卷簾型干式氣柜在煉油廠中的應用

摘 要：比較了幾種不同形式氣柜的優缺點，中國石油天然氣集團公司呼和浩特石化公司在500萬噸/年擴能改造項目中選用了20000m3卷簾型干式氣柜對瓦斯氣進行回收和儲存。該氣柜主要借助于一種柔性的橡膠密封材料將氣柜側板和活塞密封連接。本文主要介紹了該氣柜的設計參數、結構和運行原理，詳述了瓦斯自動放散管的作用。從干式氣柜調試投用、運行管理、發現問題及處理措施等方面進行了相關技術管理分析。

關鍵詞：卷簾型干式氣柜；煉油廠；應用

中圖分類號：TQ547.9+1 文獻標識碼：A

1 概述

煉油廠低壓瓦斯的流量一般很不穩定，壓力也隨裝置操作的調整而劇烈波動，大多數瓦斯氣體不能直接回收利用，常通過火炬燃燒后再排放。但低壓瓦斯火炬燃燒既污染了環境，又浪費了能源，還有安全隱患。因此，消除火炬，節能降耗，便成為近些年來煉油廠挖潛增效的主要途徑之一。

氣柜的主要作用是回收、儲存低壓瓦斯，并將低壓瓦斯通過壓縮機增壓后送至高壓瓦斯系統，以調整瓦斯系統壓力平衡和需求的波動，從而避免整個瓦斯管網系統因瓦斯過剩或不足而引起的壓力不穩，保證各燃氣裝置的正常運行，同時，由于大量低壓瓦斯的利用，既增加了企業的經濟效益，又無環境污染，提高了社會效益。

2 氣柜的選型

氣柜按照是否用水來密封分為干式、濕式氣柜。

2.1 傳統的濕式氣柜

2.1.1 消耗大量的水。一般蓄水池的容積約為氣柜總容積的1/4到1/3，如5000m？的氣柜需要2000噸蓄水，日常維護時需要定期補水，水質不好時需要大量換水，大檢修時全部放光再重新補上。冬季時北方還要防凍，又要消耗能源。

2.1.2 維護難，問題多。煉油廠低壓瓦斯中含有一定比例的硫化氫等氣體，柜體易銹蝕，維護費用較高，加上氣柜內部很難檢查，一旦防腐漆脫落極易腐蝕穿孔，如果需要動火處理，工藝處理極為麻煩，耗時多（最少1個月），消耗大（氮氣處理，甚至需要把水全部放掉）。

2.1.3 使用壽命短，一般也就十年——圓度變形是致命的，根本沒法維護。

2.2 卷簾型干式氣柜

這種氣柜有很多優點：

（1）密封結構更合理；（2）安全可靠性更高；（3）運行費用低；（4）使用壽命長；（5）安裝精度要求低；（6）使用維護方便；（7）維護費用低廉。

呼和浩特石化公司在充分調研和詳盡論證的基礎上，于2010年擴能改造工程中增設了1臺20000m3的卷簾型干式氣柜，于2012年底準備投用。

3 20000m3卷簾型干式氣柜的設計

3.1 卷簾型密封氣柜結構

橡膠密封簾干式氣柜主要分為柜本體、活塞和橡膠密封簾三部分。

氣柜本體為全焊接鋼結構，外型與拱頂罐相似。柜底板呈拱頂形。柜頂中央有-個通風帽，上部柜壁均布45個通風孔，在活塞升降過程中活塞上部與柜頂之間的空間會隨之呼吸空氣，保證通風良好，防止可燃氣體積聚。

活塞置于氣柜內部，可以上下升降。活塞頂部周邊均布安裝有16套上限位輪，底部周邊均布安裝有16套下限位輪，上、下限位輪均正對立柱方向，對應在柜壁上安裝有下限位輪導向裝置16套。

橡膠密封簾為二段式圓桶形膠囊，橡膠密封膜是由三層簾線膠布按米字型交叉粘合而成。20000m3氣柜橡膠密封膜的兩面均使用專門研制的NBR+PVC共混膠料，組成圓筒的橡膠產品幅寬2.6m。粘接成型工序采用大型平板硫化機整體粘接縫一次成型，保證了產品尺寸的穩定性和貼接強度。基本性能要求：抗拉強度≥10MPa，伸長率≥300%，硬度（A）60±10，屈撓性能≥80萬次。

橡膠密封簾的組裝：橡膠膜上下兩端各開有一排小孔，每排沿圓周均布1472個Φ13mm孔，上下兩排孔之間的距離為8880mm。密封橡膠膜與型材連接處，涂抹有特殊的粘接劑，由壓條壓實，分別用螺栓固定在活塞與柜壁上，一端固定在柜壁板內側8.3米高的密封角鋼圈上，為固定端；另一端固定在活塞底部的密封槽鋼圈上，為活動端。固定端有導向環，活動端有導向板，便于活塞升降時橡膠密封簾的翻動。這樣在活塞下部、橡膠密封簾、柜壁8.3米高以下部分、罐底板之間形成了密封空間，以貯存瓦斯氣體。

