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橡胶膜密封干式煤气柜呼吸系统模拟与分析_论文

2015 年第 5 期 总 第 183 期 METALLURGICAL POWER 冶 金 动 力 7 燃 气 橡胶膜密封干式煤气柜呼吸系统模拟与分析 付重重,谭 辉,黄永红 (中冶南方工程技术有限公司, 湖北武汉 430223) 【摘 要】 对橡胶膜密封干式煤气柜的呼吸系统做了介绍, 应用数学计算和模拟计算、 现场实测三种方法 对煤气柜的呼吸系统做了分析, 提出了验证煤气柜呼吸系统适应性的一种有效途径。 【关键词】 橡胶膜密封干式煤气柜; 呼吸系统; 模拟 【中图分类号】 TQ547.9 【文献标识码】 B 【文章编号】 1006-6764(2015)05-0007-03 Simulation and Analyses of the Breath System of Rubber Sealed Dry Gasholder FU Zhongzhong,TAN Hui,HUANG Yonghong 【Abstract】 The breath system of the rubber-film sealed dry gasholder was introduced and analyzed with three methods of mathematical calculation, simulation calculation and actual site measurement. Finally an effective approach to verify the adaptability of gasholder breath system was put forward. 【Key words】 rubber sealed dry gasholder; breath system; simulation (WISDRI, Engineering & Research Inco., Ltd., Wuhan 430223, China) 1 概述 在钢铁企业的煤气回收系统中,煤气柜是一个 极为重要的环节, 起着输配煤气、 稳压调峰的关键作 用。橡胶膜密封型干式煤气柜是煤气柜中运用非常 广泛的一种柜型, 其结构简单, 操作方便, 应用成熟, 安全可靠, 建设及维护成本均较低, 受到许多钢铁企 业的青睐。但是, 由于这种气柜本身具有直径大、 活 塞升降速度快、 煤气回收方式为周期性等特点, 这就 导致了在这种气柜的大型化设计中,其活塞上部空 间的空气排出、 吸入系统需要加以重视, 因为活塞上 部的呼吸系统是否合理直接影响到气柜的运行效 果。 本文对该型煤气柜的活塞上部空间的呼吸系统 通过理论分析、 数学计算、 CAE 模拟、 现场实测几种 方式加以剖析, 并以这几种方法相互验证, 确保了分 析结果的准确性。 从煤气柜呼吸系统的源头出发, 对 其进行了分析和探讨, 提出了两种分析计算的方法, 希望能够对煤气柜呼吸系统的设计有所裨益。 煤气从进口管进入柜内, 活塞上升, 从而活塞上部空 间的空气也从通风气楼以及侧板上的通风气孔排出 柜外; 当煤气柜输出煤气时, 煤气从出口管送入外部 管网, 活塞下行, 从而空气从通风气楼以及侧板上的 通风气孔进入活塞上部空间,维持其呼吸系统的压 力稳定。 图 1 煤气柜呼吸系统示意图 3 橡胶膜密封干式煤气柜呼吸系统重要性 的分析 橡胶膜密封干式煤气柜的呼吸系统需要引起工 程人员的重视,主要是因为这种气柜与其他柜型煤 气柜 (主要包括曼型柜、 新型柜和科隆柜等) 相比, 具 有的两个特点。 第一, 这种柜型的煤气柜的外形属矮 2 橡胶膜密封煤气柜及其呼吸系统简介 橡胶膜密封干式煤气柜的呼吸系统 (见图 1) 是 指煤气柜内活塞板上部、柜顶板下部与侧板之间的 空间的空气排出、 吸入系统。当煤气柜回收煤气时, 8 METALLURGICAL POWER 冶 金 动 力 2015 年第 5 期 总 第 183 期 胖型, 其高径比约为 0.75 左右, 这就注定了这种气 柜的大型化一定伴随着气柜直径的显著增大; 第二, 橡胶膜密封干式煤气柜还有着活塞升降速度高的特 点, 其允许的最大上升速度可达 5 m/min。综合这两 个原因可以知道,在橡胶膜密封干式煤气柜的运行 中, 其呼吸系统的空气流通量是十分巨大的 (约 110 3 万 m /h) , 而其空气出入的途径仅有柜顶的通风气楼 以及侧板上的通风气孔。 如果设计不当的话, 很有可 能在煤气柜的运行中, 由于呼吸系统空气流通不畅, 导致压力累积,对煤气柜的运行压力造成一定的影 响, 在某些极端情况下, 甚至有可能对煤气柜的密封 部件或是活塞板、柜顶板、侧壁等造成结构性的损 害, 这都严重威胁着煤气柜的正常运行。 —气柜运行时活塞上部空气可出入的通道 S—— 面积, m2; —侧板 1# 通风孔面积, 取 0.04 m2; a—— —侧板 2# 通风孔面积, 取 0.03 m2; b —— —侧板 1# 通风孔个数, 取 144; m—— 4 煤气柜呼吸系统分析计算方法 研究对象选取为 15 万 m3 橡胶膜密封干式煤气 柜的呼吸系统, 这也是国内该种柜型的最大容积, 并 且其在工程中的应用越来越广泛,具有典型的代表 意义。针对此类课题的研究方法我们选取了理论研 究和计算机模拟两种方法。 4.1 煤气柜呼吸系统的数学计算方法 活塞升降对柜体的影响:活塞升降速度最大达 到 5 m/min,柜体内活塞上部空间的空气排出和吸 入量较大, 因此不能忽略对气体压力对柜体的影响, 同时需考虑气楼、 通风孔的面积, 防止阻力过大影响 活塞运行, 造成柜内煤气压力波动。 以常见的 15 万 m3 橡胶膜密封干式煤气柜为 例, 其计算用基础数据如下: 公称容积: 150000 m3; 储存介质: 转炉煤气; 柜体直径: 68.6 m; 储存压力: 第一级 1800 Pa; 第二级 2500 Pa

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