干式煤气柜集油箱的改进
2015/11/24 9:28:16 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
我厂现有两座5万m“的稀油密封干式煤气柜，投产8年来的生产实践表明，在气柜的设计、施工和操作管理等方面均存在着一些问题。集油箱跑油就是其中之一，且问题十分严
重。以5万m3的高炉煤气柜为例，该柜于1986年7月投产以来，密封油的损耗十分惊人，见下表.
重。以5万m3的高炉煤气柜为例，该柜于1986年7月投产以来，密封油的损耗十分惊人，见下表.
经分析得出，密封油的损耗主要有以下7种原因:(1)活塞上下部密封飘浮飞溅;(2)柜壁及油槽焊缝、砂眼处渗油;(3)集油箱外排水带油;(4)活塞顶跑油;(5)油泵故障不上油时，因处理不及时而造成集油箱外溢跑油;(6)密封油被污染乳化、渣化;(7)密封油的自然蒸发。特别是前两种原因在气柜投运初期更为严重，经处理后，溅油和渗油问题基本得到了解决。在正常运行期间，气柜密封油损失的主要原因则是油泵故障等其他因素，使流回集油箱的密封油不能及时输送到活塞油槽中，致使集油箱油满，若操作人员没有及时发现并处理，就会造成大量密封油从油箱上部外溢。于是，我们对集油箱的有效高度作了核算，并进行了相应的改进。
1集油箱结构的核算
1. 1活塞油槽的油位验算
图1为煤气柜用稀油密封的活塞油槽，分上、下两段，设计油位为1040mm，上段测量标准53。士35mm。密封油沿侧板与滑块间的间隙流入底部油槽，经回油管流入集油箱。在此进行油水分离，当油量超过一定量时，齿轮泵自动起动，将油打入活塞油槽中。实践证明，用一定的油位高度封住煤气是安全可靠的，但由于油在不断循环，油位也在不断变化。当油位过低，油压封不住煤气时，就会造成活塞油槽鼓泡跑气，这是不允许的。在生产实践中，我
1. 1活塞油槽的油位验算
图1为煤气柜用稀油密封的活塞油槽，分上、下两段，设计油位为1040mm，上段测量标准53。士35mm。密封油沿侧板与滑块间的间隙流入底部油槽，经回油管流入集油箱。在此进行油水分离，当油量超过一定量时，齿轮泵自动起动，将油打入活塞油槽中。实践证明，用一定的油位高度封住煤气是安全可靠的，但由于油在不断循环，油位也在不断变化。当油位过低，油压封不住煤气时，就会造成活塞油槽鼓泡跑气，这是不允许的。在生产实践中，我
们发现即使上段油位降至417mm，油槽也未发现鼓泡跑气现象。为此结合我厂气柜的技术参数，对活塞油槽的油位高度H进行了验算。H=180-1. lP/9. 8+D/1000-I-SH八000 (1)式中:P一气柜设计贮气压力，P= 5000Pa
SH一活塞最大行程，SH=45500mm
D一煤气柜直径，mm对于正多边形煤气柜，D= <D,-I-Dz) /2 (2)
D:一气柜最大外接圆直径，D,=37715mm
Dz一气柜最小内切圆直径，Dz=37251mm上述数据代入上式即可求得H=824mmo
1. 2密封油位安全率的验算
密封油位高度所产生的压力相对于活塞下部煤气压力的比值叫密封油安全系数，即安全率S，可由下式计算:
S=Q/P (3)油位对煤气的阻抗为:Q= [p (H-H，一H:一H3) +R] X 9. 8 (4)式中:H，一油槽底部至滑块的距离，H}=45mm
H:一油位管理幅度下限，H2=35mm
H:一活塞倾斜75mm(活塞直径的4编)
时产生的油位减少量，H,=35mm
P-油密度，p= 0. 9g/cm 3
密封油位高度所产生的压力相对于活塞下部煤气压力的比值叫密封油安全系数，即安全率S，可由下式计算:
S=Q/P (3)油位对煤气的阻抗为:Q= [p (H-H，一H:一H3) +R] X 9. 8 (4)式中:H，一油槽底部至滑块的距离，H}=45mm