3.2 氣柜的附屬設施

3.2.1 活塞調平裝置

活塞調平裝置由配重塊、導架（重塊滑道）、滑輪裝置和鋼絲繩組成，共4組，均勻布置。氣柜調試時應根據活塞運行情況在活塞砼壩上放置平衡配重塊，使活塞平穩運行。配重塊由兩條鋼絲繩牽引，分別通過兩個導向滑輪、兩個柜頂滑輪連接到活塞徑向對稱的兩個調平吊點上。重塊內側裝有滑輪座，可沿導架上下升降。當活塞升高或降低時，配重塊也隨之下降或上升。如果活塞本體在某兩個徑向對稱點處發生傾斜時，與高點連接的鋼絲繩松動，與低點連接的鋼絲繩拉緊，從而由配重塊產生的拉力自動調節活塞體水平度，保證活塞平穩升降。

3.2.2 放散管裝置

放散管裝置由放散管、蝶閥、阻火器、氣體放散閥及其手動、自動啟閉裝置組成。氣柜共有4組放散管裝置，其作用是當活塞上升到極限位置時，放散閥自動打開，緊急泄放柜內氣體，保證氣柜不受損壞。

放散管從氣柜下部放散口接出，經蝶閥后引至柜頂部放散閥，蝶閥平時為常開。氣體放散閥為內外兩層圓筒結構，內筒與放散管法蘭連接，內筒頂部有密封圈，平時由蓋板壓實橡膠墊來密封。蓋板頂吊耳有鋼絲繩牽引，通過自動、手動啟閉裝置即可開啟放散閥，開啟行程≤300mm，為防止蓋板動作時偏轉該設施設有限位保護、導軌和導向桿。

放散閥下面裝有DN300不銹鋼波形帶式阻火器。阻火器由芯件和殼體兩部分組成，其芯件為一層不銹鋼波形鋼片與一層平面鋼片纏繞而成，流通截面為數量眾多的三角形直流孔道。

氣體放散閥手動啟閉裝置可在進行氣柜內部置換瓦斯或空氣時使用。由手搖卷揚機、A、C、D、E型滑輪，限位導向裝置、擋塊及鋼絲繩等組成。動作方法是由設于氣柜下部的手搖卷揚機卷繞，拉緊或放松鋼絲繩，可以自由地開關放散閥。擋塊設在柜頂限位導向裝置上，對放散閥起限位保護作用。

氣體放散閥自動啟閉裝置由頂桿、頂桿座、A型滑輪（2個）、B型滑輪（3個）、導輪架等組成。動作方法是當活塞升高至距離柜壁頂1500mm的位置時，活塞頂部觸到連接在柜頂的頂桿座，當活塞繼續往上升時，活塞與頂桿座一起將頂桿機械地往上頂起滑輪組，由于限位導向裝置中擋塊的作用，連接放散閥蓋板的鋼絲繩被拉緊，因而將蓋板往上拉動，閥即被開啟，將氣體泄放大氣。活塞最高只能再升高300mm，即活塞最高位置距離柜壁頂1200mm。當活塞降下至距離柜壁頂1500mm后，放散閥即自動復位。

3.2.3 柜容指示裝置

氣柜頂部裝有雷達物位計、高高位聯鎖液位控制器，活塞上部則對應安裝有雷達反射板可實現柜容檢測、上下限自動控制、報警、高高限聯鎖。為直觀了解氣柜容量，在活塞調平配重塊上用醒目顏色畫一橫線作標記，與之對應的柜壁上則畫上氣柜高度刻度線，作直觀液位計用。

3.2.4 氣柜泄漏檢測裝置

氣柜在柜頂通風帽、柜壁兩側通風孔，氣柜入口閥、入口分液罐、出口緩沖罐等處均設有固定式可燃氣體報警器。

4 卷簾型干式氣柜的工作原理

在氣柜未收氣時， 橡膠膜全部沿柜壁垂直而下，柜內死空間可以有效減少。當氣柜收氣時，活塞開始上升，內側的橡膠膜向上彎折而外側的橡膠膜和T型圍欄則保持不動。氣柜繼續收氣，當活塞支架的頂桁板碰到T型圍欄時，內側橡膠膜被向上完全拉直。隨著瓦斯的繼續進入，活塞和T型圍欄一起上升，外側橡膠膜開始向上彎折。當T型圍欄和活塞升至最高位置時，外側橡膠膜被完全拉直，氣柜容量達到最大。在氣柜排氣時，活塞和T型圍欄及橡膠密封膜發生與上述過程完全相反的動作。

隨著氣柜的收氣，柜容不斷增大。當柜高度達到18.6m報警上限時，自動發出聲光報警，此時操作人員關閉氣柜入口蝶閥。當柜高度達到20m時，與上上限觸點直接連鎖控制的氣柜入口蝶閥將自動關閉，氣柜停止收氣，出口蝶閥打開，壓縮機開始運行。氣柜在收氣過程中，若柜高度超過20m上上限時壓力仍繼續增加，此時（柜高度達到22.27m）氣柜外側沿周圍均布設置的4根Ф325mm×8.5mm的緊急放散管將在機械力作用下自動開啟，排放瓦斯進行泄壓，活塞不再上升，保證了氣柜的安全。

結語

20000m3卷簾型干式氣柜的投用，避免了瓦斯火炬燃燒消耗的大量蒸汽，降低了能耗，減少了污水的排放，降低了處理費用。此外，該氣柜的投用，減少了瓦斯氣的放空量，降低了煙塵和噪聲的污染，為中國石油天然氣集團公司呼和浩特石化公司提高了經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]程前進.卷簾型干式氣柜在回收煉廠氣中的應用[J].石油化工設備技術，2001.

[2]申麗萍.煉油廠低壓瓦斯氣回收系統干式氣柜的安全設計[J].石油化工設計，2009.