浅析单段式高压橡胶密封膜煤气柜在储存高炉煤气中的应用

浅析单段式高压橡胶密封膜煤气柜在储存高炉煤气中的应用

蒋诚勇

福建省工业设备安装有限公司 福建福州 350011

摘要：随着改革开放不断深入，我国基础设施建设和国防军工不断发展，综合国力得到有效提升，随着城镇化建设步伐加快，建筑行业蓬勃发展，国内钢铁产能也随着市场的需求不断扩大，而在国内钢铁冶金行业中，煤气柜作为储存二次能源煤气被广泛应用，其中单段式橡胶密封模型煤气柜在近几年逐渐流行，它主要用于储存高炉煤气或转炉煤气，特别是在储存高炉煤气方面有着广泛的前景。由于其有着制作简单、安装周期短、操作方便、活塞运行快、运行维护简便越来越受到广大用户的欢迎，对用户节能减排，环境保护，降本增效，提高经济效益有重要作用。

关键词：单段式橡胶膜密封型煤气柜、高炉煤气、提高经济效益，节能减排，环境保护，安装周期缩短，运行维护简便。

1、前言

钢铁冶金行业作为我国国民经济的重要基础产业，随着我国社会经济快速发展和现代化进程的不断推进也得到了迅速的发展。其中，煤气作为冶金行业的重要副产品和重要能源，根据不同冶金生产工艺会产生不同类型的人工煤气，主要有焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气等。而在人工煤气的回收运用和储存中，煤气柜是其中的关键设备，它能充分地回收以及高效的利用煤气资源，是企业提高经济效益，节能环保、降本增效的重要手段，对钢铁企业的可持续发展意义重大。

煤气柜是冶金行业中用来贮存煤气的钢制容器，容量从几千立方米到几十万立方米，主要可分为干式煤气柜和湿式煤气柜。干式煤气柜为用稀油或橡胶膜密封的活塞式结构，湿式煤气柜为用水密封滑轨套简式圆柱形结构。随着科学技术的发展，新技术新工艺的应用，湿式煤气柜在冶金行业已经退出历史舞台。其中橡胶膜密封煤气柜又称卷帘式煤气柜或维金斯式煤气柜，按造密封形式不同，可以分为单段式橡胶密封膜煤气柜和两段式橡胶密封膜煤气柜。

由于在冶金行业里煤气的生产过程中，其成分，发热量，流量均处于不稳定的动态变化之中，特别是流量变化波动大，因此，需要煤气柜这个“心脏”来调节。一是作为“缓冲器“并储存煤气，通过快速吞、吐煤气，调节瞬时煤气波动，“削峰填谷”，实现“零”放散；二是作为“稳压器”稳定煤气管网压力，提高煤气利用效率。因此，煤气柜对企业能源系统的平衡和调节有至关重要作用。而在高炉煤气的回收运用和储存中，主要有稀油密封式高炉煤气柜和传统两段式橡胶膜密封高炉煤气柜。随着橡胶密封膜制造技术的不断提升，超长超耐压皮膜制造应用，逐渐将替代两段式橡胶密封膜为趋势。而传统的两段式橡胶密封膜煤气柜，由于活塞运行过程中会产生压差，压力波动值大。在用于储存高炉煤气时，对煤气管网的压力平稳会产生一定的影响，稳压作用不理想。采用单段式橡胶密封膜高炉煤气柜，活塞运行过程几乎不会产生压力波动，对煤气管网起到很好的稳压作用。

2、单段式高压橡胶密封膜高炉煤气柜建设特点

2.1制作简单

单段式皮膜柜是在传统气柜的基础上加以改良设计而生，柜体为圆筒形，外形相对传统威金斯气柜为“瘦高型”，主要有气柜柜底板、气柜立柱、气柜壳体、抗风桁架、柜顶盖、内部活塞等组成，活塞与柜体间距离约400-500mm，采用单段橡胶膜进行密封，密封膜随活塞升降而卷动。稀油密封煤气柜的柜体为多边形或圆筒式，主要结构有柜底板、导轨式立柱、壁板、柜顶、气柜活塞等组成，气柜运行靠活塞上下导轮紧贴柜体导轨运动，活塞密封是由柜体之间设置密封油沟，油沟内设置滑板密封机构，按柜体设计压力，注入一定高度稀油密封油，靠滑板紧贴柜壁板运行而达到密封性，因此对构件制作精度要求高，加工难度较大。相对于气柜的立柱和壁板制作加工难度大，需要机床加工，制作成本高。单段式皮膜柜的立柱和壁板制作简单，不需要机加工。传统双段式维金斯气柜外形相对于单段式则为“矮胖型”，两者外部结构基本相同，主要不同在活塞结构形式上，双段式皮膜柜活塞有分一塔、二塔两段皮膜，第一段皮膜连接于活塞底部和T挡板内侧，第二段皮膜连接于T挡板外侧和侧板密封角钢之间，而单段式构件制作比两段式简单，只有一个活塞围栏，皮膜连接于活塞底部和侧板密封角钢之间。

