YL50XHK-Ш 型撬装下灰库的研制及应用

张 伟，张志敏，刘 源，刘晓哲，高 飞，田艳松，张 振

（1.中国石油集团渤海石油装备制造有限公司石油机械厂，河北沧州 062550；2.河北建投任丘热电有限公司，河北沧州 062550；3.河北大唐国际唐山热电有限责任公司，河北唐山 063015）

0 引言

国内生产的下灰库大多数存在下灰速度慢、剩灰率偏高、操作较复杂、存储量不大、不便于移动、安装复杂的问题，为了解决上述问题，满足客户的要求，设计研发新型散装水泥储灰库系统。

1 主要研究内容

YL50XHK-Ш 型撬装下灰库，具有操作简便、下灰速度快、剩灰率低、可移动、存储量大、称重计量自动化程度高、便于安装等特点。

它是由4 个单体立式下灰罐、一个切割罐、一个除尘罐、进出灰管网、进排气管网、出灰过滤器、排放过滤器、撬装底座等部分组成。每个单体下灰罐的有效容积50 m3，额定装灰量62 t。撬装下灰库的外形尺寸为：长21 m、宽4.2 m、高8.5 m，连续下灰速度＞2 t/min，剩灰率＜0.3%，水平距离输送10 m，垂直距离输送15 m，安全阀开启压力0.25 MPa，试验压力0.45 MPa，完全达到设计要求。其工作原理是：将灰料从进料漏斗装入切割罐，利用压风机将压缩空气经进气管网打入罐内，再通过流化装置，将灰料由切割罐出料口流经进灰管网，然后分别进入4 个立式下灰罐存放，待石油井场固井需要时，再将灰料由下灰罐出料口流经出灰管网，进入混浆泵，然后打入井内实现固井作业。该套装置还能实现混料、罐与罐之间倒料，既方便又快捷。

单体立式下灰罐主要由罐体、底座、进料装置、卸料装置、进气装置、排放装置、气化装置等组成。罐体为圆柱形，上封头采用椭圆形封头，下封头采用90°锥形封头，下封头分布4 个侧气化室（采用侧进气），底部一个气化室（采用底进气）。气化室采用该种结构增加进气量，使灰料气化充分，并且下灰均匀，流动速度快。其工作原理是：该下灰罐为气力输送，即借助流化装置，以压缩空气为动力，使压缩空气透过气化床，将储料罐内的灰料逐渐成流态化，流化态的灰料经进灰管口进入罐内，再经出灰管口通过操作碟阀来控制出灰量（出灰管上装有助风扫气装置，以排除堵塞）。即利用罐内、外压差，将灰料排出储料罐。底座支座本身受力结构好，适合罐体频繁翻转，同时支座采用辅助结构，该辅助机构适合落地翻转，提高翻转速度。灰罐新型底座如图1 所示。

图1 灰罐新型底座

装料时，由进料管气动装料。将备用软管连接储灰库的出料口，打开罐上放空阀，关闭罐上的其他阀门及人孔口。当放空口排出的空气中带有一定浓度的气灰流时，则表明罐内料已装满，然后关闭上料碟阀。

卸料时，关闭出料口碟阀、放空阀、启动空压机，使其工作在额定转速，打开进气阀，待罐内压力达到0.2 MPa 时，打开卸料碟阀，进行卸料作业。待压力表表压降至0～0.03 MPa 时，则表示罐内物料已卸完，这时打开放空阀，关闭卸料碟阀，空压机停转。卸料时，可根据需要开启助风帮助卸料，这样能将管线内残存的物料彻底清扫干净。

切割罐具有操作简便、过滤效果好、滤灰最大存储量为8 m3，便于安装等特点。它既可与其他型号若干个储灰罐组配成灰库，它由罐体、进出灰管网、进排气管网、连接底座、人孔、安全阀、压力表等组成。储灰罐装料过程中，将放气管口排出的混合气体，经切割罐的进灰口输入切割罐的下仓，其混合气体中的空气在吸风机作用下透过滤网进入切割罐的上仓烟吸风机管网排至大气中，混合气中的灰粉留在切割罐的下仓，完成了混合气的过滤。

除尘罐滤灰最大存储量为5 m3，它既可与50 m3的单体立式储灰罐配套成一组灰库，也可与其他型号若干个储灰罐组配成灰库，它由罐体、进出灰管网、进排气管网连接底座等组成。储灰罐装料过程中，将放气管口排出的混合气体，经除尘罐的进灰口输入除尘罐的下仓，其混合气体中的空气在吸风机作用下透过滤网进入除尘罐的上仓烟吸风机管网排至大气中，混合气中的灰粉留在除尘罐的下仓，完成混合气的过滤。通过采用该型除尘罐对灰料混合气体进行处理后，粉尘排放浓度≤80 mg/m3，减少粉尘对环境污染，完全满足环保法要求。

目前国内各钻探公司采用的满足安全要求的灰罐运输方案为背罐车运输，为满足背罐车性能要求，对储灰罐吊装点及储灰罐整备质量进行研究，并将其与背罐车参数进行匹配，使得重晶石储罐能够适应背罐车运输，背罐车移运灰罐如图2 所示。

图2 背罐车移运灰罐

下灰库配备有称重装置，称重装置配有稳定可靠的高精度称重传感器和智能化称重显示仪表，称重响应速度快且精准、数字显示、直观易读、维护容易。可以满足井队对罐体内重晶石粉计量的要求，对其增量、减量做到示数直读，且满足井队对环境的使用要求和防爆要求。

该型撬装下灰库具有单罐、多罐储灰，罐间倒灰，快速送灰功能，实现全密闭除尘环保作业功能、操作简单、下灰速度快、剩灰率极低、可通过撬座便携式移动、灰料存储量大、称重计量通过PLC 实现自动精准计量、便于安装的系统设计（图3）。

图3 立式下灰库整体摆放

该型下灰库严格按照压力容器的国家标准进行设计加工制作的，压力试验达到设计要求，所焊接的焊缝，经射线探伤检测合格，经使用效果很好，完全满足使用要求，并得到用户的肯定和好评。

2 成果应用及推广

图4 立式下灰库现场

YL50XHK-Ш 型撬装下灰库主要用于石油矿场固井水泥、以及建筑施工现场灰料的储备和气装卸散装水泥灰，以供油（气）田固井和施工工地使用。也可以用于运输其他集密度<1.7 t/m2、粒度<0.5 mm 的散装粉粒物料。我厂生产的系列下灰装置，不仅取代原来固井现场使用的下灰罐，并且已成为渤海钻探开发国内外钻井市场必不可缺的配套设备。

截至2020 年年底共销售YL50XHK-Ш 型下灰库组14 套，该新技术共创产值1042.97 万元，为石油机械厂带来可观的经济效益。2020 年还利用该项新技术，设计加工制作了18 具、型号：Y24XHG—I 的24 m3的单体下灰罐（单具罐的产值为6.5万元，创产值156 万元，单具罐的成本为5.5 万元，共创利润18万元），该项新技术共创产值166 万元，共创利润61 万元，为我厂带来可观的经济效益。该项产品是当年立项、当年开发设计、当年加工制造、当年交付用户使用、当年创造经济效益。由于目前渤海钻探在新疆、国外开拓市场，每个井队都需要配备灰库来储存和装卸灰料，而且本油田使用的老式下灰罐也均已到报废期，都急需更换新罐。另外，明年计划在占领渤海钻探市场的基础上积极开发外部钻探市场，真正使我厂生产的产品在各个钻探市场生根发芽开花结果。因此产品必将有广阔的发展前景。