高压曼式煤气柜的应用
2015/11/3 14:29:16 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
引言
曼型干式煤气柜又称稀油密封型煤气柜，1915 年由德国曼阿恩（M·A·N）厂创造。其外形为正多边形，外部是由立柱、C 型钢侧板组成的正多边形棱柱体加劲壳体结构，由柜底板、柜体、柜顶及内部活塞结构四大部分组成，另外还配套一些附属设施，如密封油系统、外部电梯、外部楼梯、各种煤气放散管等。在活塞周围设有活塞油沟，其内设置密封机构并注入一定高度的密封稀油充满活塞与侧板之间，以达到密封作用。
曼型干式煤气柜又称稀油密封型煤气柜，1915 年由德国曼阿恩（M·A·N）厂创造。其外形为正多边形，外部是由立柱、C 型钢侧板组成的正多边形棱柱体加劲壳体结构，由柜底板、柜体、柜顶及内部活塞结构四大部分组成，另外还配套一些附属设施，如密封油系统、外部电梯、外部楼梯、各种煤气放散管等。在活塞周围设有活塞油沟，其内设置密封机构并注入一定高度的密封稀油充满活塞与侧板之间，以达到密封作用。
1 曼式煤气柜的特点
在干式煤气柜当中，与同样柜容的可隆气柜和圆筒稀油柜相比，曼型干式煤气柜的耗钢量最低，其综合造价也是最低的。虽然曼型干式煤气柜施工技术较为复杂，但其以良好的气密性、稳定的压力以及密封机构能较好的抵制焦炉煤气中含有的焦油雾、萘、硫化氢等物质的反应等优点在我国储气柜中占有较大的份额。我国早期曼式煤气柜压力一般为
4~8 kPa，随着中冶华天工程技术有限公司设计的国内第一座 20×104m3高压干式煤气柜在马钢新区的成功投产运行，我国开始广泛地运用高压曼式煤气柜的设计和制造技术。经过多年的技术改进，现在我国高压曼式煤气柜设计压力已经达到 12.5kPa 以上。
在干式煤气柜当中，与同样柜容的可隆气柜和圆筒稀油柜相比，曼型干式煤气柜的耗钢量最低，其综合造价也是最低的。虽然曼型干式煤气柜施工技术较为复杂，但其以良好的气密性、稳定的压力以及密封机构能较好的抵制焦炉煤气中含有的焦油雾、萘、硫化氢等物质的反应等优点在我国储气柜中占有较大的份额。我国早期曼式煤气柜压力一般为
4~8 kPa，随着中冶华天工程技术有限公司设计的国内第一座 20×104m3高压干式煤气柜在马钢新区的成功投产运行，我国开始广泛地运用高压曼式煤气柜的设计和制造技术。经过多年的技术改进，现在我国高压曼式煤气柜设计压力已经达到 12.5kPa 以上。
2 曼式煤气柜的工作原理
曼式煤气柜是正多边形柜体结构。柜体正多边形顶角处竖立大型工字钢作为立柱，薄钢板折弯成 C 型结构的侧板与立柱连接而成，为全焊接结构。侧板用大型冲压模具、冲孔模具加工而成，保证侧板安装高度的一致性和空间位置的准确性；柜内活塞是由活塞桁架和活塞底板构成的组合体，采用柔性密封装置和稀油密封。密封油通过油泵送至柜顶预备油箱，向活塞油沟供油补给。活塞底部用冲压成型的活塞板拼焊而成。每榀活塞桁架上装有上、下导轮，沿立柱导轨上下运行，贮存和输送煤气。在活塞上设置混凝土预制块来调节气柜储气压力。根据地区气候差异在冬季采用蒸汽、热水或电加热系统给密封油加热，以防止密封油粘度过大和油水结冰，确保煤气柜安全运行。
曼式煤气柜是正多边形柜体结构。柜体正多边形顶角处竖立大型工字钢作为立柱，薄钢板折弯成 C 型结构的侧板与立柱连接而成，为全焊接结构。侧板用大型冲压模具、冲孔模具加工而成，保证侧板安装高度的一致性和空间位置的准确性；柜内活塞是由活塞桁架和活塞底板构成的组合体，采用柔性密封装置和稀油密封。密封油通过油泵送至柜顶预备油箱，向活塞油沟供油补给。活塞底部用冲压成型的活塞板拼焊而成。每榀活塞桁架上装有上、下导轮，沿立柱导轨上下运行，贮存和输送煤气。在活塞上设置混凝土预制块来调节气柜储气压力。根据地区气候差异在冬季采用蒸汽、热水或电加热系统给密封油加热，以防止密封油粘度过大和油水结冰，确保煤气柜安全运行。
3 高压煤气柜的应用
3.1 高压曼式煤气柜的工作原理
