煤氣柜鋼結構設計分析

彭放林　周偉

摘 要：煤氣柜是鋼鐵企業調節煤氣管網壓力、防止煤氣放散的重要設備。作為鋼鐵廠煤氣平衡必須的環保設備，煤氣柜對于鋼鐵廠的安全運行和節能減排起到非常重要的作用。煤氣柜的主體結構為鋼結構，配以相應的密封裝置形成對煤氣的密封，其中鋼結構的設計是煤氣柜的重點。該文對典型的煤氣柜分類進行了介紹，在此基礎上，對干式稀油密封煤氣柜和濕式螺旋導軌煤氣柜的鋼結構設計特點進行了分析，對于煤氣柜的工程設計、施工安裝有著較為重要的實際意義。

關鍵詞：煤氣柜 干式煤氣柜 濕式煤氣柜 稀油密封

中圖分類號：TF302 文獻標識碼：A 文章編號：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

煤氣柜是鋼鐵企業調節煤氣管網壓力、防止煤氣放散的重要設備[1-5]。隨著本世紀初我國鋼鐵行業的飛速發展，煤氣柜作為鋼鐵廠煤氣平衡必須的環保設備得到了廣泛的應用，對于鋼鐵廠的安全運行和節能減排起到了重要的作用，為我國鋼鐵行業帶來了十分明顯的社會、經濟效益。

煤氣柜的主體結構為鋼結構，配以相應的密封裝置形成對煤氣的密封，其中鋼結構的設計是煤氣柜的重點。關于煤氣柜鋼結構的設計，各工程公司或設計院有著不同的特點，尚未形成統一的標準。本文在典型煤氣柜分類的基礎上，對干式稀油密封煤氣柜和濕式螺旋導軌煤氣柜兩種具有典型代表性的鋼結構設計特點進行了分析，對于鋼鐵企業煤氣柜的工程設計、施工安裝有著較為重要的實際意義。

1 典型煤氣柜類型

根據密封方式的不同，煤氣柜可分為干式煤氣柜和濕式煤氣柜。干式煤氣柜以稀油、油脂或柔膜作為密封介質進行密封，濕式煤氣柜以水作為密封介質進行密封。典型的干式煤氣柜及濕式煤氣柜類型見表1所示。

表1所示煤氣柜中，濕式煤氣柜結構簡單，施工方便，但煤氣壓力波動大，使用壽命通常只有10年；干式煤氣柜結構復雜，施工安裝步驟要求嚴格，煤氣壓力穩定，使用壽命長，最高可達到30年。目前，濕式煤氣柜在鋼鐵企業已很少應用，但在焦化、化肥廠等化工行業，仍有一定需求。干式煤氣柜由于具有的顯著特點，在鋼鐵企業得到了廣泛的應用，尤其是中冶賽迪開發的POC新型干式煤氣柜，已有近20年的設計和使用業績，技術十分穩定。

除表1所示典型煤氣柜外，中冶賽迪近年來已成功研發出高壓、高速一段式橡膠密封煤氣柜技術，在成本、技術等方面有較大優勢，正在向市場進行推廣。

2 煤氣柜鋼結構設計分析

2.1 干式稀油密封煤氣柜鋼結構

典型的干式稀油密封煤氣柜有曼型煤氣柜和POC新型煤氣柜，其主體結構為結構，包括：柜體結構、柜頂結構、活塞結構、柜底板、內外部電梯等組成，各部分設計特點如下：

（1）柜體結構。

干式稀油密封煤氣柜柜體分正多邊形（曼型柜）和圓筒形（POC新型柜）兩類，由立柱、多層回廊和側板組成。其中，側板與立柱焊接相連，形成薄壁柜體，側板厚度根據煤氣柜壓力不同而定。多層回廊沿柜體周邊設置，對柜體有加勁作用，各層回廊通過斜梯相連。

（2）柜頂結構。

干式稀油密封煤氣柜柜頂為桁架結構，由柜頂梁，中間環、頂板，通風氣樓等組成。柜頂梁連接在柜體立柱與柜頂的中間環之間，柜頂梁間的頂板為冷彎鋼板。柜頂的通風氣樓供煤氣柜連接內外部用，通風氣樓內布置有內部吊籠及緊急救助裝置。

