【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 本工程竣工后，可以減少高爐煤氣放散量，減少外購(gòu)焦?fàn)t煤氣量，改善環(huán)境，節(jié)約 環(huán)境，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 － 65 － 2. 10 萬(wàn) m3 干式焦?fàn)t煤氣柜工藝設(shè)施 本工程設(shè)計(jì)內(nèi)容為：新建 10 萬(wàn) m3 干式焦?fàn)t煤氣柜一座（包括油泵房 4 座、電梯機(jī)房和煤氣進(jìn)出口水封室），以及煤氣柜區(qū)的管線、生產(chǎn)管理室、熱水站等生產(chǎn)輔助設(shè)施。 容積選定 新區(qū)焦?fàn)t煤氣供應(yīng)系統(tǒng)主要用戶是煤化公司，其余煤氣由化產(chǎn)自用及三鐵、四燒等。煤氣發(fā)生量及其主要用戶用量： 焦?fàn)t煤氣發(fā)生量（ 4 72 孔） 89， 400 m3/h 煤化公司用量 73， 200 m3/h 1780 熱軋 23， 600 m3/h 化產(chǎn)自用 2， 500 m3/h 三鐵、四燒用量 6， 000 m3/h 老區(qū)西部向新區(qū)供量 21， 200 m3/h 焦?fàn)t煤氣柜容積的確定： 焦?fàn)t煤氣的容量，應(yīng)包括以下幾個(gè)部分： （ 1）焦?fàn)t煤氣波動(dòng)調(diào)節(jié)量 焦?fàn)t煤氣發(fā)生量和用量的正常波動(dòng)量如下表： 序號(hào) 項(xiàng)目 數(shù)量（ m3/h） 波動(dòng)量（ m3/h） 波動(dòng)率 % 1 發(fā)生量 89,400 7,200 8 2 煤化 73,200 7,300 10 3 1780 23,006 3,500 15 4 其他 8,500 800 10 總波動(dòng)量σ =（ +++） 1/2=10,900m3 一般氣柜提供 2σ的波動(dòng)調(diào)節(jié)量，用以保證供需之間的平衡。 因此波動(dòng)調(diào)節(jié)量為： 10,900 2=21,800 m3 － 75 － (2)煤氣柜結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備量 為了保護(hù)氣柜的鋼結(jié)構(gòu)，不使活塞運(yùn)行到上下極限位置，而在氣柜上部和下部各留有氣柜總?cè)莘e 5%的安全儲(chǔ)備量，約為 3000m3。 (3)化肥間隙停產(chǎn)按一小時(shí)計(jì)算 73， 000m3 (4)氣柜容積的確定 按上述計(jì)算，計(jì)算容積為： 21,800+73,000+3,000=97,800m3 故選擇 10 萬(wàn) m3 煤氣柜。 干式煤 氣柜的選型 干式煤氣柜按其結(jié)構(gòu)可分為三種型式，即稀油密封多邊形、干油密封、橡膠膜密封。其中稀油密封多邊形型煤氣柜比較適用我國(guó)北方地區(qū)，而且國(guó)內(nèi)已建成容積 20200～ 300000 m3 的干式煤氣柜百余座，積累了豐富的建造和生產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，所以本工程的煤氣柜選用稀油密封多邊形干式式煤氣柜。 干式煤氣柜的優(yōu)點(diǎn)： (1) 占地面積小 干式煤氣柜的高徑比 H/D≈ ，濕式柜的高徑比 H/D≈ ~，相同容積的干式柜與濕式柜相比較，干式柜占地面積比濕式柜小一倍多。 (2) 基礎(chǔ)費(fèi)用低 干式煤氣柜由于采用稀油密封 沒(méi)有水槽，以 100000 m3 煤氣柜為例，干式煤氣柜與濕式煤氣柜相比減少操作水重約 30000 噸。