小型湿式气柜的改进设计

日期：10-08 点击：432 属于：最新动态

干式气柜已发展成为城市煤气、化工(三聚磷酸钠)、钢铁工业等系统的新的主要设施,改变了原湿式气柜一统天下的状况。然而,从委托我厂(中华造船厂)设计项目的情况来看,发展湿式中小型气柜,仍有很大潜在需求。为适应这一需求形势,现结合一项设计实例对小型湿式气柜的设计改进进行一些探讨。

二、干式气柜发展对我厂的影响

80年代初,我们开发了干式煤气柜,为我国城市煤气的发展作出了贡献,在气柜建造上,进入了一个新的阶段。

干式气柜与湿式气柜相比,占地面积小、径高比大、贮气压力大,并且稳定,重量小得多,具有很大的优越性。因此,很快地被广泛应用于全国各大、中城市。

1978年一1993年我厂承造的干式气柜与湿式气柜分别为44座和19座,约为7:3,可见市场对干式气柜需求状况。我厂干式气柜是在以造船、修船为主体的经营方针指导下发展起来的辅线新产品,它对我厂的生产经营产生了以下影响:

(1)形成了新的辅线新产品结构,取代了原来单一湿式气柜产品结构。

(2)向市场提供优质中小型湿式气柜,以满足中小型企业对旧式气柜技术改造的需要。

(3)干式、湿式气柜共存,对搞活我厂经营、提高经济效益发挥了充分作用。

三、发展湿式气柜仍然重要

现在,拥有旧湿式气柜的中小型企业进行技术改造的与日俱增,就我厂来说,就已承接过许多单位的技术改造工程,他们属于不同行业,大致有钢铁厂、煤气厂、煤气公司(郊县)、矽钢片厂、焦化厂、化工厂和乡镇公用事业等。

各单位技术改造的目的不同,除了有共同的技术要求之外,主要根据各自的特殊性质、要求、使用(环境)条件等因素来选择气柜的型号、容量及技术参数等。

对拥有湿式气柜的中小型工(矿)企业进行技术改造,选择气柜的容量1000一10000m3居多,而目前,在干式气柜型号中尚无相应的现‘成型号可供套用。从用途角度来看,由于气柜的贮存介质各有不同,因而必须在设计上予以专「〕考虑。在这方面湿式气柜较易达到技术要求。另外,考虑北方气候条件,改进预热防冻装置,开发新型湿式气柜,可在北方中小型企业中拓展市场。例如1992年太原钢铁厂即兴建了一座10万m3湿式气柜,在北方,10000m3(含10000m3)以下的小型湿式气柜也修建了不少。可见,今后对1000一10ooom3湿式气柜仍将有可观的需求。

四、优化设计小型湿式气柜

1991年g月受南汇化工厂委托,我厂设计、制造、安装单节1200m3湿式气柜。该气柜用于贮存生产碳酸氢钱(NH、HCO。)化肥用的气体氨。以往生产的湿式气柜的性能,远不适应这种气柜的性能要求,必须重新考虑设计,为此作了如下改变。

1.采用新的化工设计标准

参照1986年颁布实施的化工设计标准《钢制低压湿式气柜设计技术规定》(CD130A6一86)进行设计、制造、安装以及施工验收。

这项标准比1983年前颁布的有关规范适用范围更广,对化工产品针对性强。

2.改进小型气柜性能的关键

(1)要满足合成氨工业气柜的特性,必须加大气柜进出气口的吞吐量,加快气柜运行升降速度。

(2)要广泛听取合理意见,并按标准选型细则的规定,选好气柜型号,满足用户的需要。

(3)为提高气柜的运行安全性,增设大(吞吐)容量的安全装置。

(4)要克服以往建造的600m3无外导架直升湿式气柜存在的间题:水封性能差;钟罩壁板腐蚀,造成严重泄漏;气柜运行倾斜严重;紧急放散管释放容量太小;以及仅考虑适用于某一种介质,而不能转换他种介质使用的情况。

