实施30万m3高炉煤气柜在线运行，降低煤气放散率
2015/11/17 9:36:43 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
一、前言
随着型钢区高炉煤气发生量和煤气用户不断增加，高炉煤气供需不平衡问题加剧，管网压力波动大，为此型钢区建设投运了30万m3高炉煤气柜，煤气吞吐量最大可达35.2m3/h，在用户用量少 、管网压力高时充柜储存煤气， 在高炉休风或用户用量大、管网压力低时向煤气管网输送煤气。 气柜建设过程中，先后解决了立柱直线度超标、柜壁焊缝质量不合格、压紧弹簧达不到使用要求等影响气柜安全投运的问题，并增设了溢流口防喷溅装置和活塞倾斜度自动测量装置。 通过实施30万m3高炉煤气柜在线运行，稳定了管网压力，减少了煤气放散，实现了煤气资源的合理利用。
随着型钢区高炉煤气发生量和煤气用户不断增加，高炉煤气供需不平衡问题加剧，管网压力波动大，为此型钢区建设投运了30万m3高炉煤气柜，煤气吞吐量最大可达35.2m3/h，在用户用量少 、管网压力高时充柜储存煤气， 在高炉休风或用户用量大、管网压力低时向煤气管网输送煤气。 气柜建设过程中，先后解决了立柱直线度超标、柜壁焊缝质量不合格、压紧弹簧达不到使用要求等影响气柜安全投运的问题，并增设了溢流口防喷溅装置和活塞倾斜度自动测量装置。 通过实施30万m3高炉煤气柜在线运行，稳定了管网压力，减少了煤气放散，实现了煤气资源的合理利用。
二、气柜简介
本气柜为稀油密封式煤气柜，柜体外壳为正三十二边形，公称容积30万m3，有效容积27万m3，煤气吞吐量平时17.5万m3/时， 设计储存压力12.5kPa，储气温度在-20～85度，活塞最大行程102.6m，设有两套活塞水平防回转装置。 整个煤气柜的储气和放气是借助管网压力和活塞自身压力进行的。 管网的高炉煤气在压力高于12.5kPa时， 煤气温度高于60℃时，气柜入口的喷雾降温系统自动启动，水和氮气的雾状混合物对煤气降温， 当温度低于60℃时进入气柜，此时气柜活塞上移，柜容升高；当管网煤气压力低于12.5kPa时，柜内煤气流向管网，此时气柜活塞下移，柜容降低，通过活塞上下移动过程稳定了管网压力。
本气柜为稀油密封式煤气柜，柜体外壳为正三十二边形，公称容积30万m3，有效容积27万m3，煤气吞吐量平时17.5万m3/时， 设计储存压力12.5kPa，储气温度在-20～85度，活塞最大行程102.6m，设有两套活塞水平防回转装置。 整个煤气柜的储气和放气是借助管网压力和活塞自身压力进行的。 管网的高炉煤气在压力高于12.5kPa时， 煤气温度高于60℃时，气柜入口的喷雾降温系统自动启动，水和氮气的雾状混合物对煤气降温， 当温度低于60℃时进入气柜，此时气柜活塞上移，柜容升高；当管网煤气压力低于12.5kPa时，柜内煤气流向管网，此时气柜活塞下移，柜容降低，通过活塞上下移动过程稳定了管网压力。
气柜主要分为侧板、柜顶、底板及活塞四部分。安装在活塞上的油槽和侧壁之间的间隙充满密封油,密封油下流量的大小由滑板控制,使其油压与活塞下部贮气压力相平衡而进行密封。 密封油在底部油沟与活塞油槽之间循环,活塞油槽中的密封油,从滑板和侧壁间的间隙往下流,积在底部油沟中,然后汇集至集油箱, 流入油水分离器， 在此进行油水分离,当油量达到一定量以上时,泵自动启动,将油打入送油管中, 油从侧壁顶部的溢流孔沿侧壁流到活塞油槽中,自动保持密封部位的油压平衡。 此外,在溢流孔旁还设有备用油箱,在停电等紧急情况下,可以手动操作补充密封油，保证气柜的安全运行。
