張 濤，包儒涵，陳 明

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

稀油密封煤氣柜整體保溫的探討

張 濤，包儒涵，陳 明

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

針對(duì)北方地區(qū)稀油密封煤氣柜冬季運(yùn)行時(shí)的一些常見問題，提出煤氣柜整體保溫和蒸汽化凍的措施。分析整體保溫對(duì)于煤氣柜運(yùn)行的影響，并與傳統(tǒng)的側(cè)壁防腐做法進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

稀油密封煤氣柜；冬季；運(yùn)行；整體保溫；蒸汽化凍；技術(shù)經(jīng)濟(jì)

1 前言

目前，從國內(nèi)普遍使用的稀油密封圓形煤氣柜和稀油密封多邊形煤氣柜的運(yùn)行情況來看，煤氣柜在北方的冬季，發(fā)生故障和事故的可能性會(huì)大大增加。同時(shí)，夏季的密封油飛濺和泄漏量激增也是困擾企業(yè)的難題。

2 問題分析

氣柜內(nèi)煤氣含有大量水份，在氣柜內(nèi)靜止后，在溫度較低的柜壁上會(huì)逐漸冷凝成水，在冬季就會(huì)在側(cè)壁上結(jié)冰。氣柜密封機(jī)構(gòu)在側(cè)壁上有薄冰或薄霜時(shí)，會(huì)被即時(shí)刮掉。但如果冬季活塞長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)動(dòng)，密封機(jī)構(gòu)下部的薄冰將越結(jié)越厚，等到活塞需要運(yùn)行的時(shí)候，就會(huì)被厚冰卡住，密封機(jī)構(gòu)也將被破壞。密封油中所含一些雜質(zhì)及水也會(huì)在側(cè)壁上形成“掛蠟”，掛蠟達(dá)到一定厚度的時(shí)候也會(huì)影響氣柜的正常運(yùn)行。

雖然柜底油槽和活塞油槽都設(shè)有加熱裝置，但也無法對(duì)氣柜的整體起到加溫效果，特別是大型氣柜，由于密封油流道非常長(zhǎng)，集中加溫?zé)o法解決上述問題，這就需要?dú)夤窕钊ㄆ谏舷逻\(yùn)行，而很多企業(yè)氣源調(diào)度十分緊張，無法做到定期氣柜活塞上下運(yùn)行，這些企業(yè)的大型氣柜在最冷的1、2個(gè)月關(guān)閉進(jìn)出口停柜，以躲避寒潮，這就影響了工廠的正常生產(chǎn)，也帶來了不安全因素。

夏季由于溫度高，太陽輻射強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致煤氣柜南側(cè)柜壁板溫度最高達(dá)60℃以上，密封油粘度急劇下降，由于南北溫差使得氣柜外壁板的變形加大，更加劇了密封油的飛濺與泄漏。這種情況在多邊形稀油密封煤氣柜上表現(xiàn)尤為明顯，油泵啟動(dòng)次數(shù)冬季夏季能相差3倍以上。

3 整體保溫

為解決上述這些問題，就需要對(duì)整個(gè)氣柜進(jìn)行整體保溫，在冬季提高整個(gè)氣柜的溫度，夏季則降低氣柜的最高溫度。

氣柜整體保溫后，不但能極大地減少結(jié)冰掛蠟，還能減小氣柜南北側(cè)的溫差，減少氣柜外壁的變形，氣柜密封油的粘度冬季和夏季也不會(huì)相差太大，對(duì)氣柜運(yùn)行十分有利。還能減少氣柜底部油管和活塞油槽加溫的能耗，大大提高氣柜外壁防腐的壽命。

目前可采用傳統(tǒng)的巖棉保溫或者是硬泡聚氨酯保溫。由于氣柜外表面面積非常大，同時(shí)氣柜高層上遭受風(fēng)沙雨雪侵蝕，氣柜內(nèi)儲(chǔ)存的是易燃易爆氣體，在選擇保溫方式時(shí)，需要充分考慮上述因素。

巖棉保溫已在冶金企業(yè)大量應(yīng)用，具體的保溫做法和優(yōu)缺點(diǎn)這里就不一一贅述。巖棉保溫要注意做好外防護(hù)層，防止雨雪進(jìn)入到巖棉與氣柜側(cè)板之間的縫隙內(nèi)，對(duì)氣柜側(cè)板造成腐蝕。

硬泡聚氨酯目前主要用于高層建筑外墻保溫防水，相對(duì)于巖棉優(yōu)點(diǎn)主要有：保溫性能非常好，導(dǎo)熱系數(shù)0.025左右，因現(xiàn)場(chǎng)噴涂，施工簡(jiǎn)便速度快。粘結(jié)性能好、防水。聚氨酯防火等級(jí)一般為b1級(jí)或者b2級(jí)，為阻燃材料，滿足氣柜使用要求。但硬泡聚氨酯價(jià)格相對(duì)巖棉保溫較貴。