3.改进设计的九个方面

(1)对气柜介质作转产可换性的问题作了专门的考虑。山于新型气柜具有升降速度快、压力大、介质吞吐量大等特点,改进设置了气柜兼用吹扫管路,使新型气柜具备了可置换介质的功能。还在必要的部位设置了清洗人孔,介质更换,柜体及所有附属构件和管路必须予以清扫。对湿式气柜的清扫各厂采用的方法各有不同。另外,介质作转产更换,还必须对气柜的工作压力、管路介质释放流量、气柜升降速度等作相应的调整和控制。

(2)气柜的选型及技术数据的计算,不同于以往的方法。新气柜是从精确计算的技术参数的数列中,择优选取了径高比(水槽直径与柜体总高度之比)D:H。经过论证,确定取1.04的径高比,这一比值完全满足基础许可容纳的面积限制和气柜的有效容积(lO22m,)要求。这是气柜设计的先决条件。

(3)为了提高气柜刚性与强度,从安全可靠性出发,选择了湿式螺旋升降式气柜。它具有节省钢材用量,精度高的特点。

(4)新气柜的板材、型材采用了预处理工艺,选用了防锈作用好的底漆。结合当地的腐蚀气柜的有害气体的状况,按工件的工序及气柜构件(水中、日晒构件)的部位,采用抗化学腐蚀,耐水性,粘着力强的环氧沥青厚浆漆(按组分配套)。此外,从工艺上保证涂料道数和严格控制涂料膜厚。钟翠下方浸在水中的19t配重块(生铁)涂上沥青,以防止对钟罩壁板的腐蚀,延长气柜的使用寿命。

(5)设置性能优异的安全紧急放散管。经过改进,新气柜的安全紧急放散管提高了确保气柜运行安全的可靠性能‘安全紧急放散管由于采用了新结构(见图1)和放大了管子通径(200nl:二)而增加了泄放量。6支安全紧急放散管精确地均匀布置,使小型气柜(钟罩)能平稳地沿螺旋线轨迹水平地迅速下降,改变了以往放散竹:紧急放泄不佳的状况。当气柜超压,危及气柜运行安全时,安装在钟罩构件上的6支安全紧急放散管与钟罩同步加速升至高限位的临界线。当安装定位在同一标高的6支安全紧急放散管下端泄气口离开水而时,儿乎在同一瞬间,6支紧急放散管灵敏地、安全可靠地向柜外泄放介质气体,使柜体迅速下降,压力恢复正常,使气柜转危为安。放心的气柜运行安全装置,确了气柜运行的安全。

(6)能兼用于化工系统的气柜是较少见的。这种新型气柜既适应市场经济的需要,又可作转产改贮他种气体,可广泛适用于中小型企业(南、北方),是一种甚为适用的经济型气柜。

(7)对单节气柜水封结构作了改进,提高了密封性。新设计中采用了内外双重水密封结构(见图2),结构加强后,又能在柜体(钟罩)下方设置安放配重块的支架,改变了以往单节气柜常常冒气,密封不佳的状况,大大提高了气柜密封性。

(8)经计算,气柜达到设计工作压力4000Pa,须配设重为28.st的重块(生铁)。考虑到

单节钟罩的稳性和抗风性,不宜将28.st重块全部配置于钟罩顶板重块支架上。为此,分设“柜顶板上方配重”和“钟罩下方支架配重”。为避免因配重引起钟罩倾斜,将占钟罩总重量近1/2的重块配置得当,至关重要。所以选择了按1,2比例分配安置重块重量,即“柜顶板上方配重”为9.st,“钟罩下方支架配重”为19t,并采用平衡配重方法,配置均衡,使气柜运行平稳,压力稳定,气柜不出现倾斜,无泄漏现象。

(9)大直径安全帽罩装置。气柜出气口管的通径由150mm增大至800mm,则水封安全帽罩装置结构其直径也必须相应放大,新设计的气柜安全帽罩直径由原来的600mm增大到1200一1800mm。设计时,对一些技术问题作了探索,认为安全帽罩装置的设计应遵守以下原则。¹帽罩结构紧凑,不影响柜体的有效容积;º选择安全帽罩的安置部位,应满足总体刚性和强度;»安全帽罩自运行安全,并确保气柜运行安全。按此要求设计的安全帽罩,符合气柜性能和水封安全帽罩工作原理,结构合理,性能可靠。所设计的大直径水封安全帽装置见图3。