在地質(zhì)條件不好的地點(diǎn)上設(shè)置干式煤氣柜基礎(chǔ)容易處理。 (3) 含酚污水排量少 濕式煤氣柜需經(jīng)常加水、排水量多，氣柜檢修時(shí)這樣大量的污水是很難處理的。而干式煤氣柜只有少量的煤氣冷凝水析出，容易處理。 (4) 活塞升降速度快 ,煤氣吞吐量大 干式煤氣柜活塞及側(cè)板組裝要求精度高，升降速度可達(dá) － 85 － ~，而且煤氣柜儲(chǔ)氣壓力高，可以與煤氣管網(wǎng)直接連接。濕式煤氣柜則受氣柜塔節(jié)精度不高直徑誤差較大以及螺旋導(dǎo)軌的限制 ,其升降速度最大為 1m/min，通常在 。 (5) 北方地區(qū)濕式柜冬天防凍，需要消耗大量熱能。一臺(tái) 100000 m3 濕式煤氣柜要建一臺(tái) 10t/h 鍋爐，冬季耗煤折價(jià) ~70 萬(wàn)元。而干式煤氣柜只加熱密封用油，耗熱量較低。 (6) 干式煤氣柜因?yàn)閮?nèi)壁有油膜保護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，目前干式煤氣柜使用壽命已有超過(guò) 60 年的，而濕式煤氣柜使用壽命一般為 15~20年。 100000m3 干式煤氣柜主要規(guī)格、結(jié)構(gòu)參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 主要規(guī)格 1) 公稱容積： 100000m3 2) 型式： 正二十 邊形，稀油密封 3) 設(shè)計(jì)貯氣壓力： 6kPa (612mmH2O) 4) 貯氣介質(zhì)： 焦?fàn)t煤氣 5) 貯氣溫度： 0~35℃ 最低為大氣溫度 ℃ 6) 煤氣吞吐量： 平時(shí) 0~45000 m3/h() 最大 ~135000 m3/h() 結(jié)構(gòu) 參數(shù)： (1) 外形： 正二十邊形 (2) 最大直徑 (外接圓 )： m (3) 最小直徑 (內(nèi)切圓 )： m (4) 檐口高： (5) 柜體總高： m － 95 － (6) 活塞最大行程： (7) 每邊邊長(zhǎng)： 7 m (8) 底面積： 1547 m2 (9) 支柱數(shù)： 20 根 (10)活塞升降速度： ~ m/min (11)活塞密封壓緊型式： 彈簧式 (12)活塞支承導(dǎo)輥數(shù)： 40 個(gè) (13)活塞水平旋轉(zhuǎn)防止裝置： 2 個(gè) (14)密封油供應(yīng)裝置： 4 套 (15)活塞密封油加熱系統(tǒng)： 1 套 煤氣柜本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 氣柜本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 本設(shè)計(jì)柜體為一容積可變的活塞式 容器，由柜底、柜身、柜頂和活塞等部分組成的殼體結(jié)構(gòu)。平面呈 20 邊形，邊長(zhǎng) 。氣柜立面詳見(jiàn)附圖。 (1) 柜底部分由柜底油槽、底板等結(jié)構(gòu)組成，是全焊的鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)焊縫有氣密性要求。 (2) 柜身部分是由 20 根柱子、約 90 余層冷壓成形的側(cè)板，四層環(huán)形走道和具有進(jìn)風(fēng)功能的檐口組成的殼體結(jié)構(gòu)。側(cè)板之間及其與柱和柜底油槽的連接焊縫氣密性必須保證。柱及側(cè)板的制造和安裝精度有嚴(yán)格要求。 (3) 柜頂部分由放射狀布置的柜頂桁架、帶檔風(fēng)板的通風(fēng)氣樓，冷壓成型的屋面板，三角形采光通風(fēng)天窗，柜頂通道和內(nèi)部吊籠平臺(tái)組成。柜頂平 面呈正 20 邊形。 (4) 活塞部分由放射狀布置的活塞桁架、活塞導(dǎo)輪架、活塞油槽、活塞底板、環(huán)形走道、吊籠降落平臺(tái)和配重等組成，系空間桁架加強(qiáng) － 105 － 的平板結(jié)構(gòu)?；钊菤夤竦暮诵牟考闹艿挠筒酆兔芊庠O(shè)備構(gòu)成密封所需深度的油封。為了防止活塞上下運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生的傾斜及保證活塞運(yùn)行平滑，在活塞桁架的上下弦處安裝兩個(gè)導(dǎo)輪。導(dǎo)輪系沿著立柱內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌板面滾動(dòng)，為了保證活塞重量與儲(chǔ)氣壓力的均衡，需在活塞板上安放混凝土配重塊。防止人員行走時(shí)可能引起火花，活塞走道均用鋼筋砼板鋪設(shè)?；钊装迮c油槽和油塞桁架下弦之間焊縫必須保證有氣密 性?；钊Y(jié)構(gòu)的平面亦呈正 20 邊形。 (5) 外部電梯井架結(jié)構(gòu) 氣柜檐口高度約 74m，正常情況下進(jìn)入柜內(nèi)活塞上的唯一通道是通過(guò)柜頂從通風(fēng)氣樓內(nèi)乘吊籠下去，因而設(shè)置外部電梯是十分必要的。電梯井結(jié)構(gòu)是垂直鋼結(jié)構(gòu)井架。內(nèi)部是上下運(yùn)行的電梯轎箱，上部為滑輪機(jī)房，下部建有電梯卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)房。電梯?？抗耋w的五層環(huán)形走道和柜頂。電梯井架四周設(shè)置了繞井架上下的人行扶梯，通達(dá)各層環(huán)形走道和柜頂。 氣柜鋼材材質(zhì)要求 (1) 通風(fēng)帽支架的中心環(huán)梁，柜頂桁架及其中心環(huán)梁，柜身側(cè)板（要求采用雙定尺平板），柜身立柱，活塞底板 ，活塞桁架，及其中心環(huán)梁，檐口構(gòu)件，柜身平臺(tái)梁，活塞桁架支撐系統(tǒng)，活塞油槽及油槽平臺(tái)采用 Q235B 號(hào)鋼制造其抗拉強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率，屈服強(qiáng)度，冷彎試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱 Q235B 四項(xiàng)）及碳、硫、磷的極限含量須符合 GB70088的規(guī)定。 (2) 通風(fēng)帽支架及其頂板、側(cè)板。柜頂板，柜底板，柜底油槽，卷?yè)P(yáng)機(jī)底座平臺(tái)，電梯井架及梯梁采用 Q235BF 鋼制作。其抗拉強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率，屈服強(qiáng)度，冷彎試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱 Q235BF 四項(xiàng)）及碳硫，磷的極限含量須符合 GB70088 的規(guī)定。 (3) 欄桿，鋼梯踏步，門框采用 Q235AF 號(hào)鋼制造， 其抗拉強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率（簡(jiǎn)稱 Q235AF 二項(xiàng)）及碳、硫、磷的極限含量須符合 GB70088的規(guī)定。 － 115 － (4) 側(cè)板的供貨商 氣柜側(cè)板由冷彎成型板焊接而成，不僅要求板的平整度要好，而且要求冷彎性能也要好，為了確保氣柜的質(zhì)量，本氣柜采用 雙 定尺平板，不 能 使用開(kāi)卷平整板，并且 要求 使用寶鋼、武漢或鞍山鋼鐵公司生產(chǎn)的雙定尺熱開(kāi)平鋼板。 