氣柜作為可燃氣體回收系統幣的大型
儲氣設備,其主要作用是將裝置正常生產時排放的尾氣收集起來,以便采用不同的方式回收、利用;在裝置非正常運行時,由于一次性排放的可燃氣體量較大,氣柜可起到緩沖的作用,使火炬對排放氣的處理時間延長。
20世紀90年代前,石油化工行業基本上采用濕式氣柜,設計標準也主要針對濕式氣柜作出規定,即“宜設1個,其有效容積可按排放量最大的裝置1次事故10一巧而n的排放量計算,但不宜超過1.0xl護砰”。隨著國內煉油裝置加工能力的擴大,加工手段的增加,裝置生產周期的延長,大多數煉油廠的氣柜數超過了1個,總有效容積在1.0xl護襯以上。
20世紀90年代初,國內鋼鐵行業首先引進國外
干式氣柜技術用于煤氣儲存獲得成功,且氣柜的關鍵部件實現了國產化。近年來,煉油行業將干式氣柜技術應用于尾氣回收系統,也取得一定的成功經驗。
中國石油化工股份有限公司武漢分公司分別于20世紀70年代和80年代建設了2臺5.Ox1護襯濕式氣柜,目前1臺氣柜已作報廢處理,另1臺氣柜運行13年,已耗資5.6xl護元大修3次,現柜體變形嚴重,只能利用一半的有效體積,因此工廠急需建1臺既能滿足長周期生產,又能滿足大容積儲存的新氣柜投人運行。對在柜型的選擇作了大量工作的基礎上,確定采用2.0xl護襯卷簾型干式氣柜,即威
金斯氣柜。
1干、濕式氣柜的比較
氣柜按壓力分類,可分為高壓和低壓2種。壓力小于或等于4kPa的為低壓儲氣柜。低壓儲氣柜按是否用水密封,分為濕式氣柜和干式氣柜2種。濕式氣柜采用水密封,干式氣柜按密封材料不同分
為不同類型。國內采用最多的干式氣柜類型有2種,一種是曼式氣柜,采用稀油密封;另一種是威金斯氣柜,采用橡膠密封膜密封。由于先行選用干式氣柜的多數煉油廠采用的是曼式氣柜,尾氣中某些
烴類成分對稀油有溶解性,長期使用不僅影響其密封性能,且存在一定的安全隱患,因此需經常更換密封油,導致運行成本高。目前雖有煉油廠采用閃蒸工藝處理稀油的閃點、粘度降低等問題,并取得了成效,但由于增加了一套稀油處理設施,既增加了投資,又增加了運行費用。而選擇威金斯氣柜成為煉油行業氣柜選型的突破口。
1.1結構型式及性能比較
濕式氣柜柜體為鋼結構,根據容積大小分為單塔或多塔節,每節沿導軌升降,卡軌是濕式氣柜最易出現的故障之一,因此濕式氣柜對基礎的水平度、柜體的同心度、垂直度均要求較高,每塔節筒體之間采用水槽充水密封,鋼板由于水的侵蝕易腐蝕,升降速度約為0.9-1.2m/而n。國內氣柜單柜容積從1.0xl護-1.Oxl護砰已實現標準系列化。
干式氣柜外殼為整體鋼結構,密封作用由橡膠皮膜裝置完成,具有結構簡單、自重輕、升降靈活、壓力穩定、回收效率高、對地基精度要求不高、氣體以干燥狀態儲存、對柜體金屬構件腐蝕性小等特點,升降速度可達sm/而n。國內使用的氣柜單柜容積已從2.Oxl護一1.5x1護襯,但沒有實現標準系列化。
1.2運行費用比較
濕式氣柜運行時主要消耗新鮮水。在寒冷地區，為了防止新鮮水凍結，還要考慮加溫，因此要增加蒸汽耗量。
干式氣柜除按月定期給調平裝置的滑輪加點潤滑油外，沒有其他的運行費用。
1.3維護費用比較
濕式氣柜的維護費用與柜體的
安裝質量、運行狀況、操作水平有很大的關系，一次性修復的費用視故障程度而不同。
干式氣柜由于結構及密封材料的優越性，沒有卡軌故障;橡膠膜也不易腐蝕，因此一般的維護費用較低。用于干式氣柜密封的皮膜質量是決定維修費用的關鍵因素。
1.4投資比較
對于2.0 x 104m3氣柜而言，威金斯氣柜由于增加了密封橡膠膜裝置及其他附屬裝置，一次性投資比濕式氣柜要高，但它的設計使用壽命可達50年，是濕式氣柜的3一5倍。故按使用年限來
計，威金斯氣柜的投資比濕式氣柜經濟。
2威金斯氣柜的工作原理
威金斯氣柜工作原理見圖1
當瓦斯氣進人柜體時，密封膜首先鼓起，在瓦斯氣壓力的作用下，活塞帶動內膜上升，升至T擋板上部的極限位置。瓦斯氣繼續進柜，活塞擋板帶動T擋板和外膜上升，直至活塞擋板、T擋板、外膜上升到極限位置，并頂開設置在柜頂部的安全放散裝置。
3威金斯氣柜橡膠密封膜的性能與應用
橡膠密封膜是一種大型的筒狀膠布制品，是決定威金斯氣柜能否長周期安全運行的關鍵部件，主要結構為外層膠(與大氣接觸面)一簾子布(骨架)一內層膠(與介質接觸面)。
一般來說，皮膜的骨架材料與儲存介質無關，目前國內采用的是單根強度高、密度大的尼龍簾線編織的簾子布。
對于內、外層膠粒料材料，鋼鐵行業多采用耐老化性能好的氯丁橡膠作為與空氣接觸的外膠層，用耐油性能好的丁睛橡膠(NBR)+聚氯乙烯塑料(PVC )作為與煤氣接觸的內膠層。而煉油行業雙面采用的是NBR + PVC。簾子布上刷了膠料硫化后的性能及粘接性能見表1
2000年7月21日一8月4日，從氣柜采集瓦斯樣氣(見表2)送中國船舶重工集團公司第七研究院第七二五研究所做橡膠密封膜試驗，分別在60`jC ,4kPa和85 `} , 6kPa這2種工況條件下進行30d試驗，試驗結果見表3。
根據以上試驗數據可以看出，由NBR + PVC膠料配方制成的膠片和簾線布成450交叉制成的膠布所構成的皮膜，其主要技術指標均很好，證明在實際運行中是可行的。
煉油廠采用威金斯型氣柜，在技術上和經濟上均有一定優勢，在不久的將來會在煉油行業被廣泛應用。
但由于威金斯氣柜在煉油行業用戶不多，應用時間不長，因此在關心威金斯型氣柜在煉油行業普及的同時，更應關心其在實際應用中的技術可靠性和成熟性。
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