高压曼式煤气柜随着煤气的吞吐自动运行，自动平衡煤气管网压力。当煤气管网内的煤气增多，煤气管网压力高于气柜工作压力时，煤气就进入气柜，推动活塞上升；当煤气管网内的煤气减少，煤气管网压力低于气柜工作压力时，活塞下降将煤气送入管网，这样就稳定了管网的压力，减少了放散，有利于煤气用户的稳定燃烧，改善用户的热工制度。
3.1 高压曼式煤气柜的工作原理
高压曼式煤气柜随着煤气的吞吐自动运行，自动平衡煤气管网压力。当煤气管网内的煤气增多，煤气管网压力高于气柜工作压力时，煤气就进入气柜，推动活塞上升；当煤气管网内的煤气减少，煤气管网压力低于气柜工作压力时，活塞下降将煤气送入管网，这样就稳定了管网的压力，减少了放散，有利于煤气用户的稳定燃烧，改善用户的热工制度。
3.2 高压曼式煤气柜的优势和作用
钢铁企业在建设煤气柜初期，就要根据用户的压力制度和需求以及管网的压力制度来确定煤气柜的工作压力和设计压力。高压柜的实际运用可以大大减少或节省煤气加压时的电能消耗和活劳动或物化劳动，节能降耗。高压曼式煤气柜的运行方式如下：
钢铁企业在建设煤气柜初期，就要根据用户的压力制度和需求以及管网的压力制度来确定煤气柜的工作压力和设计压力。高压柜的实际运用可以大大减少或节省煤气加压时的电能消耗和活劳动或物化劳动，节能降耗。高压曼式煤气柜的运行方式如下：
高压曼式煤气柜一般设置一根进出口总管，并联于煤气主管网上。当某一个或几个最大煤气用户停产检修时，煤气柜活塞上升，吸纳管网多余的煤气，减少或避免了煤气的放
散；当气源厂如高炉等停产检修或热风炉换向时，用户生产的缺口则由气柜反“吐”至煤气主管网，供用户使用，减少或避免了对用户的生产影响。这样，钢铁企业可以利用高压煤气柜的贮存输送和对冲能力最大幅度地减少煤气放散、填谷削峰、用余补缺，循环吸收生产不均衡时的煤气放散量。
散；当气源厂如高炉等停产检修或热风炉换向时，用户生产的缺口则由气柜反“吐”至煤气主管网，供用户使用，减少或避免了对用户的生产影响。这样，钢铁企业可以利用高压煤气柜的贮存输送和对冲能力最大幅度地减少煤气放散、填谷削峰、用余补缺，循环吸收生产不均衡时的煤气放散量。
从以上描述可以看出，由于减少了企业煤气的大量放散，高压曼式煤气柜本身就是一个节能环保设备，并且高压曼式煤气柜储气压力高，系统保障能力强，单一煤气用户不需要经过二次加压，从而节约了大量的能源，给企业带来了巨大的经济效益和社会效益。
4 高压曼式煤气柜实际生产运行中的可能故障及改善措施
在高压曼式煤气柜中，最重要的部件应该属于密封机构了。因为密封机构在高压曼式煤气柜运行中发挥密封保护作用，保证煤气柜安全稳定运行。和密封机构发挥同样重要作
用的还有密封油，密封油品质的好坏也影响煤气柜的安全稳定运行。
用的还有密封油，密封油品质的好坏也影响煤气柜的安全稳定运行。
4.1 高压曼式煤气柜活塞运动密封结构
高压曼式煤气柜活塞运动密封结构由以下几个装置组成：弹簧密封机构、隔离舱密封机构、帆布密封机构、悬挂机构、滑板牵引机构和活塞油槽排水机构。这六大机构形成
在一起，整体上就构成了具有弹性的滑环。在高压曼式煤气柜工作的时候帆布密封机构中的主帆布及圆木会顶靠在滑板上，使滑板靠近柜体减小两者间的距离组合成密封油膜，这样产生的压力就会是的油槽内压力高于柜内煤气压力的1.5~2.5 倍。
高压曼式煤气柜活塞运动密封结构由以下几个装置组成：弹簧密封机构、隔离舱密封机构、帆布密封机构、悬挂机构、滑板牵引机构和活塞油槽排水机构。这六大机构形成
在一起，整体上就构成了具有弹性的滑环。在高压曼式煤气柜工作的时候帆布密封机构中的主帆布及圆木会顶靠在滑板上，使滑板靠近柜体减小两者间的距离组合成密封油膜，这样产生的压力就会是的油槽内压力高于柜内煤气压力的1.5~2.5 倍。
4.1.1 伸缩压紧弹簧变形掉落