焊接與連接材料要求 (1) 手工焊接 Q235B、 Q235BF 鋼，焊條采用 E4301,E4303 型號(hào)，焊條性能須符合 GB511785 的規(guī)定。當(dāng)母材厚 5mm 時(shí)，宜選用直徑d=3~4mm 的焊條，當(dāng)母材厚度為 6~10mm 時(shí)，宜選用直徑 d=4~5mm的焊條，母材厚度 10mm 時(shí)，按常規(guī)選用。 (2) 自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊接 Q235B,Q235BF 采用 H08A 焊絲，焊絲的性能須符合 GB130077 的規(guī)定或相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)。 (3) 螺栓采用 Q235B 鋼制造，螺栓，螺母，墊圈的尺寸及技術(shù)條件須會(huì)合 GB578086,GB4186,GB9585 的規(guī)定。 (4) 高強(qiáng)度螺栓采用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副型式（包括一個(gè)螺栓，一個(gè)螺母和一個(gè)墊圈）與尺寸等須符合 GB363283 的規(guī)定，其技術(shù)條件 須符合 GB363383 的規(guī)定。連接外構(gòu)件接觸面采用噴砂處理，摩擦系數(shù)不得小于 ，每個(gè)扭剪型高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉力見(jiàn)下表。 － 125 － 表 2 扭剪型高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力 螺栓公稱直徑 M12 M16 M20 M22 55 P(KN) 100 P(KN) 155 P(KN) 190 P(KN) 油漆涂裝 (1) 鋼材表面除銹采用噴射（噴砂和拋丸）除銹方法，除銹等級(jí)為《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》 GB5020595 中的 Sa2 1/2 級(jí)。 (2) 涂漆分二種部位，特殊部位 （與煤氣接觸部位，包括氣柜底下表面）和一般部位（不與煤氣接觸的部位 )。特殊部位包括氣柜底板上下表面，活塞底板下表面及柜底油槽。其余為一般部位，氣柜側(cè)板活塞行程范圍內(nèi)為不涂漆部位。 1) 一般部位 所有構(gòu)件均涂環(huán)氧富鋅防銹底漆二遍，漆膜厚度為 70?m，涂環(huán)氧云鐵中間漆一遍，漆膜厚度為 50?m，再涂氯磺化聚乙烯氣柜面漆二遍，其漆膜厚度為 60?m。 2) 特殊部位 建議不分底、中、面漆一律涂環(huán)氧煤瀝青漆，漆膜厚為 200?m。 (3) 氣柜的油漆涂裝使用壽命至少應(yīng)為 6 年。 煤氣柜主要設(shè)備 活 塞密封機(jī)構(gòu) 沿活塞周邊設(shè)有密封油溝，油溝內(nèi)配置了滑板、帆布、木塊、壓緊裝置及密封油組成的密封機(jī)構(gòu)。 (1) 滑板 共分三種，即直邊、角部和油溝分隔滑板。其作用是減少活塞油溝與側(cè)板之間的間隙，以減少密封油的泄漏量。 直邊滑板是由長(zhǎng) 6448mm(邊長(zhǎng) 7000mm)高 190mm，厚 3mm 的鋼板制成，每個(gè)直邊一塊，上下面均呈鋸齒狀，隨著活塞的上下移動(dòng)， － 135 － 可將側(cè)板內(nèi)壁上凝結(jié)的冰霜鏟除。 滑板由吊掛零件懸吊并固定在活塞油溝內(nèi)，用裝在套筒內(nèi)的彈簧壓緊于側(cè)板內(nèi)壁。 角部滑板比較厚，也叫滑塊。緊貼于立柱側(cè)面上，沿立柱上下運(yùn)行。 