H:一油位管理幅度下限，H2=35mm
H:一活塞倾斜75mm(活塞直径的4编)
时产生的油位减少量，H,=35mm
P-油密度，p= 0. 9g/cm 3
R一侧板与滑块的间隙阻抗，当侧板用钢板，它与滑块的间隙}0. 5mm、最大为6. lmm时，可按下式计算: R=0. 13P/9. 8 <5)
由式(3, 4, 5)求得S=1. 12。可见，活塞油槽油位为824mm时，其安全率达1. 12。即滑块与侧板间隙在6. lmm这样恶劣的情况下，油槽油位仍然是安全的，因此油位设计高度定为1040mm是偏高的。据资料介绍，国外12万m3的煤气柜，当贮气压力为6300Pa时，油位的设计高度也只有990mm o
1. 3活塞油槽油t的确定
5万m，煤气柜的外形为正二十边形，每边长5900mm，活塞油槽的尺寸见图2，活塞油槽的油量V:可按下式计算:
V,=12. 33-f-58. 6HoX 10一3(6)式中:H。一油槽上段油位高度，mm
12. 33一油槽下段贮油量，m'
58. 6一上段油槽的横截面积，mZ
1. 3活塞油槽油t的确定
5万m，煤气柜的外形为正二十边形，每边长5900mm，活塞油槽的尺寸见图2，活塞油槽的油量V:可按下式计算:
V,=12. 33-f-58. 6HoX 10一3(6)式中:H。一油槽上段油位高度，mm
12. 33一油槽下段贮油量，m'
58. 6一上段油槽的横截面积，mZ
1. 4气柜壁油膜油t的确定
对于5万m'煤气柜，其侧板周长为118m,气柜壁油膜的油量Vp可按下式求得: Vf=118hd X 10-'(7)式中:h一活塞位置高度，m
d一柜壁油膜厚度，mm
活塞油槽中的密封油通过侧板与滑块间隙后，在活塞下部侧板内面形成油膜向下流入底部油槽，油膜厚度和活塞位置直接影响密封油的循环，对油位影响较大。活塞位置主要受气
柜安全柜容限制，并规定活塞运行位置的上限为41m，下限为9m，活塞最大行程为45. Smo油膜厚度主要受气温变化、油的变质程度以及活塞下油量的大小等因素影响。通常，侧板内面油膜厚度<0. 5mm。冬天气温低时油膜厚度相应增加，如活塞长期处在高位，油的粘度又较大时，油膜厚度可达3^-4mm，造成循环油量明显减少。
对于5万m'煤气柜，其侧板周长为118m,气柜壁油膜的油量Vp可按下式求得: Vf=118hd X 10-'(7)式中:h一活塞位置高度，m
d一柜壁油膜厚度，mm
活塞油槽中的密封油通过侧板与滑块间隙后，在活塞下部侧板内面形成油膜向下流入底部油槽，油膜厚度和活塞位置直接影响密封油的循环，对油位影响较大。活塞位置主要受气
柜安全柜容限制，并规定活塞运行位置的上限为41m，下限为9m，活塞最大行程为45. Smo油膜厚度主要受气温变化、油的变质程度以及活塞下油量的大小等因素影响。通常，侧板内面油膜厚度<0. 5mm。冬天气温低时油膜厚度相应增加，如活塞长期处在高位，油的粘度又较大时，油膜厚度可达3^-4mm，造成循环油量明显减少。
1. 5油箱最低有效高度的确定:
对于5万m'气柜，一般配有三套循环供油装置，每套装置的集油箱都分别通过一根X108X 5mm的回油管相连，如图3所示。当油泵运行正常，活塞油槽下油量小于油泵输出量时，集油箱油面高度总是等于油水分离室隔板高度，:即850mm，与气柜底部油槽中的油量无关，这样，原油箱无须进行改造。
若三个泵房的油泵中有一台出现故障或不上油，这就会使其它两台油泵的起动频率增加。另外，尽管该油泵不能循环供油，但底部油槽:中的油仍会不断地回流到集油箱中，当油箱油面的高度超过油箱分离室隔板时，油就会从油箱上部外溢.
