煤氣柜鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

彭放林　周偉

摘 要：煤氣柜是鋼鐵企業(yè)調(diào)節(jié)煤氣管網(wǎng)壓力、防止煤氣放散的重要設(shè)備。作為鋼鐵廠煤氣平衡必須的環(huán)保設(shè)備，煤氣柜對(duì)于鋼鐵廠的安全運(yùn)行和節(jié)能減排起到非常重要的作用。煤氣柜的主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，配以相應(yīng)的密封裝置形成對(duì)煤氣的密封，其中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是煤氣柜的重點(diǎn)。該文對(duì)典型的煤氣柜分類進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上，對(duì)干式稀油密封煤氣柜和濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)于煤氣柜的工程設(shè)計(jì)、施工安裝有著較為重要的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：煤氣柜 干式煤氣柜 濕式煤氣柜 稀油密封

中圖分類號(hào)：TF302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（c）-0094-02

Abstract：The gas holder is the important equipment to adjust the gas pipeline pressure and prevent the gas emission in the iron and steel enterprises.As the necessary environmental equipment for the iron and steel plant gas balance，the gas holder plays a very important role for the safe operation and energy saving of the iron and steel plant.The main structure of gas holders is the steel structure，which can seal the gas with the corresponding sealing device.The structure design is the key point to the gas holder.In this paper，the typical gas holder classification has been introduced.And then，the steel structure design characteristic of the dry thin oil sealing gas holder and the wet spiral guide gas holder were analyzed，which was meaningful for the design，construction and installation of gasholders in the practical engineering conditions.

Key Words：gas holder；dry gas holder；wet gas holder；thin oil sealing

煤氣柜是鋼鐵企業(yè)調(diào)節(jié)煤氣管網(wǎng)壓力、防止煤氣放散的重要設(shè)備[1-5]。隨著本世紀(jì)初我國鋼鐵行業(yè)的飛速發(fā)展，煤氣柜作為鋼鐵廠煤氣平衡必須的環(huán)保設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于鋼鐵廠的安全運(yùn)行和節(jié)能減排起到了重要的作用，為我國鋼鐵行業(yè)帶來了十分明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

煤氣柜的主體結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，配以相應(yīng)的密封裝置形成對(duì)煤氣的密封，其中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是煤氣柜的重點(diǎn)。關(guān)于煤氣柜鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，各工程公司或設(shè)計(jì)院有著不同的特點(diǎn)，尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文在典型煤氣柜分類的基礎(chǔ)上，對(duì)干式稀油密封煤氣柜和濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜兩種具有典型代表性的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)于鋼鐵企業(yè)煤氣柜的工程設(shè)計(jì)、施工安裝有著較為重要的實(shí)際意義。

1 典型煤氣柜類型

根據(jù)密封方式的不同，煤氣柜可分為干式煤氣柜和濕式煤氣柜。干式煤氣柜以稀油、油脂或柔膜作為密封介質(zhì)進(jìn)行密封，濕式煤氣柜以水作為密封介質(zhì)進(jìn)行密封。典型的干式煤氣柜及濕式煤氣柜類型見表1所示。

表1所示煤氣柜中，濕式煤氣柜結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，但煤氣壓力波動(dòng)大，使用壽命通常只有10年；干式煤氣柜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工安裝步驟要求嚴(yán)格，煤氣壓力穩(wěn)定，使用壽命長，最高可達(dá)到30年。目前，濕式煤氣柜在鋼鐵企業(yè)已很少應(yīng)用，但在焦化、化肥廠等化工行業(yè)，仍有一定需求。干式煤氣柜由于具有的顯著特點(diǎn)，在鋼鐵企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是中冶賽迪開發(fā)的POC新型干式煤氣柜，已有近20年的設(shè)計(jì)和使用業(yè)績，技術(shù)十分穩(wěn)定。

除表1所示典型煤氣柜外，中冶賽迪近年來已成功研發(fā)出高壓、高速一段式橡膠密封煤氣柜技術(shù)，在成本、技術(shù)等方面有較大優(yōu)勢(shì)，正在向市場進(jìn)行推廣。

2 煤氣柜鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1 干式稀油密封煤氣柜鋼結(jié)構(gòu)

典型的干式稀油密封煤氣柜有曼型煤氣柜和POC新型煤氣柜，其主體結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)，包括：柜體結(jié)構(gòu)、柜頂結(jié)構(gòu)、活塞結(jié)構(gòu)、柜底板、內(nèi)外部電梯等組成，各部分設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

（1）柜體結(jié)構(gòu)。

干式稀油密封煤氣柜柜體分正多邊形（曼型柜）和圓筒形（POC新型柜）兩類，由立柱、多層回廊和側(cè)板組成。其中，側(cè)板與立柱焊接相連，形成薄壁柜體，側(cè)板厚度根據(jù)煤氣柜壓力不同而定。多層回廊沿柜體周邊設(shè)置，對(duì)柜體有加勁作用，各層回廊通過斜梯相連。

（2）柜頂結(jié)構(gòu)。

干式稀油密封煤氣柜柜頂為桁架結(jié)構(gòu)，由柜頂梁，中間環(huán)、頂板，通風(fēng)氣樓等組成。柜頂梁連接在柜體立柱與柜頂?shù)闹虚g環(huán)之間，柜頂梁間的頂板為冷彎鋼板。柜頂?shù)耐L(fēng)氣樓供煤氣柜連接內(nèi)外部用，通風(fēng)氣樓內(nèi)布置有內(nèi)部吊籠及緊急救助裝置。

（3）活塞結(jié)構(gòu)

