阿曼阿恩型儲氣罐與POC型儲氣罐的比較

摘 要

摘要：介紹了POC型儲氣罐在國內的應用概況，比較了阿曼阿恩型儲氣罐與POC型儲氣罐在罐體結構、受力特性、活塞密封機構、活塞運行速度、儲氣壓力、運行維護等方面的特點。POC型
摘要：介紹了POC型儲氣罐在國內的應用概況，比較了阿曼阿恩型儲氣罐與POC型儲氣罐在罐體結構、受力特性、活塞密封機構、活塞運行速度、儲氣壓力、運行維護等方面的特點。POC型罐具有明顯的優勢。
關鍵詞：干式儲氣罐；阿曼阿恩型儲氣罐；POC型儲氣罐；稀油密封
Comparison between M.A.N.Gasholder and POC Gasholder
GAO Haiping
Abstract：The general application situation of POC gasholder in China is introduced.M.A.N. gasholder and POC gasholder are compared in terms of gasholder structure，force-bearing characteristic，piston sealing mechanism，piston motion speed，gas storage pressure，operation and maintenance.POC gasholder has obvious advantages.
Key words：piston-type gasholder；M.A.N.gasholder；POC gasholder；thin oil seal
1 概述
    阿曼阿恩型儲氣罐(以下簡稱曼型罐)采用多邊形的筒體和以鋼制滑板為密封件的稀油密封結構，其特點已為業內所共知，已有不少運行管理和維護的經驗[1～3]。POC型儲氣罐(以下簡稱POC型罐)采用圓筒形的簡體和以橡膠帶為密封件的稀油密封結構，近10年來在國內迅速發展。曼型罐與POC型罐同屬于稀油密封型干式儲氣罐，均具有利用礦物油液位密封燃氣、安全可靠的優點。POC型罐是集曼型罐稀油密封性能好和可隆型罐受力特性好、利于提高儲氣壓力的優越性于一身的新型儲氣罐。1999年4月，國內首座自行建設的POC型罐在廣東韶關鋼鐵公司投產；2007年2月投產的國內自行建設的寶山鋼鐵股份有限公司2號焦爐煤氣儲氣罐，容積為30×104m3，標志著國內POC型罐技術水平已達到國際領先水平。截至2008年底，國內已投產或正在施工中的POC型罐已超過30座，這些POC型罐容積范圍為(2～30)×104m3，儲氣壓力范圍為3～15kPa，幾乎全部集中在冶金行業。國內已投產的部分POC型罐見表1。
表1 國內已投產的部分POC型罐
序號
用戶
罐容/m3
儲氣壓力/kPa
儲存介質
投產時間
1
韶關鋼鐵公司
10×104
8.5
高爐煤氣(BFG)
1999年4月
2
韶關鋼鐵公司
2×104
5.0
焦爐煤氣(COG)
1999年4月
3
韶鋼松山股份有限公司
10×104
9.0
高爐煤氣(BFG)
2003年7月
4
水城鋼鐵公司
15×104
9.5
高爐煤氣(BFG)
2003年6月
5
武漢鋼鐵(集團)公司
15×104
10.0
高爐煤氣(BFG)
2004年10月
6
武漢鋼鐵(集團)公司
15×104
10.0
高爐煤氣(BFG)
2006年4月
7
酒泉鋼鐵集團公司
16.5×104
10.0
高爐煤氣(BFG)
2005年3月
8
鞍山鋼鐵集團公司
30×104
10.0
高爐煤氣(BFG)
2005年12月
9
鞍山鋼鐵集團公司
30×104
10.0
高爐煤氣(BFG)
2006年8月
1O
太鋼不銹鋼股份有限公司
30×104
10.0
高爐煤氣(BFG)
2005年12月
11
寶山鋼鐵股份有限公司
30×104
8.0
焦爐煤氣(COG)
2007年2月
12
攀枝花新鋼釩股份有限公司
15×104
6.3
焦爐煤氣(COG)
2006年10月
13
南京鋼鐵股份有限公司
20×104
12.5
混合煤氣(MIXG)
2007年9月
14
寶鋼股份中厚板分公司
30×104
10.0
COREX煤氣(COREX G)
2007年10月
15
寶鋼集團八一鋼鐵公司
10×104
11.0
高爐煤氣(BFG)
2008年2月
16
寶鋼集團八一鋼鐵公司
10×104
8.0
焦爐煤氣(COG)
2008年2月
17
鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司
30×104
10.0
高爐煤氣(BFG)
2008年8月
18
寶鋼股份中厚板分公司
30×104
15.0
COREX煤氣(COREX G)
2009年8月
   由于POC型罐的優越性還不為冶金行業以外的用戶所熟知，因此，本文就這2種稀油封型干式儲氣罐的技術特點進行介紹，以供用戶選用時參考。
2 罐體結構及受力特性比較
