煤气柜钢结构设计分析

彭放林　周伟

摘 要：煤气柜是钢铁企业调节煤气管网压力、防止煤气放散的重要设备。作为钢铁厂煤气平衡必须的环保设备，煤气柜对于钢铁厂的安全运行和节能减排起到非常重要的作用。煤气柜的主体结构为钢结构，配以相应的密封装置形成对煤气的密封，其中钢结构的设计是煤气柜的重点。该文对典型的煤气柜分类进行了介绍，在此基础上，对干式稀油密封煤气柜和湿式螺旋导轨煤气柜的钢结构设计特点进行了分析，对于煤气柜的工程设计、施工安装有着较为重要的实际意义。

关键词：煤气柜 干式煤气柜 湿式煤气柜 稀油密封

中图分类号：TF302 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（c）-0094-02

Abstract：The gas holder is the important equipment to adjust the gas pipeline pressure and prevent the gas emission in the iron and steel enterprises.As the necessary environmental equipment for the iron and steel plant gas balance，the gas holder plays a very important role for the safe operation and energy saving of the iron and steel plant.The main structure of gas holders is the steel structure，which can seal the gas with the corresponding sealing device.The structure design is the key point to the gas holder.In this paper，the typical gas holder classification has been introduced.And then，the steel structure design characteristic of the dry thin oil sealing gas holder and the wet spiral guide gas holder were analyzed，which was meaningful for the design，construction and installation of gasholders in the practical engineering conditions.

Key Words：gas holder；dry gas holder；wet gas holder；thin oil sealing

煤气柜是钢铁企业调节煤气管网压力、防止煤气放散的重要设备[1-5]。随着本世纪初我国钢铁行业的飞速发展，煤气柜作为钢铁厂煤气平衡必须的环保设备得到了广泛的应用，对于钢铁厂的安全运行和节能减排起到了重要的作用，为我国钢铁行业带来了十分明显的社会、经济效益。

煤气柜的主体结构为钢结构，配以相应的密封装置形成对煤气的密封，其中钢结构的设计是煤气柜的重点。关于煤气柜钢结构的设计，各工程公司或设计院有着不同的特点，尚未形成统一的标准。本文在典型煤气柜分类的基础上，对干式稀油密封煤气柜和湿式螺旋导轨煤气柜两种具有典型代表性的钢结构设计特点进行了分析，对于钢铁企业煤气柜的工程设计、施工安装有着较为重要的实际意义。

1 典型煤气柜类型

根据密封方式的不同，煤气柜可分为干式煤气柜和湿式煤气柜。干式煤气柜以稀油、油脂或柔膜作为密封介质进行密封，湿式煤气柜以水作为密封介质进行密封。典型的干式煤气柜及湿式煤气柜类型见表1所示。

表1所示煤气柜中，湿式煤气柜结构简单，施工方便，但煤气压力波动大，使用寿命通常只有10年；干式煤气柜结构复杂，施工安装步骤要求严格，煤气压力稳定，使用寿命长，最高可达到30年。目前，湿式煤气柜在钢铁企业已很少应用，但在焦化、化肥厂等化工行业，仍有一定需求。干式煤气柜由于具有的显著特点，在钢铁企业得到了广泛的应用，尤其是中冶赛迪开发的POC新型干式煤气柜，已有近20年的设计和使用业绩，技术十分稳定。

除表1所示典型煤气柜外，中冶赛迪近年来已成功研发出高压、高速一段式橡胶密封煤气柜技术，在成本、技术等方面有较大优势，正在向市场进行推广。

2 煤气柜钢结构设计分析

2.1 干式稀油密封煤氣柜钢结构

典型的干式稀油密封煤气柜有曼型煤气柜和POC新型煤气柜，其主体结构为结构，包括：柜体结构、柜顶结构、活塞结构、柜底板、内外部电梯等组成，各部分设计特点如下：

（1）柜体结构。

干式稀油密封煤气柜柜体分正多边形（曼型柜）和圆筒形（POC新型柜）两类，由立柱、多层回廊和侧板组成。其中，侧板与立柱焊接相连，形成薄壁柜体，侧板厚度根据煤气柜压力不同而定。多层回廊沿柜体周边设置，对柜体有加劲作用，各层回廊通过斜梯相连。