活塞結(jié)構(gòu)是干式稀油密封煤氣柜的主要部件，同時(shí)也是保證煤氣柜密封安全性的關(guān)鍵。煤氣柜活塞為一可上下運(yùn)動(dòng)的周邊帶箱型梁的桁架結(jié)構(gòu)，桁架間的連接采用鉚接和焊接相結(jié)合?；钊呐渲鼗炷链蟛糠植贾迷谥苓叺南湫土簝?nèi)，少量布置在箱型梁側(cè)面或頂面，部分預(yù)制成砼塊?；钊湫土褐苓呍O(shè)有密封油溝，通過密封裝置實(shí)現(xiàn)氣柜的密封。

另外，活塞周邊布置有導(dǎo)輪支架和導(dǎo)輪，導(dǎo)輪分固定式和彈簧式兩類，通過導(dǎo)輪實(shí)現(xiàn)活塞的上下移動(dòng)。同時(shí)，在柜體立柱上還設(shè)有防回轉(zhuǎn)裝置以保證活塞安全運(yùn)行。

（4）柜底板

干式稀油密封煤氣柜的柜底板設(shè)有柜底油溝、油溝擋板、活塞落底支架等。

（5）內(nèi)外部電梯

干式稀油密封煤氣柜內(nèi)部電梯（即內(nèi)部吊籠）設(shè)于通風(fēng)氣樓內(nèi)，供操作維護(hù)人員進(jìn)入煤氣柜內(nèi)部使用，同時(shí)設(shè)有緊急救助裝置。外部電梯設(shè)于煤氣柜外部，電梯井為全鋼結(jié)構(gòu)，操作維護(hù)人員通過外部電梯到達(dá)煤氣柜進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)工作。

2.2 濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜

濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜為典型的濕式煤氣柜，包括鐘罩結(jié)構(gòu)、塔節(jié)結(jié)構(gòu)、水槽結(jié)構(gòu)以及配重等組成，各部分設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

（1）鐘罩結(jié)構(gòu)

濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜的鐘罩分別由頂架、頂板、筒體和環(huán)梁等組成。頂架為型鋼組成的桿件結(jié)構(gòu)，主要承受頂部載荷，包括頂板載荷、頂架自重、施工構(gòu)件載荷等。頂板根據(jù)各位置強(qiáng)度、腐蝕度等要求，采用不同厚度的鋼板，直接鋪設(shè)在頂架結(jié)構(gòu)上，頂板承受的載荷除煤氣壓力外，還包括頂板自重、檢修維護(hù)載荷等。鐘罩筒體和頂板一起起著儲(chǔ)存煤氣的作用，通過環(huán)梁進(jìn)行約束，各部分間通過焊接進(jìn)行連接。

（2）塔節(jié)結(jié)構(gòu)

濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜的鐘罩包含壁板、上下掛圈、立柱和導(dǎo)軌。塔節(jié)的壁板為薄壁鋼板，拼接后焊接在相應(yīng)的掛圈、墊板等位置，形成筒體結(jié)構(gòu)。上下掛圈由槽鋼和鋼板所制，結(jié)構(gòu)為環(huán)形槽，通過水封的方式形成對(duì)煤氣的密封。立柱、導(dǎo)軌和塔節(jié)的上下掛圈一起，形成塔節(jié)的鋼結(jié)構(gòu)骨架，導(dǎo)軌直接采用鋼軌。

（3）水槽結(jié)構(gòu)

濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜的水槽包括底板和壁板。水槽的底板和壁板之間采用圈板焊接的方式進(jìn)行連接，壁板鋼板厚度根據(jù)煤氣壓力要求的強(qiáng)度進(jìn)行選擇，通常不小于6mm。底板的厚度根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造決定。

（4）配重

濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜的配重為混凝土，可根據(jù)具體需求部分預(yù)制成砼塊。

2.3 干式、濕式煤氣柜鋼結(jié)構(gòu)比較

從上述分析可知，相較干式煤氣柜而語，濕式煤氣柜結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、操作管理簡單、成本較低，因此，盡管其具有煤氣壓力波動(dòng)大、壽命短等不足，在部分地區(qū)、焦化、化肥廠等化工行業(yè)，仍有一定的需求量。具體的煤氣柜建設(shè)類型選擇，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)地區(qū)的具體需求進(jìn)行分析，不能一概而論。

3 結(jié)論

在典型煤氣柜分類的基礎(chǔ)上，分析了典型干式稀油密封煤氣柜和濕式螺旋導(dǎo)軌煤氣柜的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。同時(shí)對(duì)干式、濕式煤氣柜的鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了比較：濕式煤氣柜結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，但煤氣壓力波動(dòng)大、壽命短；干式煤氣柜結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工安裝步驟要求嚴(yán)格，但壓力穩(wěn)定、適用壽命長。具體的煤氣柜建設(shè)類型選擇，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)地區(qū)的具體需求進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 李勇，李毅峰.影響寶鋼轉(zhuǎn)爐煤氣柜滿柜次數(shù)的原因分析與對(duì)策[J].寶鋼技術(shù)，2014（1）：31-34.

[2] 楊曉.淺談15萬m3高爐煤氣柜提壓改造[J].水鋼科技，2014（1）：22-25.

[3] 宋曉旻.高壓曼式煤氣柜的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2013（12）：63-64.

[4] 吳媛.干式稀油密封煤氣柜的安全措施[J].冶金動(dòng)力，2013（10）：9-11.

[5] 姚海峰，李鵬.3座8萬m3轉(zhuǎn)爐煤氣柜檢修空氣源問題的解決[J].冶金動(dòng)力，2013（6）：24-25.