2.2建设周期短，安装简单

单段式橡胶高炉煤气柜建设周期短，安装简单，因活塞和柜体采用橡胶膜进行密封，运行空间较大，因此柜体安装精度要求比稀油柜低。同柜容单段式橡胶膜煤气柜较两段式橡胶膜密封型煤气柜活塞结构更简单，工程量可减少约10%，施工工期可减少约20天。而同柜容的稀油高炉煤气柜，制作安装精度要求高，焊接难度大，前期立柱安装尺寸和精度没有严格把控会对气柜后期调试运行造成严重影响，而且气柜壁板的煤气接触区域要比单段式橡胶高炉煤气柜多50%~60%，则需要花更多时间和成本进行气密性焊接和检查，而且还多一套外部防爆电梯和内部防爆吊笼设备安装，总体施工工期要比单段式橡胶密封煤气柜多一个月左右。

3、单段式高压橡胶密封凯瑟琳泽塔琼斯膜高炉煤气柜运营特点

3.1性能优良，操作简便，运行稳定，维保简单

单段式高压橡胶密封膜高炉煤气柜活塞最快速度可达4~5m/分钟，相对于稀油煤气柜活塞运行速度只能达到1.5~2m/分钟，因此单段式橡胶膜煤气柜吞吐能力更强对煤气管网系统缓冲效果更好。

单段式煤气柜结构简单，附属设备少，无水无油检修方便，冬天运行稳定，没有运转设备，所以检修和平时维护工作量很少，进出柜内检查安全通过性强、维护简单。而稀油煤气柜则有水有油，有泵站和加热器，还有特种设备电梯和吊笼，设备要日常运行工作，需要频繁检修维护，严寒地带冬季气温低于零下时运行，容易造成活塞油沟结冰、壁板挂蜡，供油排水管道和油水分离器容易冻结，需要进行加热处理不然会造成事故；活塞密封检修时候需要排水、排油、清油污，工作量很大；使用时密封油由于排水、飞溅和蒸发会造成油量减少还需要不定期加油维护；特种设备有电梯和柜内吊笼，其安装、报验、维修等工作都需要特种设备报检，并且需要按规定接受相关部门检查。而相对于两段式橡胶密封膜高炉煤气柜运行产生压力差，单段式煤气柜运行气压稳定，运行压力不会二次波动，不会造成煤气使用系统气压不稳，同时单段式皮膜柜只有一段皮膜，密封面比两段式皮膜少一半，活塞密封的日常检查维护工作量也少一半，密封面的泄露概率也少一半；两段式皮膜柜活塞运动时，T挡板会随活塞升降受到冲击作用，随时间和次数累计容易造成变形、偏移和泄露，就可能提高事故发生的概率。

3.2节能减排，运行成本低，经济效益高

单段式橡胶膜煤气柜结构简单，附属设备少，无水无油，适应寒冷地区，冬季不需加热，无动力消耗（除了部分照明消耗），不需要消耗密封油和外部电梯维护，每年运行成本能比稀油密封煤气柜节省约50%以上。稀油密封煤气柜油泵站和电梯属于日常运转设备，运行动力消耗大，特别是北方寒冷地区，冬季需要对柜底油槽进行加热，采暖需要消耗加热蒸汽，而且每年还需补充15-30吨密封油，还要考虑做好气柜补油和换油过程中对环境污染的处理。两段式橡胶膜煤气柜因其运行压力分两段，存在工作压差有0.5~1 Kpa，则会造成煤气回收系统不稳定，工况不稳定会造成工作效率低下，升高运行费用。气柜压力波动还会造成后续用户使用产生不良的后果，可能造成用户用气量增大、使用效率降低等。而单段式橡胶密封膜煤气柜的工作压力相对稳定，从源头上改善了加压站一次风机和加压机工作状况，大大提高系统工作效率，从而降低了系统运行费用，为用户节省成本，也保证了为用户后续生产系统持续提供稳压气源。

单段式高压橡胶密封膜煤气柜在高炉煤气的应用中，其环境适用性、运行稳定性、安全性和经济性等方面远远优于稀油密封型煤气柜，已成为干式煤气柜中当之无愧的佼佼者，对提高冶金企业的能源再生利用，提高生产效益及节能环保方面有着重要作用。

结语：

因此通过对单段式橡胶密封膜高炉煤气柜自身特点分析并对比高炉稀油煤气柜和传统两段式皮膜高炉煤气柜。我们可以发现在高炉煤气的运用和储存中，单段式橡胶密封膜高炉煤气柜相对于传统的双段式威金斯气柜有着运行费用低、安装时间短、日常维护保养简单等优点；而相对于稀油密封式高炉煤气柜优点有着投资少、安装周期缩短、污染小、容易维护等诸多优点。其优越的环境适用性、运行稳定性、安全性和经济性，成为煤气柜中的顶级产品，单段式橡胶密封煤气柜完全实现了零动力消耗、日常零维护、零污染排放的“三零”目标。近年来在国内外被较多冶金行业选择新建或改造，它将会是冶金行业投资建设的主流，有代替传统煤气柜的趋势。

参考文献：

[1]中国工程建设标准化协会.CECS186:2005.橡胶密封储气柜工程施工质量验收规程[S].北京：中国计划出版社，2005.

[2]中国工程建设标准化协会.CECS267:2009.橡胶密封储气柜工程施工质量验收规程[S].北京：中国计划出版社，2009.

[3]刘红娟.单段式与两段式橡胶模煤气柜技术的对比分析[J].冶金动力，2013,（11）：19-22.

著作者： 蒋诚勇；工程师；福建省工业设备安装有限公司

单位属地：福建福州

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