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常用储气罐技术性及经济性的比较和选型
时间: 2018-08-19 12:00 浏览次数:
摘要:给出了湿式储气罐、曼型稀油密封干式储气罐、威金斯橡胶柔膜密封干式储气罐三种储气罐的技术及经济比较,可供设计人员、建设单位的储气罐选择时参考。 关键词:储气罐空压机
  摘要:给出了湿式储气罐、曼型稀油密封干式储气罐、威金斯橡胶柔膜密封干式储气罐三种储气罐的技术及经济比较,可供设计人员、建设单位的储气罐选择时参考。
 
  关键词:储气罐空压机储气罐储气罐选型
 
  1前言
 
  储气罐广泛用于城市煤气、钢铁、焦化、石油化工、环保等行业,目前我国常用的低压储气罐有三种:一是湿式储气罐,又分为直立式和螺旋式两种;二是曼型稀油密封干式储气罐,是以特制的密封油来封住气体的;三是威金斯橡胶柔膜密封干式储气罐,是以橡胶柔膜来封住气体的。下面对上述三种常用低压储气罐的技术经济进行比较,以便为不同条件提供合理的储气罐选型方案。
 
  2三种罐型的主要特点
 
  (1)地基处理方面低压湿式储气罐有一个大水槽,运行时对不均匀沉降的要求较严格,因此对地基的承载力及均匀性有一定要求,特别是在软弱地基及不均匀地基条件下要打满堂桩,地基处理费用将有所增加;曼型稀油密封储气罐重量轻,力是通过柱基传给环梁,因此地基处理要比低压湿式罐有利,但活塞运行对不均匀沉降有较严的要求,因此,地基软弱时也需打桩,但只需在环梁下打,比湿式罐要节省地基处理费用;威金斯橡胶柔膜密封储气罐重量轻且对地基沉降均匀性要求不很严格,特别适合于软弱地基条件,这时的地基处理费用与湿式罐及曼型罐相比明显偏小。
 
  (2)防腐性能方面气体中水分吸附在钢材表面上形成的水膜是造成钢材腐蚀的主要因素,污染物含量是影响大气腐蚀的重要因素。气候干燥地区,大气能使金属表面产生很薄的一层氧化膜,干净的湿气,对金属腐蚀并不严重,当潮湿的大气中含有腐蚀物质时,含量很低(如0.01%的SO2)会加速对金属的腐蚀速度。低压湿式储气罐运行时频繁地在水中上、下升降,且储气气质中的部分物质溶于水中并附着在储气罐钢材表面上,对钢材产生腐蚀作用。其腐蚀程度比较曼型稀油密封储气罐及威金斯橡胶柔膜密封罐要严重得多,后二种干式罐只有在地处工业区(普遍含有二氧化硫)且较潮湿的大气环境下才有明显的腐蚀。故干式罐的防腐性能优于湿式罐,其防腐维修费用也远远低于湿式罐。
 
  (3)施工难易程度低压湿式储气罐尽管施工精度要求较高,但技术比较成熟,施工质量能达到设计及使用要求;曼型稀油密封储气罐的施工对机具及技术有较高的要求,对壁板、活塞、导辊及密封等有较高的精度要求。因此,相对于湿式罐来讲,施工较困难;威金斯橡胶柔膜密封储气罐的施工精度要求相对于湿式罐及曼型罐较低,施工设备要求也没有曼型罐那么高,但施工过的单位并不多。
 
  (4)气候适应性方面我国地域广阔,上述三种罐型在不同的气候下其适应性也是不同的。低压湿式储气罐有满槽水,在北方地区运行时寒冷的冬季水槽结冰是主要问题,因此在水槽外圈需加设保温墙,且水槽内应加设蒸汽管道使水不至于结冻而影响罐的运行,即使在这种保护下,也常常出现水槽内水结冰的情况,给湿式罐的运行带来不安全的因素;曼型稀油密封罐在北方寒冷的冬季其密封油也需加热,否则会造成油结冰、活塞不能运行的情况,其冬季与夏季密封油的粘度也应做一定的调整,保证密封油系统的正常运行;威金斯橡胶柔膜密封储气罐冬季无需任何加热,是北方地区最佳的储气设备,其橡胶柔膜耐候性可达-40℃,能够满足我国北方地区的使用要求。在气温高达40℃的南方地区,储气罐钢板在太阳的照射下温度可达70~90℃,湿式罐运行中水槽内水会有一定的气味,而曼型稀油密封储气罐密封油的燃点、闪点、运动粘度等可能会降低,其安全性受到影响,威金斯橡胶柔膜密封储气罐要特别注意高温时柔膜的配方,否则易造成柔膜自身剥离的情况。
 