滑板在受套筒中弹簧弹力的作用下，始终与气柜壁板紧密结合。在工作状态下活塞会做上下运行状态，弹簧密封机构中伸缩压紧弹簧也会做伸展和压紧状态，弹簧经过长时间反复的伸缩压紧会降低弹簧的寿命。时间一久，弹簧就会没有弹力从而无法保持正常的伸缩压紧功能。在很多煤气柜事故检查中发现，该煤气柜中的弹簧密封机构都有不同程度的
变形。弹簧密封机构变形后使得间隙变大，外部环境影响煤气柜里桌成分组成。外部压力会让空气中的一些粉尘颗粒充入煤气柜，部分粉尘颗粒就沉积在侧壁板表桌，部分粉尘会
被带入活塞油槽，沉积在帆布兜中形成“油垢”，严重时弹簧套筒被填死固定，弹簧动作不能伸缩，甚至脱落。
滑板在受套筒中弹簧弹力的作用下，始终与气柜壁板紧密结合。在工作状态下活塞会做上下运行状态，弹簧密封机构中伸缩压紧弹簧也会做伸展和压紧状态，弹簧经过长时间反复的伸缩压紧会降低弹簧的寿命。时间一久，弹簧就会没有弹力从而无法保持正常的伸缩压紧功能。在很多煤气柜事故检查中发现，该煤气柜中的弹簧密封机构都有不同程度的
变形。弹簧密封机构变形后使得间隙变大，外部环境影响煤气柜里桌成分组成。外部压力会让空气中的一些粉尘颗粒充入煤气柜，部分粉尘颗粒就沉积在侧壁板表桌，部分粉尘会
被带入活塞油槽，沉积在帆布兜中形成“油垢”，严重时弹簧套筒被填死固定，弹簧动作不能伸缩，甚至脱落。
4.1.2 柱脚毛毡的磨损
气柜立柱处是通过密封滑块将滑板进行拐角连接的，在滑块上方会增加耐油毛毡。随着煤气柜活塞的长期工作，耐油毛毡会渐渐损耗，密封性能也随之逐渐降低，增加了循环油量，甚至为了满足密封要求而使供油油泵不停地工作。
4.1.3 兜底帆布的破损
在活塞升降过程中，存在着支撑圆木脱落现象，“圆木”脱落后，兜底帆布将与气柜壁板直接接触，这样用不了多久，兜底帆布就会被磨出孔洞，加速密封油的下泄，影响密封效果。
气柜立柱处是通过密封滑块将滑板进行拐角连接的，在滑块上方会增加耐油毛毡。随着煤气柜活塞的长期工作，耐油毛毡会渐渐损耗，密封性能也随之逐渐降低，增加了循环油量，甚至为了满足密封要求而使供油油泵不停地工作。
4.1.3 兜底帆布的破损
在活塞升降过程中，存在着支撑圆木脱落现象，“圆木”脱落后，兜底帆布将与气柜壁板直接接触，这样用不了多久，兜底帆布就会被磨出孔洞，加速密封油的下泄，影响密封效果。
4.2 高压曼式煤气柜的密封介质
密封稀油的各种性能影响活塞密封机构运行性能，所以高压曼式煤气柜选择密封介质时会实验介质的物理和化学性能。其中密封油的油水分离性能和密封油运动粘度指数降低将会严重影响煤气柜生产运行。
4.2.1 煤气柜油水分离性的问题
煤气柜油水分离性中关键问题就是稀油和水能否彻底分离。特别是在冬季气候条件下水和油容易结冰，更加大了油水分离的难度。油水分离性主要受到密封油温度、密封油
的油水混合程度及密封油中杂质含量方桌的影响。密封油中的杂质将会显著减低密封油的油水分离性能。在焦炉煤气柜中发现密封油中含有的煤焦油、萘、苯等杂质，这会导致密封油油水分离性下降。
4.2.2 煤气柜中密封油的运动粘度指数
在高压曼式煤气柜中密封油选择上有项功能指标，就是要检查密封油的粘度和它的粘温特性。在实际生产工作中应选择适宜粘度的密封油，同时它的粘度不会随温度变化而产生较大波动。而低温下，油的粘度不能太高，防止滞流不畅。根据我国南、北方的气候差异，密封油的运动粘度应有所区别，平均气温越低，则密封油粘度也应越低。如：北方地区
密封油运动粘度应选择在 45～48 厘斯之间，南方地区则应在 48～50 厘斯之间。在焦炉煤气柜中发现密封油中含有的煤焦油、萘、苯等杂质，这会导致密封油粘度急剧下降。
4.3 高压曼式煤气柜密封油改善措施
严格按高压煤气柜的要求选择密封油，密封油的氧化主要是不饱和烃组分的氧化，尽可能选用直馏组分调合密封油以延缓氧化变质。定期补充抗氧化剂，密封油始终与煤气中的水接触，水会使油中的一些添加剂分解或沉淀，定期补充抗氧化剂，可以增加油品的抗氧化能力。定期检查沉积物的状况和清洗储油容器。采用破乳、过滤、补充添加剂等综合手段改变油质，干式气柜密封油用量较大，添加剂的应用在经济上无疑是明智的选择。
