稀油密封煤气柜整体保温的探讨

张 涛，包儒涵，陈 明

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

稀油密封煤气柜整体保温的探讨

张 涛，包儒涵，陈 明

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

针对北方地区稀油密封煤气柜冬季运行时的一些常见问题，提出煤气柜整体保温和蒸汽化冻的措施。分析整体保温对于煤气柜运行的影响，并与传统的侧壁防腐做法进行了技术经济比较。

稀油密封煤气柜；冬季；运行；整体保温；蒸汽化冻；技术经济

1 前言

目前，从国内普遍使用的稀油密封圆形煤气柜和稀油密封多边形煤气柜的运行情况来看，煤气柜在北方的冬季，发生故障和事故的可能性会大大增加。同时，夏季的密封油飞溅和泄漏量激增也是困扰企业的难题。

2 问题分析

气柜内煤气含有大量水份，在气柜内静止后，在温度较低的柜壁上会逐渐冷凝成水，在冬季就会在侧壁上结冰。气柜密封机构在侧壁上有薄冰或薄霜时，会被即时刮掉。但如果冬季活塞长时间不运动，密封机构下部的薄冰将越结越厚，等到活塞需要运行的时候，就会被厚冰卡住，密封机构也将被破坏。密封油中所含一些杂质及水也会在侧壁上形成“挂蜡”，挂蜡达到一定厚度的时候也会影响气柜的正常运行。

虽然柜底油槽和活塞油槽都设有加热装置，但也无法对气柜的整体起到加温效果，特别是大型气柜，由于密封油流道非常长，集中加温无法解决上述问题，这就需要气柜活塞定期上下运行，而很多企业气源调度十分紧张，无法做到定期气柜活塞上下运行，这些企业的大型气柜在最冷的1、2个月关闭进出口停柜，以躲避寒潮，这就影响了工厂的正常生产，也带来了不安全因素。

夏季由于温度高，太阳辐射强，会导致煤气柜南侧柜壁板温度最高达60℃以上，密封油粘度急剧下降，由于南北温差使得气柜外壁板的变形加大，更加剧了密封油的飞溅与泄漏。这种情况在多边形稀油密封煤气柜上表现尤为明显，油泵启动次数冬季夏季能相差3倍以上。

3 整体保温

为解决上述这些问题，就需要对整个气柜进行整体保温，在冬季提高整个气柜的温度，夏季则降低气柜的最高温度。

气柜整体保温后，不但能极大地减少结冰挂蜡，还能减小气柜南北侧的温差，减少气柜外壁的变形，气柜密封油的粘度冬季和夏季也不会相差太大，对气柜运行十分有利。还能减少气柜底部油管和活塞油槽加温的能耗，大大提高气柜外壁防腐的寿命。

目前可采用传统的岩棉保温或者是硬泡聚氨酯保温。由于气柜外表面面积非常大，同时气柜高层上遭受风沙雨雪侵蚀，气柜内储存的是易燃易爆气体，在选择保温方式时，需要充分考虑上述因素。

岩棉保温已在冶金企业大量应用，具体的保温做法和优缺点这里就不一一赘述。岩棉保温要注意做好外防护层，防止雨雪进入到岩棉与气柜侧板之间的缝隙内，对气柜侧板造成腐蚀。

硬泡聚氨酯目前主要用于高层建筑外墙保温防水，相对于岩棉优点主要有：保温性能非常好，导热系数0.025左右，因现场喷涂，施工简便速度快。粘结性能好、防水。聚氨酯防火等级一般为b1级或者b2级，为阻燃材料，满足气柜使用要求。但硬泡聚氨酯价格相对岩棉保温较贵。

气柜整体保温后，柜内煤气散热速度及煤气和柜壁的温差将大大降低，可以极大地减少结冰及挂蜡的现象，但如果气柜活塞长时间不运行，仍有可能产生结冰及挂蜡的现象。企业需要根据进柜煤气温度、柜内煤气温度、外界气温等情况，综合考虑，定期让气柜活塞上下运行全行程。

4 蒸汽化冻

整个气柜进行整体保温后，气柜散热速度极大降低，这样就具备了条件向气柜内引入蒸汽管，如发现有活塞下部结冰的症状，可通入蒸汽紧急进行化冻。

按30万m3气柜储存25万m3高炉煤气计算，高炉煤气比热为1.36 kJ/m3·℃，冶金企业常用的0.45 MPa蒸汽，当降低到10℃时，释放的热量为2700 kJ/kg。也就是说，25万m3高炉煤气从-20℃上升到10℃时，所需蒸汽量为3.8 t，按照柜区常用DN50蒸汽管，向柜内输送蒸汽计算，约5 h可达到该蒸汽量，如果是DN100的蒸汽管则通入1.5 h蒸汽即可。

蒸汽化冻可在冬季气温较高，蒸汽较为富裕的时候进行。

送入的蒸汽在与煤气换热后冷凝成小水珠，蒸汽管布置在柜底中心位置，绝大部分的水珠会逐渐落在柜底板上，对气柜运行没有影响。

5 技术经济比较

气柜整体保温后，在冬季柜底油槽和活塞电加热系统能耗大大降低，气柜煤气温度也将提高。

按照30万m3圆形柜，外界气温-15℃，柜内煤气30℃的假设条件，经过有限元数值模拟计算：

（1）如果没有保温层，最外层温度大约为14.97℃，当量换热系数约为6.66（W/m2·K），单位面积的换热量大约为300 W，气柜总换热量为5681 kJ/s。

（2）如果有保温层，最外层温度大约为-14.79℃，当量换热系数约为0.046，单位面积的换热量大约为2.1 W，气柜总换热量为40 kJ/s。

根据上述结果可以看到，增加保温层后，煤气柜的散热量将减少150倍以上（如外界有风，则散热量的差别将更大），可以提高出口煤气温度，增加煤气显热。一个冬季按60天计算，将节省标煤约1000 t，节能效果非常明显。

夏季由于油温的降低，侧板变形的减小，泄漏量也大大降低，减少了油泵启动次数，也降低了能耗。

气柜整体保温后，侧板无需再刷中间漆和面漆（煤气柜面漆寿命一般为6年）。表1是以30万m3圆形煤气柜采用发泡聚氨酯整体保温为例，对整体保温和传统防腐做法进行了初步的技术经济比较。

表1 整体保温技术经济比较

6 结束语

根据对气柜整体保温的分析及对比，整体保温措施在冬季能极大地降低气柜散热，提高气柜煤气温度及油温，同时为引入蒸汽化冻提供了条件，保障气柜的冬季正常运行。夏季则起到隔热效果，减少侧板变形、降低油温，减少油泵启动次数。

该措施如能推广，将对国内特别是北方地区煤气柜的正常运行和节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

张涛（1978-），男，毕业于西安交通大学，硕士研究生学历，高级工程师，国家一级建造师，现从事各类型煤气柜的技术开发与工程管理工作。