【文章內(nèi)容簡介】 本工程竣工后，可以減少高爐煤氣放散量，減少外購焦爐煤氣量，改善環(huán)境，節(jié)約 環(huán)境，取得較好的經(jīng)濟效益。 － 65 － 2. 10 萬 m3 干式焦爐煤氣柜工藝設(shè)施 本工程設(shè)計內(nèi)容為：新建 10 萬 m3 干式焦爐煤氣柜一座（包括油泵房 4 座、電梯機房和煤氣進出口水封室），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)焦爐煤氣供應(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： 焦爐煤氣發(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 焦爐煤氣柜容積的確定： 焦爐煤氣的容量，應(yīng)包括以下幾個部分： （ 1）焦爐煤氣波動調(diào)節(jié)量 焦爐煤氣發(fā)生量和用量的正常波動量如下表： 序號 項目 數(shù)量（ m3/h） 波動量（ m3/h） 波動率 % 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 總波動量σ =（ +++） 1/2=10,900m3 一般氣柜提供 2σ的波動調(diào)節(jié)量，用以保證供需之間的平衡。 因此波動調(diào)節(jié)量為： 10,900 2=21,800 m3 － 75 － (2)煤氣柜結(jié)構(gòu)安全儲備量 為了保護氣柜的鋼結(jié)構(gòu)，不使活塞運行到上下極限位置，而在氣柜上部和下部各留有氣柜總?cè)莘e 5%的安全儲備量，約為 3000m3。 (3)化肥間隙停產(chǎn)按一小時計算 73， 000m3 (4)氣柜容積的確定 按上述計算，計算容積為： 21,800+73,000+3,000=97,800m3 故選擇 10 萬 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北方地區(qū)，而且國內(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)運行的經(jīng)驗，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： (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)費用低 干式煤氣柜由于采用稀油密封 沒有水槽，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 － 85 － ~，而且煤氣柜儲氣壓力高，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 100000 m3 濕式煤氣柜要建一臺 10t/h 鍋爐，冬季耗煤折價 ~70 萬元。而干式煤氣柜只加熱密封用油，耗熱量較低。 (6) 干式煤氣柜因為內(nèi)壁有油膜保護，使用壽命長，目前干式煤氣柜使用壽命已有超過 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)計說明 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)計貯氣壓力： 6kPa (612mmH2O) 4) 貯氣介質(zhì)： 焦爐煤氣 5) 貯氣溫度： 0~35℃ 最低為大氣溫度 ℃ 6) 煤氣吞吐量： 平時 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： 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 (13)活塞水平旋轉(zhuǎn)防止裝置： 2 個 (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)計說明 氣柜本體結(jié)構(gòu)設(shè)計說明 本設(shè)計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 。氣柜立面詳見附圖。 (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)形走道和具有進風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格要求。 (3) 柜頂部分由放射狀布置的柜頂桁架、帶檔風板的通風氣樓，冷壓成型的屋面板，三角形采光通風天窗，柜頂通道和內(nèi)部吊籠平臺組成。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、吊籠降落平臺和配重等組成，系空間桁架加強 － 105 － 的平板結(jié)構(gòu)?；钊菤夤竦暮诵牟考?，四周的油槽和密封設(shè)備構(gòu)成密封所需深度的油封。為了防止活塞上下運行過程中可能產(chǎn)生的傾斜及保證活塞運行平滑，在活塞桁架的上下弦處安裝兩個導(dǎo)輪。導(dǎo)輪系沿著立柱內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌板面滾動，為了保證活塞重量與儲氣壓力的均衡，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，正常情況下進入柜內(nèi)活塞上的唯一通道是通過柜頂從通風氣樓內(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)部是上下運行的電梯轎箱，上部為滑輪機房，下部建有電梯卷揚機機房。電梯停靠柜體的五層環(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，通達各層環(huán)形走道和柜頂。 氣柜鋼材材質(zhì)要求 (1) 通風帽支架的中心環(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，柜身平臺梁，活塞桁架支撐系統(tǒng)，活塞油槽及油槽平臺采用 Q235B 號鋼制造其抗拉強度，伸長率，屈服強度，冷彎試驗（簡稱 Q235B 四項）及碳、硫、磷的極限含量須符合 GB70088的規(guī)定。 (2) 通風帽支架及其頂板、側(cè)板。柜頂板，柜底板，柜底油槽，卷揚機底座平臺，電梯井架及梯梁采用 Q235BF 鋼制作。