氣柜整體保溫后，柜內(nèi)煤氣散熱速度及煤氣和柜壁的溫差將大大降低，可以極大地減少結(jié)冰及掛蠟的現(xiàn)象，但如果氣柜活塞長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行，仍有可能產(chǎn)生結(jié)冰及掛蠟的現(xiàn)象。企業(yè)需要根據(jù)進(jìn)柜煤氣溫度、柜內(nèi)煤氣溫度、外界氣溫等情況，綜合考慮，定期讓氣柜活塞上下運(yùn)行全行程。

4 蒸汽化凍

整個(gè)氣柜進(jìn)行整體保溫后，氣柜散熱速度極大降低，這樣就具備了條件向氣柜內(nèi)引入蒸汽管，如發(fā)現(xiàn)有活塞下部結(jié)冰的癥狀，可通入蒸汽緊急進(jìn)行化凍。

按30萬m3氣柜儲(chǔ)存25萬m3高爐煤氣計(jì)算，高爐煤氣比熱為1.36 kJ/m3·℃，冶金企業(yè)常用的0.45 MPa蒸汽，當(dāng)降低到10℃時(shí)，釋放的熱量為2700 kJ/kg。也就是說，25萬m3高爐煤氣從-20℃上升到10℃時(shí)，所需蒸汽量為3.8 t，按照柜區(qū)常用DN50蒸汽管，向柜內(nèi)輸送蒸汽計(jì)算，約5 h可達(dá)到該蒸汽量，如果是DN100的蒸汽管則通入1.5 h蒸汽即可。

蒸汽化凍可在冬季氣溫較高，蒸汽較為富裕的時(shí)候進(jìn)行。

送入的蒸汽在與煤氣換熱后冷凝成小水珠，蒸汽管布置在柜底中心位置，絕大部分的水珠會(huì)逐漸落在柜底板上，對(duì)氣柜運(yùn)行沒有影響。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

氣柜整體保溫后，在冬季柜底油槽和活塞電加熱系統(tǒng)能耗大大降低，氣柜煤氣溫度也將提高。

按照30萬m3圓形柜，外界氣溫-15℃，柜內(nèi)煤氣30℃的假設(shè)條件，經(jīng)過有限元數(shù)值模擬計(jì)算：

（1）如果沒有保溫層，最外層溫度大約為14.97℃，當(dāng)量換熱系數(shù)約為6.66（W/m2·K），單位面積的換熱量大約為300 W，氣柜總換熱量為5681 kJ/s。

（2）如果有保溫層，最外層溫度大約為-14.79℃，當(dāng)量換熱系數(shù)約為0.046，單位面積的換熱量大約為2.1 W，氣柜總換熱量為40 kJ/s。

根據(jù)上述結(jié)果可以看到，增加保溫層后，煤氣柜的散熱量將減少150倍以上（如外界有風(fēng)，則散熱量的差別將更大），可以提高出口煤氣溫度，增加煤氣顯熱。一個(gè)冬季按60天計(jì)算，將節(jié)省標(biāo)煤約1000 t，節(jié)能效果非常明顯。

夏季由于油溫的降低，側(cè)板變形的減小，泄漏量也大大降低，減少了油泵啟動(dòng)次數(shù)，也降低了能耗。

氣柜整體保溫后，側(cè)板無需再刷中間漆和面漆（煤氣柜面漆壽命一般為6年）。表1是以30萬m3圓形煤氣柜采用發(fā)泡聚氨酯整體保溫為例，對(duì)整體保溫和傳統(tǒng)防腐做法進(jìn)行了初步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

表1 整體保溫技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

6 結(jié)束語

根據(jù)對(duì)氣柜整體保溫的分析及對(duì)比，整體保溫措施在冬季能極大地降低氣柜散熱，提高氣柜煤氣溫度及油溫，同時(shí)為引入蒸汽化凍提供了條件，保障氣柜的冬季正常運(yùn)行。夏季則起到隔熱效果，減少側(cè)板變形、降低油溫，減少油泵啟動(dòng)次數(shù)。

該措施如能推廣，將對(duì)國內(nèi)特別是北方地區(qū)煤氣柜的正常運(yùn)行和節(jié)能降耗起到重要作用。

A Discuss on Entire Heat Insulation of Thin-Oil Sealed Gasholder

ZHANG Tao,BAO Ruhan,CHEN Ming
(MCC Capital Engineering Technology Co.,Ltd.,Beijing,100176,China)

In order to solve some common problems in thin-oil sealed gasholder during winter operation in North China,measures of entire heat insulation and steam thawing for gasholder were put forward.The effect of entire heat insulation on the operation of gasholders was analyzed and compared technically and economically with traditional corrosion protected gasholder.

thin-oil sealed gasholder;entire heat insulation;winter;operation;steam thawing;technical and economic

TQ547.9

B

1006-6764(2014)03-0021-02

2013－11－05

張濤（1978-），男，畢業(yè)于西安交通大學(xué)，碩士研究生學(xué)歷，高級(jí)工程師，國家一級(jí)建造師，現(xiàn)從事各類型煤氣柜的技術(shù)開發(fā)與工程管理工作。