现假设油箱足够高，5万m'气柜的设计贮油量为67m3(即60t)，若不考虑油的其它损失，则底部油槽与三个泵房内集油箱的贮油总量V:为:V3=67一V;一Vz (8)
对于5万m'气柜，一般配有三套循环供油装置，每套装置的集油箱都分别通过一根X108X 5mm的回油管相连，如图3所示。当油泵运行正常，活塞油槽下油量小于油泵输出量时，集油箱油面高度总是等于油水分离室隔板高度，:即850mm，与气柜底部油槽中的油量无关，这样，原油箱无须进行改造。
若三个泵房的油泵中有一台出现故障或不上油，这就会使其它两台油泵的起动频率增加。另外，尽管该油泵不能循环供油，但底部油槽:中的油仍会不断地回流到集油箱中，当油箱油面的高度超过油箱分离室隔板时，油就会从油箱上部外溢.
气柜底部油槽的底面积为131mz，油箱横截面积为1. 5mz，在设计的贮气压力P= 5000Pa时，油箱与油槽的油面差为hz-hi，则有V3=131 (h,-}-54) X10-十1. 5 (hz十930)
X10-'-}1.5X850X10-'X2 (9)式中:h:一回油管中心到油槽油面的距离，mm
hz一回油管中心到油箱油面的距离，即
油箱最低有效高度，mmh:一h, =P/9. 8p= 5000/9.8 X 0. 9= 567(10)将式((6^-10)联立求得
hz=890一0. 442H<、一0.891hd <11)
在满足活塞油槽不鼓泡跑气的前提下，为保证油箱贮油可靠，取d=0. 5mm, h=9m, Ho=824mm代入式(11)得hz=522mm。而原油箱设计有效高度h' z=1200一930=270mmo
2油箱的改造及效果
按照上述设计思路，通过有关计算，我们认为原油箱的高度是不够的，至少应在原来的基础上再加高△h=h2-h'Z=252mm。考虑到密封油中含水及其它因素的影响，我们于1993年11月将气柜的三个集油箱加高了500mm，即预先用6mm厚的钢板制成三个lm X lm X0. 5m的矩形框，分别焊接在原设计油箱的上部.
X10-'-}1.5X850X10-'X2 (9)式中:h:一回油管中心到油槽油面的距离，mm
hz一回油管中心到油箱油面的距离，即
油箱最低有效高度，mmh:一h, =P/9. 8p= 5000/9.8 X 0. 9= 567(10)将式((6^-10)联立求得
hz=890一0. 442H<、一0.891hd <11)
在满足活塞油槽不鼓泡跑气的前提下，为保证油箱贮油可靠，取d=0. 5mm, h=9m, Ho=824mm代入式(11)得hz=522mm。而原油箱设计有效高度h' z=1200一930=270mmo
2油箱的改造及效果
按照上述设计思路，通过有关计算，我们认为原油箱的高度是不够的，至少应在原来的基础上再加高△h=h2-h'Z=252mm。考虑到密封油中含水及其它因素的影响，我们于1993年11月将气柜的三个集油箱加高了500mm，即预先用6mm厚的钢板制成三个lm X lm X0. 5m的矩形框，分别焊接在原设计油箱的上部.
生产实践证明，改造后的效果十分明显，油箱最低有效高度的平均值可保持在450mm。而且可大幅度降低密封油的耗量。我们在1993年11月19日将气柜中的全部存油清除后，加入62. 2t新油，经近一年的运行，虽中途未补充新油，柜内仍有存油53t,
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