三、气柜建设中存在问题与解决措施
(一)立柱直线度超标
设计要求立柱的直线度≤1/5000， 实际测量时有的立柱直线度达到了1/1000， 车间及时向施工方提出了这一隐患并协助整改。 立柱是由工字钢和一块厚钢板条组焊而成，工字钢矫正、经机械切削加工制成导轨板，5个加工面都应达到设计要求的平直度和表面粗糙度， 在专用钻床上进行立柱钻孔，为保证尺寸精度采用模钻。 气柜立柱安装分4 段进行。 安装时,第1段立柱底板与地脚螺栓固定后,立柱之间用临时刚性件固定,径向用拖拉绳、导链加经纬仪、线锤配合进行校正。 每段之间用夹板、螺栓固定找正后进行焊接。 焊接立缝时,一定要对各立柱加以检测, 防止出现内、外倾斜。
(一)立柱直线度超标
设计要求立柱的直线度≤1/5000， 实际测量时有的立柱直线度达到了1/1000， 车间及时向施工方提出了这一隐患并协助整改。 立柱是由工字钢和一块厚钢板条组焊而成，工字钢矫正、经机械切削加工制成导轨板，5个加工面都应达到设计要求的平直度和表面粗糙度， 在专用钻床上进行立柱钻孔，为保证尺寸精度采用模钻。 气柜立柱安装分4 段进行。 安装时,第1段立柱底板与地脚螺栓固定后,立柱之间用临时刚性件固定,径向用拖拉绳、导链加经纬仪、线锤配合进行校正。 每段之间用夹板、螺栓固定找正后进行焊接。 焊接立缝时,一定要对各立柱加以检测, 防止出现内、外倾斜。
（二）柜壁焊缝焊接质量不合格
在施工中发现柜壁焊缝焊接质量不好，柜壁焊接不好会直接导致煤气泄露、密封油渗漏。 侧板安装时,侧板与立柱的安装孔用螺栓把紧,以免发生危险。 安装完3 圈板应进行整体尺寸检查,调正后进行点固焊接，同时继续进行侧板安装。 由于侧板的板厚为4～6mm , 所以侧板焊接时, 要对焊接变形严加控制。 焊接顺序为先内侧、后外侧, 先立缝、后环缝。 焊接环缝时, 先检查侧板与角钢圈是否点固牢固(角钢圈距环缝100mm , 焊接时的作用相当于膨胀圈) , 内侧焊接两层, 外侧焊接一层，防止柜壁出现内陷。 通过以上措施，使投产后煤气柜泄漏率为0.9‰， 远低于国家标准2‰的规定，创国内大中型煤气柜柜体密封质量的较高水平。
在施工中发现柜壁焊缝焊接质量不好，柜壁焊接不好会直接导致煤气泄露、密封油渗漏。 侧板安装时,侧板与立柱的安装孔用螺栓把紧,以免发生危险。 安装完3 圈板应进行整体尺寸检查,调正后进行点固焊接，同时继续进行侧板安装。 由于侧板的板厚为4～6mm , 所以侧板焊接时, 要对焊接变形严加控制。 焊接顺序为先内侧、后外侧, 先立缝、后环缝。 焊接环缝时, 先检查侧板与角钢圈是否点固牢固(角钢圈距环缝100mm , 焊接时的作用相当于膨胀圈) , 内侧焊接两层, 外侧焊接一层，防止柜壁出现内陷。 通过以上措施，使投产后煤气柜泄漏率为0.9‰， 远低于国家标准2‰的规定，创国内大中型煤气柜柜体密封质量的较高水平。
（三）压紧弹簧达不到使用要求
对干式柜而言，最重要的就是密封，即如何防止固定的柜壁与上下活动的活塞之间产生漏气。 活塞密封机构由弹簧密封装置、隔舱密封装置、帆布密封及悬挂装置、 滑板牵引装置和活塞油槽排水装置等组成，形成一个弹性的滑环。 它的作用是将活塞周边密封油舱中的主帆布及其中的圆木顶靠在滑板上，并使滑板与柜体侧板之间保持较小间隙， 形成密封油膜，油槽内密封油为柜内燃气压力的1.3～2倍。压紧弹簧随着活塞的上下运行处于伸展、 压缩的变换状态中，要求压紧弹簧具有良好的形变能力。 但是抽查施工方所使用的弹簧还没投产即出现锈蚀、 弹性形变较差， 伸展压缩超过50次形变即恢复不到原有尺寸。 车间监督施工方重新更换了高质量的符合工艺要求的压紧弹簧，确保了密封系统可靠不泄露。