  (5)抗风抗震性能方面低压湿式罐在风荷作用下是靠下部的导轮座来受力的,曼型罐和威金斯罐在风荷作用下运行基本上不受影响,活塞在罐壁内上、下运行,其抗风性能优于湿式罐,因此,许多建设单位在大风天气下将湿式罐降下以保证运行安全。曼型稀油密封储气罐和威金斯橡胶柔膜密封储气罐的抗震性能均优于低压湿式储气罐。
 
  (6)环境保护方面低压湿式罐所储气体有一部分会溶于水,因此湿式罐的水质很差,有气味,检修时要排放,污染环境,曼型罐及威金斯罐仅有少量冷凝水排放,集中收集后送到指定的地点进行处理,储气罐干净美观,有利于环境保护。
 
  (7)储存气质性能方面三种罐型均可储存许多种气体,如高炉煤气、煤制气、天然气、沼气、矿井气等,但湿式罐不适合储存干气,不适合储存有粉尘颗粒的气体;曼型稀油密封储气罐则不适合有粉尘颗粒的气体,否则溶于油内造成密封油燃点、闪点等降低,安全性能降低,同时,也不适合于储存含苯等溶于油的物质的气体,适合于储存干气;威金斯橡胶柔膜密封储气罐能储存低压湿式罐、曼型稀油密封储气罐适宜储存的各种气体,更适合于储存干气、有粉尘及颗粒的气体等,但储存焦炉煤气时,应做好净化,将气质中焦油的含量控制在一定范围以内,并改进柔膜内层胶的配方,增强其抗焦油的能力。
 
  (8)日常维修管理方面低压湿式罐日常运行中耗水、耗热、耗电,需要有专职管理人员,管理复杂,特别是北方寒冷地区、大风地区更应特别注意。由于腐蚀严重,防腐维修间隔年限短、耗资大;曼型稀油密封储气罐运行中耗电、耗油、耗热,需要有专门的管理人员,特别是停电时间不能太长,否则会造成补油量不够,密封系统跑气等事故,运行一段时间后,活塞导轮导辊磨损严重,密封系统也要进行维修;威金斯橡胶柔膜密封储气罐管理简单,无需专职管理人员,尤其是冬季及台风条件下优越性更加明显。
 
  (9)储气压力方面低压湿式储气罐储气压力最高不能大于4kPa(加配重后),而曼型罐和威金斯柔膜罐的储气压力可达6~7kPa,但曼型罐由于此时油位高,会给检修带来一定困难。
 