兩端與直邊滑板的楔形端塊插接，由上、下二層彈簧壓緊，角部滑板分成左右二塊，中間有間隙，可以調(diào)節(jié)因直邊滑板伸縮引起的變化。 油溝分隔滑板是將活塞油溝分成若干隔艙，也隨活塞上下移動(dòng)，用重錘壓緊于側(cè)板內(nèi)壁。 (2) 帆布和木塊 帆布分主帆布和分隔帆布二種。主帆布安裝在活塞油溝底部的護(hù)板上面，一端用木條壓緊固定在滑板上，另一端也用木條壓緊固定在油溝壁板上，主帆布底下在側(cè)板側(cè)設(shè)置圓木棍，是起緩沖保護(hù)作用，避免鉤破撕裂，主帆布主要起撓性連接作用。 分隔帆布將活塞油溝分成二個(gè)環(huán)行油溝（外溝和內(nèi)溝），其作用是防止空氣中的冷 凝水和灰塵落入內(nèi)溝，保持內(nèi)溝密封油的潔凈。分隔帆布上端懸掛在吊架上，并覆蓋在內(nèi)溝上面。 (3) 壓緊裝置 由壓緊彈簧及吊掛零件組成，壓緊彈簧大小二個(gè)，套放在套筒內(nèi)。彈簧的壓緊力經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，可用端部螺母調(diào)整。彈簧套筒一端頂住滑板，一端支持在活塞油溝壁板上。懸吊零件的作用，是將滑板與活塞油溝連接成一體，使滑板能隨活塞上下移動(dòng)。 (4) 密封油 活塞式氣柜的密封是靠保持活塞油溝一定的油位高度來(lái)達(dá)到的。由于各地區(qū)溫度的差異，所貯煤氣性質(zhì)不同，應(yīng)按以下條件選擇： (a)良好的水份分離性，德國(guó) 公司規(guī)定的最低 要求為：用密封油試樣 70cm3 和從煤氣中析出的冷凝水 50cm3 共同放入容量為200cm3 的玻璃圓筒內(nèi)混合，經(jīng) 2 分鐘充分振蕩后靜止 1 小時(shí)，要求能 － 145 － 夠分離出 45cm3 以上的水份。 (b)較高的粘度，并在溫度升高時(shí)，粘度變化不大，這樣可以減少密封油的泄漏量，特別在夏季氣溫升高時(shí)。 (c)較低的凝固點(diǎn)，在北方地區(qū)要求凝固點(diǎn)低于建柜地區(qū)冬季極端最低溫度。 根據(jù)以上要求選用國(guó)內(nèi)配制的 M2 號(hào)油，其主要性能如下： 干式煤氣柜密封油技術(shù)條件表 項(xiàng) 目 指 標(biāo) 粘度 (50℃ ) 40~50 厘沲 (cst) 凝點(diǎn) (不高于 ) 45℃ 比重 (15/4℃ ) ~ 閃點(diǎn) (開(kāi)口 ) (閉口 ) 180℃以上 180℃以上 粘度指數(shù) 80~100 灰份 (％ ) 以下 腐龜 (100℃， 3h 銅片、鋼片 ) 合格 全酸值 油水分離性 按 M、 A、 N 公司標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)注 注：油水分離性 (M、 A、 N 公司標(biāo)準(zhǔn) )要求如下： 采用 70cm3 密封油試樣，再取冷凝水 50cm3，共同放入容量為200cm3 計(jì)量瓶中，經(jīng) 2 分鐘手提計(jì)量瓶晃動(dòng)使之充分混合，靜置 1小時(shí)后；能分離出水≥ 45cm3 為合格 。 (5) 活塞油槽電加熱系統(tǒng) 北營(yíng)公司 地處我國(guó)東北本溪，冬季十分寒冷最低可達(dá)～－ ℃，過(guò)去由于嚴(yán)寒，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)煤氣柜在 12月～ 1月份由于氣溫過(guò)低密封油無(wú)法順利地油水分離造成密封油乳化而停止生產(chǎn)的實(shí)例。為了保證冬季煤氣供應(yīng)，設(shè)置活塞油槽電加熱系統(tǒng)，可解決了煤氣柜的冬 － 155 － 季安全運(yùn)行問(wèn)題。 