对干式柜而言，最重要的就是密封，即如何防止固定的柜壁与上下活动的活塞之间产生漏气。 活塞密封机构由弹簧密封装置、隔舱密封装置、帆布密封及悬挂装置、 滑板牵引装置和活塞油槽排水装置等组成，形成一个弹性的滑环。 它的作用是将活塞周边密封油舱中的主帆布及其中的圆木顶靠在滑板上，并使滑板与柜体侧板之间保持较小间隙， 形成密封油膜，油槽内密封油为柜内燃气压力的1.3～2倍。压紧弹簧随着活塞的上下运行处于伸展、 压缩的变换状态中，要求压紧弹簧具有良好的形变能力。 但是抽查施工方所使用的弹簧还没投产即出现锈蚀、 弹性形变较差， 伸展压缩超过50次形变即恢复不到原有尺寸。 车间监督施工方重新更换了高质量的符合工艺要求的压紧弹簧，确保了密封系统可靠不泄露。
（四）增设溢流口防喷溅装置
原设计方案气柜顶部到活塞进油溢流口无防密封油喷溅设计， 密封油容易溅落到活塞底板上造成活塞油槽油位下降， 容易导致气柜密封失效、煤气泄露。 车间积极建议在对应溢流口下部的活塞上增加接油板，得到采纳，以此提高了气柜运行安全性。
原设计方案气柜顶部到活塞进油溢流口无防密封油喷溅设计， 密封油容易溅落到活塞底板上造成活塞油槽油位下降， 容易导致气柜密封失效、煤气泄露。 车间积极建议在对应溢流口下部的活塞上增加接油板，得到采纳，以此提高了气柜运行安全性。
（五）增设活塞倾斜度自动测量装置
莱钢原有16.5万m3高炉煤气柜无倾斜度自动测量装置，需每周进柜手动测量，数据存在较大误差且当气柜存在煤气泄露时进柜极不安全。 本煤气柜采用了气柜专用活塞倾斜仪在线检测，并将活塞倾斜量报警和联动保护引入仪表控制系统。
莱钢原有16.5万m3高炉煤气柜无倾斜度自动测量装置，需每周进柜手动测量，数据存在较大误差且当气柜存在煤气泄露时进柜极不安全。 本煤气柜采用了气柜专用活塞倾斜仪在线检测，并将活塞倾斜量报警和联动保护引入仪表控制系统。
四、应用效果
该煤气柜是莱钢第一座可以在线运行的煤气柜，柜体根据煤气管网压力自动充气和供气，使型钢区高炉煤气放散率由0.8%降至0.2%，也有效缓冲用户突然增减煤气用量或高炉休风时对煤气管网造成的压力冲击，使煤气转供更平稳，煤气柜运行以来，莱钢煤气管网压力波动幅度从原来的5MPa降到了3MPa，满足了莱钢稳定煤气管网压力和储存剩余煤气的需要。 从降低高炉煤气放散率方面来看，每 年 可 节 约 煤 气5.3×109m3/月 ×12 月 ×3.23 ×10-3×（0.8%-0.2%）=1.23×106GJ, 可节约煤气成本1.23×106GJ×25元=307.5万元
该煤气柜是莱钢第一座可以在线运行的煤气柜，柜体根据煤气管网压力自动充气和供气，使型钢区高炉煤气放散率由0.8%降至0.2%，也有效缓冲用户突然增减煤气用量或高炉休风时对煤气管网造成的压力冲击，使煤气转供更平稳，煤气柜运行以来，莱钢煤气管网压力波动幅度从原来的5MPa降到了3MPa，满足了莱钢稳定煤气管网压力和储存剩余煤气的需要。 从降低高炉煤气放散率方面来看，每 年 可 节 约 煤 气5.3×109m3/月 ×12 月 ×3.23 ×10-3×（0.8%-0.2%）=1.23×106GJ, 可节约煤气成本1.23×106GJ×25元=307.5万元
实施煤气柜在线运行，充分有效利用煤气资源的同时减少有害气体排放，实现了清洁生产，为建设天蓝地绿、水清气净的生态莱钢做出了贡献。
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