储
气柜是储存气体的设备,主要用于城市煤气、天然气、工业沼气等气源的产气量与供应量的调节。由于气体供应有季节性和时间性变化,且气源不可能在较短时间内迅速改变产气量,因此必须设置
储气柜来均衡输配系统的负荷,调节产气量与用气量之间的不平衡。
高碑店污水处理厂是全国最大的污水处理厂,它分为污水处理区和污泥处理区两部分。其中,污泥处理区包括污泥消化系统和沼气发电系统。在沼气发电系统中,一期工程采用了3000耐直升式
湿式储气柜和2000m3球罐结合使用的方案。实践发现,该方案存在一定问题:一是在日常运行管理时,2000耐球罐中储存着约0,6MPa压力的沼气,犹如一颗大炸弹,给污泥处理区运行人员带来很大的管理困难和不安全感。二是3000m3直升式湿式储气柜为钟罩和塔节沿导轨做垂直方向上升或下降的低压湿式储气柜,这种类型的储气柜运行稳定性差,当储气柜钟罩上升至一定高度时,如果遇到四五级大风,钟罩就会出现倾斜,发生导轨出槽现象。
鉴于以上情况,在高碑店污水处理厂二期工程中采用了10000m3螺旋导轨式储气柜。其主体是由直径26.4m的钢水槽及能升降的塔1、塔2、塔3构成。储气柜升起的总高度为30.82m,有效容积10240时,总耗钢量257.25t。该储气柜为钟罩和塔节借助于
安装在水槽和塔节上的导轨,沿敷设在钟罩和塔节侧壁上的螺旋导轨旋转上升或下降的低压湿式储气柜,节省钢材,且安装方便安全,升起后的稳定性也好。
10000m3螺旋导轨式储气柜的主体结构由钢水槽、塔体、顶架、顶板、斜梯、配重、栏杆等组成。
2.1准备工作
(l)完成土建基础施工。
(2)水槽底板的预制。施工人员根据施工图、技术规范、安装方案、进厂材料规格等要求绘制底板配板图,进行配板预制、喷砂及刷防锈底漆。注意配板的底应按要求做完全部防腐涂层,配板顶面的防腐预留最后两层暂不喷刷,且安装口的焊缝处应留40-80mm防腐涂料暂不喷刷,待现场组装完成后补刷。
(3)水槽壁板的预制。储气柜壁板一般由多层环状带板组成,每层环状带板由多块弧形板组成。安装前需将弧形板喷砂、防腐,以散件形式运至安装现场。储放和运输时最好用刚性弧形胎架,避免变形。
(4)中心塔架的预制。
(5)顶板的预制工序为:配板*下料*切割一焊接坡口加工*压型一质量校正~喷砂除锈*热喷铝及封孔剂、储放~运输。
(6)螺旋导轨的预制:该构件制作质量的好坏,将关系到储气柜能否正常运行,故必须严格按其加工工艺制作,工序流程如图1。
(7)顶架的预制:先按整体顶架的1/4制作胎具进行预装,将每两根组焊为一榻,焊接完成后防腐刷油。
(8)附属构件的预制,如钢梯、栏杆、垫梁、立柱、导轮等构件的预制。
储气柜的安装大致可分为倒装法和正装法。倒装法包括中心柱倒装法、充气倒装法、电动螺杆顶升法、液压顶升法等多种。由于倒装法是地面作业,因此不需吊装设备和脚手架,可降低工程造价。此次采用的是电动螺杆顶升倒装法。
2.3安装步骤
(1)水槽的安装
1、底板的组装:在罐基础上划出两条互相垂直的中心线,按排板图在罐底中心板划出十字线,十字线与罐基础中心线重合,在罐底中心打上样冲眼,并作明显标记。铺设时,按排板图由中心板向两端逐块铺设中间一行中幅板(6mm厚),从中间一行板开始向两侧逐行铺设中幅板,每行中幅板应由中间向两侧依次铺设,并可用定位焊临时固定,最后铺设边缘板(smm厚)。中幅板之间的连接形式为搭接,各边缘板之间的连接形式为对接。焊接时,先从中心板逐行向外焊接底板中幅板,边缘板连接成一体后,暂不与中幅板焊接。