（3）活塞結構

活塞結構是干式稀油密封煤氣柜的主要部件，同時也是保證煤氣柜密封安全性的關鍵。煤氣柜活塞為一可上下運動的周邊帶箱型梁的桁架結構，桁架間的連接采用鉚接和焊接相結合。活塞的配重混凝土大部分布置在周邊的箱型梁內，少量布置在箱型梁側面或頂面，部分預制成砼塊。活塞箱型梁周邊設有密封油溝，通過密封裝置實現氣柜的密封。

另外，活塞周邊布置有導輪支架和導輪，導輪分固定式和彈簧式兩類，通過導輪實現活塞的上下移動。同時，在柜體立柱上還設有防回轉裝置以保證活塞安全運行。

（4）柜底板

干式稀油密封煤氣柜的柜底板設有柜底油溝、油溝擋板、活塞落底支架等。

（5）內外部電梯

干式稀油密封煤氣柜內部電梯（即內部吊籠）設于通風氣樓內，供操作維護人員進入煤氣柜內部使用，同時設有緊急救助裝置。外部電梯設于煤氣柜外部，電梯井為全鋼結構，操作維護人員通過外部電梯到達煤氣柜進行相應的維護工作。

2.2 濕式螺旋導軌煤氣柜

濕式螺旋導軌煤氣柜為典型的濕式煤氣柜，包括鐘罩結構、塔節結構、水槽結構以及配重等組成，各部分設計特點如下：

（1）鐘罩結構

濕式螺旋導軌煤氣柜的鐘罩分別由頂架、頂板、筒體和環梁等組成。頂架為型鋼組成的桿件結構，主要承受頂部載荷，包括頂板載荷、頂架自重、施工構件載荷等。頂板根據各位置強度、腐蝕度等要求，采用不同厚度的鋼板，直接鋪設在頂架結構上，頂板承受的載荷除煤氣壓力外，還包括頂板自重、檢修維護載荷等。鐘罩筒體和頂板一起起著儲存煤氣的作用，通過環梁進行約束，各部分間通過焊接進行連接。

（2）塔節結構

濕式螺旋導軌煤氣柜的鐘罩包含壁板、上下掛圈、立柱和導軌。塔節的壁板為薄壁鋼板，拼接后焊接在相應的掛圈、墊板等位置，形成筒體結構。上下掛圈由槽鋼和鋼板所制，結構為環形槽，通過水封的方式形成對煤氣的密封。立柱、導軌和塔節的上下掛圈一起，形成塔節的鋼結構骨架，導軌直接采用鋼軌。

（3）水槽結構

濕式螺旋導軌煤氣柜的水槽包括底板和壁板。水槽的底板和壁板之間采用圈板焊接的方式進行連接，壁板鋼板厚度根據煤氣壓力要求的強度進行選擇，通常不小于6mm。底板的厚度根據鋼結構構造決定。

（4）配重

濕式螺旋導軌煤氣柜的配重為混凝土，可根據具體需求部分預制成砼塊。

2.3 干式、濕式煤氣柜鋼結構比較

從上述分析可知，相較干式煤氣柜而語，濕式煤氣柜結構簡單、施工方便、操作管理簡單、成本較低，因此，盡管其具有煤氣壓力波動大、壽命短等不足，在部分地區、焦化、化肥廠等化工行業，仍有一定的需求量。具體的煤氣柜建設類型選擇，應根據相應地區的具體需求進行分析，不能一概而論。

3 結論

在典型煤氣柜分類的基礎上，分析了典型干式稀油密封煤氣柜和濕式螺旋導軌煤氣柜的鋼結構設計特點。同時對干式、濕式煤氣柜的鋼結構特點進行了比較：濕式煤氣柜結構簡單、施工方便，但煤氣壓力波動大、壽命短；干式煤氣柜結構復雜、施工安裝步驟要求嚴格，但壓力穩定、適用壽命長。具體的煤氣柜建設類型選擇，應根據相應地區的具體需求進行分析。

參考文獻

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