其抗拉強度，伸長率，屈服強度，冷彎試驗（簡稱 Q235BF 四項）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 號鋼制造， 其抗拉強度，伸長率（簡稱 Q235AF 二項）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，焊條性能須符合 GB511785 的規(guī)定。當母材厚 5mm 時，宜選用直徑d=3~4mm 的焊條，當母材厚度為 6~10mm 時，宜選用直徑 d=4~5mm的焊條，母材厚度 10mm 時，按常規(guī)選用。 (2) 自動焊或半自動焊接 Q235B,Q235BF 采用 H08A 焊絲，焊絲的性能須符合 GB130077 的規(guī)定或相當標準。 (3) 螺栓采用 Q235B 鋼制造，螺栓，螺母，墊圈的尺寸及技術(shù)條件須會合 GB578086,GB4186,GB9585 的規(guī)定。 (4) 高強度螺栓采用扭剪型高強度螺栓連接副型式（包括一個螺栓，一個螺母和一個墊圈）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 ，每個扭剪型高強度螺栓的設(shè)計預(yù)拉力見下表。 － 125 － 表 2 扭剪型高強度螺栓的預(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，除銹等級為《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)程》 GB5020595 中的 Sa2 1/2 級。 (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 6448mm(邊長 7000mm)高 190mm，厚 3mm 的鋼板制成，每個直邊一塊，上下面均呈鋸齒狀，隨著活塞的上下移動， － 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，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，套放在套筒內(nèi)。彈簧的壓緊力經(jīng)過計算確定，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。 (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達到的。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 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，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，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。 (c)較低的凝固點，在北方地區(qū)要求凝固點低于建柜地區(qū)冬季極端最低溫度。 根據(jù)以上要求選用國內(nèi)配制的 M2 號油，其主要性能如下： 干式煤氣柜密封油技術(shù)條件表 項 目 指 標 粘度 (50℃ ) 40~50 厘沲 (cst) 凝點 (不高于 ) 45℃ 比重 (15/4℃ ) ~ 閃點 (開口 ) (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 公司標準，見注 注：油水分離性 (M、 A、 N 公司標準 )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 計量瓶中，經(jīng) 2 分鐘手提計量瓶晃動使之充分混合，靜置 1小時后；能分離出水≥ 45cm3 為合格 。 (5) 活塞油槽電加熱系統(tǒng) 北營公司 地處我國東北本溪，冬季十分寒冷最低可達～－ ℃，過去由于嚴寒，曾經(jīng)發(fā)生過煤氣柜在 12月～ 1月份由于氣溫過低密封油無法順利地油水分離造成密封油乳化而停止生產(chǎn)的實例。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 － 季安全運行問題。 該加熱保溫系統(tǒng)的溫度工作范圍為 3~7℃，即：當密封油溫度低于 3℃時系統(tǒng)開始加熱，溫度高于 7℃時系統(tǒng)加熱停止。 在每邊活塞油溝里放有 4 片散熱片，該四片為二個控制點；在每個沉淀油箱里放 1 片散熱片，為一個控制點。該系統(tǒng)共有 88 片 散熱片， 48 個控制點，所有控制點由計算機進行控制。系統(tǒng)總功率為～88kW，加熱器的電氣設(shè)備應(yīng)滿足 I 區(qū)爆炸危險場所的要求 (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用，其貯量可維持正常工作 24 小時。 (2) 密封油自動凈化裝置 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)致密封機構(gòu)可動部件凍住，影響其正常運行，為此設(shè)置了密封油自動凈化裝置。 自動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，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。 沉淀油箱是一個借助重力自動進行油水分離的設(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。 當活塞油溝內(nèi)溝油位低于外溝時，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)沉淀脫水后進入二室，再經(jīng)濾網(wǎng)和出口管進入內(nèi)溝，達到油面平衡。反之內(nèi)溝 流向外溝，也經(jīng)過沉淀油箱和濾網(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才需要補充。因此進入沉淀油箱的油流速很慢，水和塵埃有足夠的時間沉淀從而起到自動凈化作用。 沉淀油箱中沉積的污水，定期用手搖泵抽出，或開啟底部閥門手動排放入容器再運出柜外。 (3) 排污和排油裝置 在每個分隔艙內(nèi)各設(shè)一個小手搖泵和滑板曳引裝置。手搖泵用于將內(nèi)溝的水和沉