2、壁板的组装:水槽壁板由上至下厚度分别为smm,lomm,一Zmm,14mm,16mm。首先焊接最上一壁板,然后焊接平台、栏杆、梯子等附件。完成后,用10台对称布置的顶升机顶升至一定高度,再进行第二圈壁板的焊接(顶升机布置见图2)。
为了防止罐体在顶升过程中变形,需在罐内壁临时设置一圈胀圈,以增强罐壁的环向刚度。在最后一圈壁板焊接完成后,先将壁板与底板的边缘板连接, 最后将底板边缘板与中幅板连接。
(2)垫梁的安装
底板外沿四周等距设置工字钢垫梁,当钟罩及各塔节全部下降到水槽以内时,供其支撑在底板上(见图3)。另外,垫梁还有下列作用:一是由于气柜土建基础的水平度误差和底板焊接以后的变形,导致成型后的底板表面有一定的水平度误差,通过设置垫梁可以使塔节底部沿四周都位于同一水平,从而保证塔体的垂直度和椭圆度误差在允许范围之内,垫梁上表面水平度可以在其底部填塞薄铁板来调整。二是设置垫梁是塔体下水封组焊的需要,因为下水封的组装找正应在同一平面范围内进行,此外,下水封底部仰焊作业也需要作业空间,据此,垫梁高度不宜小于300mm。垫梁的相对标高及水平度关系到各塔骨架的安装质量,必须认真对待。
(3)水封及立柱的安装
水封是塔体与塔体之间采用水密封储气的部件。塔体顶底部设置上下水封,当相邻两个塔体储气运行时,内侧塔体上升,其下水封与外侧塔体上水封钩在一起,内侧塔体下降,两个水封脱离。另外,水封的高度必须满足水封内水位保持足够水柱高,使其能在最大工作压力下密封住储气柜内的气体。同时还要考虑诸多不利因素,如塔体的偏斜量、补偿水封内水的蒸发损耗、补偿下水封内垫块高以及预留最高水位与上水封顶面之间的安全余量等。上下水封安装时,一般将2至3段焊在一起,用起重设备将组焊后的下水封吊至水槽内垫梁的预定位置。注意大段之间的对口处离开垫梁,以保证焊接操作。在下水封吊装完成后,仔细调整对口间隙和立板、底板的错边量,保证在设计允许的范围内。然后分别在垫梁上和对口处焊接限位挡板,最后完成焊接工作。
对上水封,按照下水封的组拼办法,大段拼焊完成后,将其翻转900,使圆弧朝下或朝上,然后将该大段上的立柱安装完毕,用起重设备将上水封连同立柱一起吊装就位。上水封的安装由外向内依次进行,当上水封吊装就位,其立柱与下水封连接固定后,迅速用型钢将上水封与水槽平台临时固定(见图4)。
(4)塔体的安装
1、螺旋导轨的安装
螺旋导轨具有沿圆柱面弯曲以及按45“螺旋扭曲的特点。它是各塔节升降时的导向构件,同时又是上下两个相邻塔节,以及最外侧一节塔节与水槽相互连接的构件。两个相邻塔节的螺旋导轨布置的倾斜方向是相反的,因此,塔节升降过程中旋转方向也是反向的。这种布置方式可以使上下两个塔节升起后相互制约并防止向一面倾斜,所以螺旋导轨式储气柜塔节全部升起以后,即使在较大的风力作用下仍可保持直立。另外,由于螺旋导轨与立柱及塔节菱形板组装、焊接成一个整体结构,故其刚度很大。
接的构件。两个相邻塔节的螺旋导轨布置的倾斜方向是相反的,因此,塔节升降过程中旋转方向也是反向的。这种布置方式可以使上下两个塔节升起后相互制约并防止向一面倾斜,所以螺旋导轨式储气柜塔节全部升起以后,即使在较大的风力作用下仍可保持直立。另外,由于螺旋导轨与立柱及塔节菱形板组装、焊接成一个整体结构,故其刚度很大。
