加了生产消耗费用 。而且当气温升高时, 混入气柜活塞油槽密封油中的冷凝液, 又会气化成可燃气体 , 积聚在活塞上部空间, 增加了生产的不安全因素 。实践证明稀油密封干式气柜不适用石化企业回收尾气 。
卷帘密封型气柜的关键材料是橡胶膜。该橡胶膜必须具有耐油 、 耐老化 、 耐酸、 耐煤气中硫化氢等腐蚀性气体的性能, 而且还要具有良好的折叠性。其形状为圆桶状 。直径比气柜略小, 高度为 7～ 12m 。制造安装技术要求较高, 安装必须一次到位, 否则极易撕裂。
2 .1 橡胶膜的研制
2 .1 .1 对橡胶膜的技术性能要求(1)橡胶膜与煤气接触一侧, 要求耐油 、 耐腐蚀、 耐硫化氢等;与空气接触一侧 , 则要求耐老化、 使用年限长 。
(2)气柜每进出一次气 , 橡胶膜就上升或下降, 引起折叠, 所以要求其具有良好的折叠性。
(3)要有一定的温度适应性, 范围在 -20 ～80 ℃之间 。
(4)要有一定的强度, 能承受2.5 ～ 5kPa 的贮气压力 。
(5)橡胶膜的规格:厚度为3+0 .6-0m m , 幅宽 ≥1 .2 m , 周长 、 高度按图纸尺寸要求确定 。
2 .1 .2 国产橡胶膜的性能为了开发橡胶膜 , 沈阳第四橡胶厂于 90 年代初, 在设计院的委托 、 配合下 , 研制成功卷帘型气柜专用的橡胶膜 。其成品技术性能见表 1 。
这种橡胶膜于 1993 年 8 月在首都钢铁公司的8 万 m3大型气柜上首次成功投运, 至今已 8 年 ,截止 2001 年 10 月已有 2 万～ 8 万 m3的 10 多台卷帘型气柜陆续投运。从已投产的 10 多台气柜的生产情况看, 国产橡胶膜的各项技术指标已达到并部分优于国外同类产品, 且价格仅为国外的 1/4 。采用国产橡胶膜已投产的卷帘型气柜见表 2。柜 。还可为各厂将现已接近报废的湿式水槽式螺旋型气柜改造为卷帘型干式气柜, 提供非标设计 。即保留原有基础和水槽, 拆除上部塔节 , 改造为卷帘型气柜 , 这样比新建卷帘密封型干式气柜节省投资约 1/3。上述四种卷帘密封型干式气柜的技术参数见表 3。
从 1987 年开始, 我们先后为济南、 浙江镇海、乌鲁木齐、 福建、 燕山 、 广州、 新疆独山子等炼油厂设计了稀油密封干式气柜。为回收尾气和节省能源起到一定的作用。但在长期运行中, 发现在温度降低时, 尾气会析出少量的冷凝液 。该液混入气柜密封油中 , 会使密封油的闪点 、 粘度逐渐降低, 导致密封油变质 。以致不得不增设密封油的闪蒸装
置, 或更换密封油。这样就增加了生产消耗费用 。而且当气温升高时, 混入气柜活塞油槽密封油中的冷凝液, 又会气化成可燃气体 , 积聚在活塞上部空间, 增加了生产的不安全因素 。实践证明稀油密封干式气柜不适用石化企业回收尾气 。
洛阳石化总厂是石化企业第一家采用卷帘型气柜的, 经过两年筹建, 2 万 m3该型气柜已于 2000年 6 月顺利投产 ;青岛石油化工厂的 2 万 m3卷帘型气柜, 也在 2001 年 5 月投产。实践证明, 卷帘密封型干式气柜避免了稀油密封干式柜的缺陷 , 既节能又安全 。这两个卷帘型气柜的投产为石化企业回收尾气 、 消灭火炬 、 节能减耗提供了很好的样板 , 显示了卷帘型气柜良好的推广应用前景。
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