从 20 世纪 80 年代开始, 干式气柜在我国已得到越来越普遍的应用。目前, 天津钢铁公司的 4 座煤气储柜全部为干式煤气柜, 其中 10 万 m3气柜和 16.5 万 m3气柜均为曼型稀油密封干式煤气柜, 设计工作压力为8 kPa,储气能力占总储气容量的 79.3%, 在燃气输配过程中发挥着主导性作用。

1、钢铁企业设置煤气柜的作用

1.1可有效地回收放散煤气

钢铁企业建立煤气柜, 主要是利用煤气柜可以及时吞吐煤气的特点, 回收企业内部因生产不均衡性所造成的瞬时煤气放散量。当煤气有剩余时存入柜内, 煤气不足管网压力下降时, 再补入管网, 起到以余补欠的作用, 减少煤气放散量。

1.2可充分合理地使用生产内部的副产煤气

由于建立了煤气柜, 在工厂煤气平衡中, 可以不预留煤气缓冲量, 从而可充分利用工厂副产煤气, 以减少外购燃料量, 提高生产煤气的使用率。

1.3稳定管网压力, 改善各加热生产用户的热工制度

利用煤气柜调节煤气管网压力, 可改善煤气供应的质量, 提高加热炉的煤气利用率, 使热工制度稳定。从而可降低煤气消耗量, 同时还可以改善钢材产品的质量。

2、曼型干式煤气柜的工作原理

曼型干式煤气柜主要有多边型的柱状外筒、沿筒内壁上下移动的活塞及柜底板组成。煤气贮存于活塞的下部, 靠活塞上下移动来改变煤气柜的贮气容量。煤气柜的密封, 靠安装在活塞上的油沟和侧板之间的间隙充满密封油, 密封油下流量的大小由滑板和滑块控制, 使其油压与活塞下部贮气压力相平衡而进行密封。密封油循环使用, 活塞油沟中的密封油, 从滑板滑块和侧板间的间隙往下流, 积存在柜底部油槽中,然后汇集至油水分离器, 在此进行油水分离, 当油量达到一定量以上时, 循环油泵自动启动, 将油打入送油管中。油从侧壁顶部的溢流孔沿着侧板内壁流到活塞油沟中, 自动保持密封部位的油压平衡。此外, 在溢流孔旁设置了备用油箱, 在停电等紧急情况下, 可以手动操作补充密封油。密封油为经过特殊处理的专用密封油,具有随温度变化幅度小、良好的油水分离性能、凝固点低和较高的着火点等特性。

3、曼型干式煤气柜在生产运行中曾出现的问题

3.1 10 万 m3煤气柜在生产运行两年多后, 曾出现过一次密封滑板变形, 造成煤气泄露, 使活塞油沟和柜顶4 点固定式在线 CO 检测仪满量程报警。4#油泵房两台油泵同时启动也不能满足活塞油沟油位的需要。立即停柜进行检查, 发现两处滑板变形, 密封失效, 部分弹簧脱落。

3.2 煤气柜在运行中曾出现过油泵常转不停和油泵声音异常现象, 检查发现主要是气柜立柱角部毛毡磨损严重和油泵过滤器被羊毛纤维堵塞, 造成泄油量增大, 供油量减小, 使油泵长转不停。

3.3 煤气柜在冬季生产运行中, 曾出现过活塞油沟内结冰现象, 造成结冰的主要原因是密封油的油质、油水分离器的操作调整、活塞油沟无伴热措施等问题。

4、曼型干式柜在应用中应注意的几个问题对曼型干式柜而言, 最重要的莫过于密封, 也就是如何防止在固定的外筒与上下活动的活塞之间产生漏气。 目前实际采用的三种柜型: 曼 (MAN) 型、可隆(KLONNE)型、威金斯(WINGGINS)型, 其区别就在于密封方式的不同。因此, 在对干式柜的运行中, 对其密封机构、密封介质的管理是最重要的, 而我们在这里所要提请注意的几个问题也是围绕这个中心。

5.1活塞密封机构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, 油槽内密封油密封压力应为柜内燃气压力的 1.3～

2 倍。

公司在使用干式柜的过程中发现, 活塞密封机构出现的问题主要有三点。

5.1.1 压紧弹簧的失效与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。根据《干式稀油密封储气罐安装验收暂行规定》,“滑板应与壁板贴紧, 局部最大间隙允许值为 0.5 mm”。随着活塞的上下运行, 压紧弹簧始终处于伸展、压缩的变换状态中, 日积月累会导致其产生变形, 弹力下降。在对干式气柜的检修过程中发现, 大量弹簧均有不同程度的缩短变形。受气柜周边环境的影响, 空气中的粉尘势必要进入气柜, 并很容易附在侧壁板上, 其中相当一部分被刮入活塞油槽, 沉积在帆布兜中形成“油垢”, 严重时弹簧套筒被填死, 弹簧动作受阻, 甚至脱落, 导致密封机构失效。另外, 从柜顶天窗渗漏的雨水、雪水进入帆布兜中, 在我国北方尤其应当注意。有时我们会有这样的误会, 积水会从帆布兜下渗出后进入底部油槽,然后经油水分离器排出。而事实上, 帆布的渗透性非常差, 冬季会结冰使弹簧无法动作, 令密封机构失效。