該加熱保溫系統(tǒng)的溫度工作范圍為 3~7℃，即：當(dāng)密封油溫度低于 3℃時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始加熱，溫度高于 7℃時(shí)系統(tǒng)加熱停止。 在每邊活塞油溝里放有 4 片散熱片，該四片為二個(gè)控制點(diǎn)；在每個(gè)沉淀油箱里放 1 片散熱片，為一個(gè)控制點(diǎn)。該系統(tǒng)共有 88 片 散熱片， 48 個(gè)控制點(diǎn)，所有控制點(diǎn)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。系統(tǒng)總功率為～88kW，加熱器的電氣設(shè)備應(yīng)滿足 I 區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的要求 (不低于 d II BT4)防爆。 密封油循環(huán)供油系統(tǒng) 密封油從上部油箱的溢流孔流出，沿側(cè)板內(nèi)壁流到活塞油溝，極少部分從側(cè)板飛濺出來(lái)的油沫由濺油收集板收集后導(dǎo)入活塞密封油溝中，活塞油溝保持規(guī)定的油位高度，油通過(guò)側(cè)板和滑板間的縫隙，徐徐泄漏，沿側(cè)板內(nèi)壁流下，存于氣柜底部周邊的底部油槽中，從底部油槽經(jīng)聯(lián)接箱進(jìn)入油泵站中的油水分離器，分離水份后的密封油用泵打出，經(jīng)上升管送到上部油箱。 一般 按氣柜容積大小設(shè)置幾套供油裝置， 100000m3 煤氣柜設(shè)置 4套供油裝置，現(xiàn)將有關(guān)裝置詳述如下： (1) 上部油箱 設(shè)在柜體上部側(cè)板外側(cè)，是組合式的，包括溢流油箱和貯備油箱二部分。貯備箱始終貯滿油，以備停電或油泵故障時(shí)用，其貯量可維持正常工作 24 小時(shí)。 (2) 密封油自動(dòng)凈化裝置 密封油夾帶的水份有沉積到活塞油溝底部引起結(jié)冰的可能，導(dǎo)致密封機(jī)構(gòu)可動(dòng)部件凍住，影響其正常運(yùn)行，為此設(shè)置了密封油自動(dòng)凈化裝置。 自動(dòng)凈化裝置由分隔帆布、分艙隔板、沉淀油箱、濾網(wǎng)和連接管組成。 分隔帆布將活塞油溝分成內(nèi)溝和外溝，并覆蓋 在內(nèi)溝上，以防止 － 165 － 空氣中的冷凝水和塵埃落入內(nèi)溝。 分艙隔板是由鋼板和帆布組成，和分隔油板相連。其作用是將活塞油溝分成幾格，防止活塞發(fā)生傾斜時(shí)，密封油快速流到低傾的那邊，而出現(xiàn)高邊油封高度不足的現(xiàn)象。 沉淀油箱是一個(gè)借助重力自動(dòng)進(jìn)行油水分離的設(shè)備。中間設(shè)隔板，不到底，二室底部相通，從上部油箱流出的密封油只能沿側(cè)板進(jìn)入活塞油溝外溝，經(jīng)滑板和側(cè)板間的縫隙流入底部油槽。 當(dāng)活塞油溝內(nèi)溝油位低于外溝時(shí)，外溝的油經(jīng)入口連接管、濾網(wǎng)、流入沉淀油箱的一室，經(jīng)沉淀脫水后進(jìn)入二室，再經(jīng)濾網(wǎng)和出口管進(jìn)入內(nèi)溝，達(dá)到油面平衡。反之內(nèi)溝 流向外溝，也經(jīng)過(guò)沉淀油箱和濾網(wǎng)。 內(nèi)溝的油位經(jīng)常是恒定的只有活塞油溝底部主帆布滲漏時(shí)才需要補(bǔ)充。因此進(jìn)入沉淀油箱的油流速很慢，水和塵埃有足夠的時(shí)間沉淀從而起到自動(dòng)凈化作用。 沉淀油箱中沉積的污水，定期用手搖泵抽出，或開(kāi)啟底部閥門手動(dòng)排放入容器再運(yùn)出柜外。 (3) 排污和排油裝置 在每個(gè)分隔艙內(nèi)各設(shè)一個(gè)小手搖泵和滑板曳引裝置。手搖泵用于將內(nèi)溝的水和沉