一个塔节的导轨数量最好取值等于4的倍数,相邻的导轨沿塔体周长的间距最大应不超过sm,且不宜超过一个塔节的高度。根据导轨承受的侧力大小,最下一个塔节的导轨数量最多,依次向上递减。导轨应与导轨垫板一并加工成螺旋线。导轨与垫板的焊接采用双面交错间断焊,以防产生过大的变形。导轨允许拼接,接头采用全焊透结构。导轨与上下水封带板连接可采用螺栓连接。导轨与立柱相交处,导轨垫板与立柱亦可采用螺栓连接。螺栓拧紧后,螺钉头四周封焊。用起重设备逐根安装1至3塔的导轨,安装时应注意导轨上的螺栓开孔位置必须与立柱上的开孔位置相吻合。导轨安装吊点为一个,应设在导轨组合件中心位置偏上一些。吊装就位后,先与下水封和上水封连接,然后是导轨与立柱的连接。
2、菱形板的安装
在骨架几何尺寸复测无误后进行菱形板安装。安装顺序应由内向外逐塔进行,这样有利于改善施焊条件,保证焊接质量。菱形板板面不允许焊接吊耳,吊装时要配备铁扁担进行。安装时要采用对角拉紧的方法,以保证板面不变形(见图5)。
3、顶架的安装
顶架是由径向梁与环向梁正交组成的空间网架球顶结构。它具有杆件简单、连接点少、断面较大、耐腐蚀等优点。顶架吊装前要复测中心胎架的标高和中心环的水平度,调整好三塔加强圈的圆弧度,并在顶架连接处用型钢将塔体与水槽平台连接加固,以防顶架吊装时三塔变形。顶架吊装应对称进行。
4、顶边环的安装
它由边缘包边角钢与钟罩顶边板、钟罩壁上带板的一部分以及其它环形加强构件组成。它是低压湿式储气柜钟罩上的重要结构,起着连接顶板、侧壁板及顶架使之成为一个整体的作用。储气柜充气后,钟罩升起,顶边环又起着约束内压造成的钟罩顶板及侧壁变形的作用。
5、顶板的安装
安装前将顶板热喷铝防腐,并涂刷封孔剂。注意,顶板的边缘预留scm宽度不涂封孔剂,待焊接完成后补刷。安装时自上而下铺设。先在轴线对称部位组装四块桔瓣式顶板,调整后定位焊,再组装其余顶板,并调整搭接宽度(宽度允许偏差为士smm),接下来进行焊接。其原则为先焊环向焊缝,后焊径向焊缝,先进行内侧间断焊缝及筋板的连接焊缝焊接,再进行拱顶外部焊接。
其他部件的安装
1、储气柜进出气导管的安装(见图6)。
2、人孔的安装:包托水槽壁人孔、塔体人孔和钟
罩顶人孔。
3、水槽溢流口的安装。
4、斜梯的安装。
5、配重块的配置。升起后发生倾斜。布置配重时不准在任何部位突出立柱以外,以免影响塔体升降。
工艺要求储气柜的工作压力较高时,如钟罩及各塔节的重量达不到该工作压力,则可以在钟罩和塔节上配置配重块来增加重量,以提高工作压力。安装时应将配重重锤逐个称量,分组组合,并将重量相等的两组对称布置,以避免布置不均衡,导致钟罩及塔节升起后发生倾斜。布置配重时不准在任何部位突出立柱以外,以免影响塔体升降。
3储气柜的调试
储
气柜安装完成后需进行升降试验(见图7),一般需升降三次。第一、二次升降试验要控制得慢一些,第三次试验可快些,检验各塔体运转性能、气密性、罐体强度和基础的承载能力。试验前应仔细检查水封、立柱与垫梁以及其它部位点固焊是否铲净;一切妨碍升降的部位均应予以处理;水槽内所有杂物均清理干净,并将水注至设计水位,同时对基础进行沉降观测。升降试验前对各岗位人员进行技术交底。试验时,在水槽注满水的条件下,用鼓风机向罐内吹人空气,使各塔逐渐缓慢上升,根据导轮运转情况及罐顶U型压力计测得压力变化,检验塔体上升性能,并对焊缝涂抹肥皂水,检查焊缝的严密性。当储气柜塔1上升至最高位置后,打开储气柜顶部放空阀,使塔体逐渐下降。此时要继续观察罐内压力变化和导轮运转情况,以检查塔体下降性能。---------文章有
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