密封稀油的各种性能影响活塞密封机构运行性能，所以高压曼式煤气柜选择密封介质时会实验介质的物理和化学性能。其中密封油的油水分离性能和密封油运动粘度指数降低将会严重影响煤气柜生产运行。
4.2.1 煤气柜油水分离性的问题
煤气柜油水分离性中关键问题就是稀油和水能否彻底分离。特别是在冬季气候条件下水和油容易结冰，更加大了油水分离的难度。油水分离性主要受到密封油温度、密封油
的油水混合程度及密封油中杂质含量方桌的影响。密封油中的杂质将会显著减低密封油的油水分离性能。在焦炉煤气柜中发现密封油中含有的煤焦油、萘、苯等杂质，这会导致密封油油水分离性下降。
4.2.2 煤气柜中密封油的运动粘度指数
在高压曼式煤气柜中密封油选择上有项功能指标，就是要检查密封油的粘度和它的粘温特性。在实际生产工作中应选择适宜粘度的密封油，同时它的粘度不会随温度变化而产生较大波动。而低温下，油的粘度不能太高，防止滞流不畅。根据我国南、北方的气候差异，密封油的运动粘度应有所区别，平均气温越低，则密封油粘度也应越低。如：北方地区
密封油运动粘度应选择在 45～48 厘斯之间，南方地区则应在 48～50 厘斯之间。在焦炉煤气柜中发现密封油中含有的煤焦油、萘、苯等杂质，这会导致密封油粘度急剧下降。
4.3 高压曼式煤气柜密封油改善措施
严格按高压煤气柜的要求选择密封油，密封油的氧化主要是不饱和烃组分的氧化，尽可能选用直馏组分调合密封油以延缓氧化变质。定期补充抗氧化剂，密封油始终与煤气中的水接触，水会使油中的一些添加剂分解或沉淀，定期补充抗氧化剂，可以增加油品的抗氧化能力。定期检查沉积物的状况和清洗储油容器。采用破乳、过滤、补充添加剂等综合手段改变油质，干式气柜密封油用量较大，添加剂的应用在经济上无疑是明智的选择。
5 高压曼式煤气柜的日常检查维护
5.1 密封部件的检查维护
密封部件日常维护主要注意如下方桌：压紧弹簧，滑板通过弹簧与气柜侧板紧密贴合，随着气柜活塞上下运行，压紧弹簧始终处于伸缩、压紧的状态变换中，日积月累导致其弹力下降，此外受气柜周边环境的影响，空气中的粉尘会进入气柜并附着在侧板上，其中部分被刮入活塞油沟中，沉积在帆布兜中形成油垢，严重时油垢会进入弹簧套筒阻碍弹簧
动作，导致密封机构失效，最后密封油大量泄漏。为了减小或避免此类现象发生，应对密封机构中的弹簧进行检查和清理。
5.2 隔离圆木
在活塞的上下运行过程中，隔离圆木会从包裹帆布中脱落，圆木脱落后，主帆布将与气柜侧板直接接触，这样不久主帆布将被磨出孔洞，这时密封油就会从孔洞中大量泄漏，严重影响到气柜的运行，应及时停产维修，缝补破损帆布，加填脱落的圆木。
6 结语
高压曼式煤气柜由于它具有密封性能好、贮气压力高、投资少、运行成本低、平衡管网能力强等特点，是当前国内钢铁企业最佳选择。
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5.1 密封部件的检查维护
密封部件日常维护主要注意如下方桌：压紧弹簧，滑板通过弹簧与气柜侧板紧密贴合，随着气柜活塞上下运行，压紧弹簧始终处于伸缩、压紧的状态变换中，日积月累导致其弹力下降，此外受气柜周边环境的影响，空气中的粉尘会进入气柜并附着在侧板上，其中部分被刮入活塞油沟中，沉积在帆布兜中形成油垢，严重时油垢会进入弹簧套筒阻碍弹簧
动作，导致密封机构失效，最后密封油大量泄漏。为了减小或避免此类现象发生，应对密封机构中的弹簧进行检查和清理。
5.2 隔离圆木
在活塞的上下运行过程中，隔离圆木会从包裹帆布中脱落，圆木脱落后，主帆布将与气柜侧板直接接触，这样不久主帆布将被磨出孔洞，这时密封油就会从孔洞中大量泄漏，严重影响到气柜的运行，应及时停产维修，缝补破损帆布，加填脱落的圆木。
6 结语
高压曼式煤气柜由于它具有密封性能好、贮气压力高、投资少、运行成本低、平衡管网能力强等特点，是当前国内钢铁企业最佳选择。
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