5.1.2 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, 在滑块上方固定一块耐油毛毡。伴随着活塞的不断升降, 该毛毡将逐渐磨损, 其密封能力也相应降低, 使循环油量明显增加, 气柜就出现过活塞供油泵因此而“长转不停”的现象。建议首先选用优质羊毛毡, 每 2～3 年更换 1 次干式气柜的柱脚毛毡。

5.1.3 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, 加速密封油的下泻, 影响密封效果。以上三项影响密封效果的因素, 可以通过齿轮油泵的启动次数和启动间隔加以判断。

5.2 密封介质

密封介质———稀油的物理及化学状态对活塞的密封和运行有着重要的意义。

5.2.1 油水分离器的问题

在北方, 冬季十分寒冷, 稀油能否顺利与水分离是一个关键的问题。分离得不好, 油中水结冰随时可能阻断循环油路, 使气柜无法运行。另外, 水的存在还会使密封油乳化。

5.2.2 加温要有保证

实践证明, 密封油温要保持在 5 ℃以上, 油与水才能有效分离, 当然这与密封油品种有很大关系, 通常我公司使用的是炼油厂生产的气柜采用密封油。在加温手段上, 使用的是车间冬季的暖管网, 容易出现忽冷忽热现象, 冬季还要严格控制加热温度, 做到均衡供热。在有条件的情况下, 应建立独立的加温保温设施, 缩小加热温差, 确保冬季气柜安全运行。

5.2.3 应采取保温措施

目前国内的气柜底部油槽普遍无保温设计, 铁壁板会将热量很快散失掉, 这对油温的保持十分不利, 从而增加供暖负荷。因此, 采取保温措施非常必要在北方地区, 活塞油沟油温容易出现零度以下, 建议采取伴热保温措施。

5.2.4 油水分离器的操作

充分分离的油与水在油水分离器中分离后, 密封油进入下一次循环过程, 水经自动排水装置和手动排水装置排出。为防止密封油在泵房内再次析出水分,可以加装排水阀, 及时排出残余水分。当活塞油位与油槽油位出现不均衡现象时, 可对油位调节器进行适度调整, 油位调节器升降 1mm, 油槽油位也升降 1mm,活塞油位则降升 4 mm。

5.2.5 干式柜对密封油的客观要求

( 1) 较高的粘度及良好的粘温特性。为了减少漏油量, 应使用高粘度密封油, 并且其粘度不会随温度而发生急剧变化。

( 2) 良好的氧化安定性。密封油需要长期连续运转,具有良好的氧化安定性可以防止在与水、煤气、金属的长期接触中, 被氧化并生成酸性物质和沉淀物造成变质及金属腐蚀。

( 3) 良好的抗乳化性。密封油在循环过程中会与煤气中的水分接触, 并被强烈的搅拌, 因此应当具备良好的抗乳化性。

( 4) 良好的防锈防腐性。水进入密封油会对金属造成腐蚀, 使柜体及各种运转、密封装置受损。因此, 密封油应当是由深度精制的矿物基础油加入抗氧剂、防锈剂、金属钝化剂、抗泡沫剂等添加剂配成。

( 5) 较低的凝固点, 在冬季寒冷地区也可使用。我们使用的密封油为冷冻机油, 而作为冷冻机油, 其在干式柜中的使用环境就显得相当恶劣了, 它必须与水接触, 与煤气及其中的各种杂质接触, 还有空气、灰尘及金属。因此, 它不会像在冷冻机中那样使用 10～15 年,而且必须面对它的变质问题。

5.2.6 防止密封油变质所采取的措施

( 1) 严格按客观要求选择密封油。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能延缓氧化变质。

( 2) 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。

( 3) 用涂料减少油品与金属的接触, 尤其是气柜底部油槽的壁板和油水分离器的壁板应刷耐油涂料。

( 4) 定期检查沉积物的状况和清洗储油容器。

( 5) 采用破乳、过滤、补充添加剂等综合手段使废油再生。干式气柜密封油用量较大, 10 万 m3气柜就需110 t, 16.5 万 m3气柜就需 128 t, 目前油价每吨近万元, 再生技术的应用在经济上无疑是明智的选择。

6、结束语

通过以上的分析和经验摸索, 在冬季气柜运行中，为防止活塞上油沟的结冰现象, 采用精细调整油水分离器, 确保油水分离效果, 定期手动放水和活塞加大运行幅度的方法, 并保持一定高柜位的运行方式。当煤气压力不平稳时, 为防止活塞倾斜损坏密封机构, 采用控制活塞速度, 调节进口蝶阀, 使活塞缓慢平稳的上升和回落, 这样就不会造成活塞不平衡和控制柜体内部漏煤气事故。在生产过程中如遇柜体内煤气泄漏, 长时间报警要及时检查分析, 如对角油位差比较高时应采取补放油措施, 平衡活塞。无效时, 应进入柜内活塞上检查。如发现活塞油沟油位不平衡而有煤气泄露时, 应马上离线着床进行彻底检查确认。

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