   曼型罐簡體采用正多邊形，簡體側板采用冷彎成型帶卷邊的薄鋼板構件，其標準長度為5.900m、7.000m、8.824m，板厚為4～6mm；活塞采用由中間環、放射式梯形桁架和周邊桁架組成的空間受力結構，活塞底部為一平面，用厚度為4～6mm的鋼板與活塞桁架下弦桿的下翼緣板相焊接[4]。常規的曼型罐的儲氣壓力不超過8kPa，在罐內儲氣壓力加大的情況下，由于筒體側板厚度受鋼板冷彎性能限制，只能采取增加卷邊加肋數量來抵抗儲氣罐內部氣壓，此時簡體側板的使用壽命尚有待實踐檢驗。
   POC型罐外形來源于可隆型干式罐，只是將潤滑脂潤滑密封改為曼型罐的稀油潤滑密封，且活塞導輪和防回轉裝置采用與曼型罐一樣的型式，即導輪力作用在立柱處且限制活塞的水平旋轉。POC型罐單塊側板為弧形瓦塊板[5]，簡體環向采用立柱、T型鋼和回廊加固的圓柱狀結構，有利于承受較大的儲氣壓力；POC型罐活塞為穹形拱狀[5]，也有利于承受較大的儲氣壓力。活塞周邊穹底設有箱形環梁，內裝混凝土，重心低于形心，活塞運行傾斜時具有自動復位功能。在儲氣壓力加大的情況下，POC型罐可以加厚側板以保證筒體的形狀和使用壽命，故其儲氣壓力預計可達到20kPa。寶鋼股份中厚板分公司于2009年8月投產的30×104m3的儲存COREX煤氣的POC型罐的設計儲氣壓力高達15kPa，設計壽命為30年。
3 活塞密封機構比較
    曼型罐活塞密封機構為彈簧壓緊式，密封件為鋼制滑板，滑板有3種，即直邊滑板、角部滑板和堰部分隔滑板。直邊滑板由吊掛零件懸掛并固定在活塞油溝內，用裝在套筒內的壓緊彈簧壓緊在側板內壁。角部滑板比較厚，也叫滑塊，設于立柱上，由上下2層彈簧壓緊[4]。由于雜質進入彈簧套筒內或結冰的影響，彈簧可能脫落[3]。由于彈簧脫落后落在密封油液面以下的低處，難以維護，限制了曼型罐活塞速度的提高，一般活塞速度不超過1.2m/min。滑板的壽命一般為4～6年。油泵站的啟動次數一般為35次/(臺·d)。
    POC型罐活塞密封機構為杠桿重錘壓緊式，密封件為補強的耐油橡膠帶，靠橡膠帶在杠桿重錘作用下的彎曲變形保持與圓柱形筒體的貼合，以減少密封油的泄漏量。對橡膠帶的作用力可以根據側板的變形情況在密封油液面上部進行調整，調試和維護方便。POC型罐活塞速度已達到2.5m/min，這在要求活塞速度大的場所(如冶金行業的高爐煤氣儲氣罐)特別受歡迎。橡膠帶的壽命超過15年。油泵站啟動次數一般可控制在20次/(臺·d)以內。
    2006年10月投產的攀枝花新鋼釩股份有限公司15×104m3的POC型罐(儲存焦爐煤氣)和2007年2月投產的寶山鋼鐵股份有限公司30×104m3的POC型罐(儲存焦爐煤氣)已將POC型罐應用到冶金行業的焦爐煤氣系統上，至今運行正常。
4 其他
    在曼型罐簡體內側，側板與側板間的燃氣外溢引起活塞上泄漏的燃氣量較多[6]，在活塞快速下降時情況更為嚴重。而POC型罐內側的側板與側板間接縫處為打磨光滑的對接焊縫，沒有這個問題。
    曼型罐筒體密封只有1道焊縫，而POC型罐側板與立柱有2道焊縫[7]，筒體密封性能更好。
    曼型罐進出口管一般設地下閥門井室，POC型罐一般在地面上從側板上水平進出氣，檢修維護方便。曼型罐進出口管一般從罐邊進出氣，POC型罐一般從罐中心進出氣，在吞吐量大的場所，POC型罐對減小進出氣時活塞的傾斜有利。2005年12月投產的鞍山鋼鐵集團公司30×104m3的POC型罐活塞傾斜度只有30mm[8]。
    曼型罐一般不設罐體側板上人孔和檢查孔的操作平臺，且活塞油溝內的密封油全部泄入底部油溝后人員進入活塞下部不方便。POC型罐一般設有罐體側板上人孔和檢查孔的操作平臺，且活塞油溝的密封油全部泄入底部油溝后人員可以從側板人孔直接進入活塞下部進行維護。因此，POC型罐在需要調整儲氣壓力或檢修活塞下部區域時十分方便。
    曼型罐底部油溝寬度一般約1.1m；POC型罐底部油溝寬度一般超過1.8m，收集飛濺密封油的面積較大，因此，對于相同容積的儲氣罐，POC型罐密封油損耗量較小。
    曼型罐一般1帶側板高為810mm，儲氣壓力增大則卷邊加肋加密；POC型罐一般1帶側板高為1450～2000mm，每1帶側板用T型鋼加肋一次。曼型罐活塞和罐頂采用空間桁架結構，而POC型罐采用穹形拱頂結構。因此，同容積的曼型罐防腐費用一般比POC型罐高。
5 結論
    POC型罐在受力特性、活塞速度、密封性能等方面優于曼型罐，使其更適合提高儲氣罐儲氣壓力、提高活塞運行速度、減少油泵耗電量；在操作和維護方面POC型罐也比曼型罐具有明顯的優勢。因此，POC型罐近10年來在國內冶金行業得到迅速推廣。
    目前，在活塞速度低于1.2m/min的情況下，相同容積和儲氣壓力的POC型罐比曼型罐造價稍高。但對要求儲氣壓力較高、活塞速度較快、密封性能更好或檢修維護更方便的用戶，POE型罐將是更好的詵擇。
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(本文作者：高海平 中冶賽迪工程技術股份有限公司 重慶 400013)