  (10)使用寿命及造价方面低压湿式罐由于腐蚀严重,其寿命也短,使用条件差的寿命不到10年,一般为15年,曼型稀油密封储气罐使用寿命可达30年,但要定期维修更换密封机构、导辊等部件,威金斯橡胶柔膜密封储气罐使用寿命可达30~50年,一般15~20年需更换一次密封橡胶柔膜,使用条件好的情况则30年更换一次。造价方面,低压湿式罐罐体钢结构一次性投入最低,威金斯橡胶柔膜罐次之,曼型稀油密封储气罐造价最高。3三种罐型的技术经济比较三种罐型的技术经济比较见表1。由表1可看出,湿式罐钢结构造价一次性投入最低,威金斯罐次之,曼式罐最高,但以同样的储气压力比较,湿式罐由于要加一些铸铁配重块,因此耗钢量增加,造价也相应增加。表中未包括湿式罐的冬季采暖加设保温墙费用,蒸汽管道的费用及锅炉的费用,曼型干式罐中未包括密封油费用,冬季采暖管道费用,威金斯罐未包括橡胶密封柔膜费用。具体工程中采用哪种罐型,要根据当地条件确定,如是否沿海地区有台风,是否地震区,冬季是否需要采暖,所储气体是否有粉尘颗粒,是否座落在软弱地基上等条件确定。表1三种罐型的技术经济比较湿式罐曼型罐威金斯罐2千m3耗钢量(kg)940(1160)1040占地面积(m2)240194侧壁高(m)20.1516.581储气压力(kPa)1.81/2.66(2.75/3.5)2.5~7造价(万元)75(93)83(不包括柔膜费用)2万m3耗钢量(kg)4060(6090)52265060占地面积(m2)1257552928侧壁高(m)31.37043.74028.5储气压力(kPa)1.32/1.97/2.36(3.14/3.69/4)44造价(万元)325(487)4184053万m3耗钢量(kg)508073156190占地面积(m2)1590707928侧壁高(m)33.9754.3641.50储气压力(kPa)1.15/1.73/2.1544造价(万元)406585495注:1.括号内数字为有配重方案;2.造价为一次投入费用,为不采暖地区。分汽缸
 
  4特定条件下罐的选型方案实例
 
  (1)东北某地区需选用一台3万m3储气罐,气质为高炉煤气,罐区地基条件为上5m杂填土,下粘性土,承载力标准值为140kPa。方案选型:储存高炉煤气时,三种罐型均能满足设计及使用要求,湿式罐及曼式罐需加设采暖蒸汽管道,湿式罐需加设保温墙,场地5米杂填土需清除,持力层为粘性土,建湿式罐可考虑换土及打桩,干式罐考虑打桩。选用湿式罐造价为:钢结构406万元,基础:30万元,打桩:70万元,保温墙:20万元,蒸汽管道:10万元,共计536万元;选用曼型罐造价:钢结构:585万元,基础:30万元,打桩:20万元,蒸汽管道:10万元,密封油:20万元,共计:665万元;选用威金斯罐造价:钢结构:495万元,橡胶柔膜:170万元,基础:30万元,打桩:20万元,共计:715万元。考虑到十年内的维修管理费用湿式罐为:536(钢)+200(蒸汽加热20×10)+50(水、电、人工、补水等)+100(防腐)=886万元,曼型罐为:665(钢)+150(蒸汽加热15×10)+150(水、电、人工、换油等)+30(防腐)=1995万(由于气质较脏5、6年要换油);威金斯罐为:715+30(防腐)=745万元,可以看出,一次性投入湿式罐最低,若资金困难,可考虑上湿式罐,十年综合效益最好的为威金斯罐,从长远角度及运行管理方便使用寿命方面来看,应选择威金斯罐。
 
  (2)山东某地沿海地区,准备建造一台2万m3储气罐,储存天然气,地基条件较好,地坪1.5m以下为粘性土,均匀,承载力标准值为fk=160kPa。方案选型:三种罐型均适合储存天然气,均可采用天然地基,不采暖,湿式罐:325+20(基础)=345万元,曼型罐:418万+20(基础)=438万元,威金斯罐:405+140(橡胶柔膜)+20(基础)=565万元,十年综合效益:湿式罐518万元,曼型罐:468万元,威金斯罐595万元,可看出湿式罐造价及费用明显低于干式罐,可选用湿式罐,但考虑到使用寿命及沿海地区台风等,可选用曼型罐,也可选用威金斯罐。(3)东北某焦化厂一台5万m3湿式罐,腐蚀点达1000处,现准备新建一台储气罐,地质情况好。方案选型:储气罐位于厂区大气腐蚀较严重地区,所储气质含粉尘、颗粒等杂质,选用湿式罐不仅腐蚀严重、寿命短且气体中的粉尘、颗粒溶于水中,污染环境,采暖也是较重要的一个问题,曼型罐气质中的粉尘、颗粒与密封油相溶,降低油的燃点、闪点、粘度等,安全度降低,故本工程选用威金斯罐。
 
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