（2）柜顶结构。

干式稀油密封煤气柜柜顶为桁架结构，由柜顶梁，中间环、顶板，通风气楼等组成。柜顶梁连接在柜体立柱与柜顶的中间环之间，柜顶梁间的顶板为冷弯钢板。柜顶的通风气楼供煤气柜连接内外部用，通风气楼内布置有内部吊笼及紧急救助装置。

（3）活塞结构

活塞结构是干式稀油密封煤气柜的主要部件，同时也是保证煤气柜密封安全性的关键。煤气柜活塞为一可上下运动的周边带箱型梁的桁架结构，桁架间的连接采用铆接和焊接相结合。活塞的配重混凝土大部分布置在周边的箱型梁内，少量布置在箱型梁侧面或顶面，部分预制成砼块。活塞箱型梁周边设有密封油沟，通过密封装置实现气柜的密封。

另外，活塞周边布置有导轮支架和导轮，导轮分固定式和弹簧式两类，通过导轮实现活塞的上下移动。同时，在柜体立柱上还设有防回转装置以保证活塞安全运行。

（4）柜底板

干式稀油密封煤气柜的柜底板设有柜底油沟、油沟挡板、活塞落底支架等。

（5）内外部电梯

干式稀油密封煤气柜内部电梯（即内部吊笼）设于通风气楼内，供操作维护人员进入煤气柜内部使用，同时设有紧急救助装置。外部电梯设于煤气柜外部，电梯井为全钢结构，操作维护人员通过外部电梯到达煤气柜进行相应的维护工作。

2.2 湿式螺旋导轨煤气柜

湿式螺旋导轨煤气柜为典型的湿式煤气柜，包括钟罩结构、塔节结构、水槽结构以及配重等组成，各部分设计特点如下：

（1）钟罩结构

湿式螺旋导轨煤气柜的钟罩分别由顶架、顶板、筒体和环梁等组成。顶架为型钢组成的杆件结构，主要承受顶部载荷，包括顶板载荷、顶架自重、施工构件载荷等。顶板根据各位置强度、腐蚀度等要求，采用不同厚度的钢板，直接铺设在顶架结构上，顶板承受的载荷除煤气压力外，还包括顶板自重、检修维护载荷等。钟罩筒体和顶板一起起着储存煤气的作用，通过环梁进行约束，各部分间通过焊接进行连接。

（2）塔节结构

湿式螺旋导轨煤气柜的钟罩包含壁板、上下挂圈、立柱和导轨。塔节的壁板为薄壁钢板，拼接后焊接在相应的挂圈、垫板等位置，形成筒体结构。上下挂圈由槽钢和钢板所制，结构为环形槽，通过水封的方式形成对煤气的密封。立柱、导轨和塔节的上下挂圈一起，形成塔节的钢结构骨架，导轨直接采用钢轨。

（3）水槽结构

湿式螺旋导轨煤气柜的水槽包括底板和壁板。水槽的底板和壁板之间采用圈板焊接的方式进行连接，壁板钢板厚度根据煤气压力要求的强度进行选择，通常不小于6mm。底板的厚度根据钢结构构造决定。

（4）配重

湿式螺旋导轨煤气柜的配重为混凝土，可根据具体需求部分预制成砼块。

2.3 干式、湿式煤气柜钢结构比较

从上述分析可知，相较干式煤气柜而语，湿式煤气柜结构简单、施工方便、操作管理簡单、成本较低，因此，尽管其具有煤气压力波动大、寿命短等不足，在部分地区、焦化、化肥厂等化工行业，仍有一定的需求量。具体的煤气柜建设类型选择，应根据相应地区的具体需求进行分析，不能一概而论。

3 结论

在典型煤气柜分类的基础上，分析了典型干式稀油密封煤气柜和湿式螺旋导轨煤气柜的钢结构设计特点。同时对干式、湿式煤气柜的钢结构特点进行了比较：湿式煤气柜结构简单、施工方便，但煤气压力波动大、寿命短；干式煤气柜结构复杂、施工安装步骤要求严格，但压力稳定、适用寿命长。具体的煤气柜建设类型选择，应根据相应地区的具体需求进行分析。

参考文献

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