許顯坤，劉明波，王愛菊，張旭東（新疆獨山子石化煉油廠第三聯(lián)合車間，新疆 獨山子 833699）

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多邊形稀油密封干式氣柜活塞油槽滲油的研究

許顯坤，劉明波，王愛菊，張旭東
（新疆獨山子石化煉油廠第三聯(lián)合車間，新疆 獨山子 833699）

對瓦斯回收裝置多線性稀油密封儲氣柜活塞油槽滲油速率加快的原因進行分析及監(jiān)控運行，并對活塞油槽進行檢修，使其檢修完成后使用狀況良好，且經(jīng)過對油槽滲油影響因素的分析，給氣柜密封油系統(tǒng)運行操作提出指導(dǎo)性意見。

稀油密封干式氣柜；活塞油槽；密封機構(gòu)；密封油系統(tǒng)

獨山子煉油廠瓦斯回收裝置20 000 m3氣柜為稀油密封干式氣柜，采用西德MAN型，建造形狀為正十四邊型，就氣柜本身講，其構(gòu)造與內(nèi)浮頂罐相似，當(dāng)氣體進柜后活塞上升（如同浮盤），氣體出柜時活塞下降，氣柜的工作要靠火炬水封壓力實現(xiàn)的，正常情況下，火炬水封罐水封壓力大于10 kPa，氣柜活塞上升的壓力為4.5±0.5 kPa，由于水封壓力大于氣柜工作壓力，瓦斯自行進柜，當(dāng)氣柜不需回收瓦斯時關(guān)閉進口閥，系統(tǒng)壓力上升，突破水封壓力，即可放火炬燃燒。而氣柜內(nèi)部瓦斯的密封是依靠氣柜活塞四周與柜壁直接接觸，儲存在油槽內(nèi)的密封油來實現(xiàn)的。

1 密封油密封系統(tǒng)概述

1.1 密封油密封原理

氣柜活塞的升降是隨著瓦斯的進出而進行的。當(dāng)瓦斯進柜壓力能夠克服活塞本身重力（包括桁架和平衡塊）時，活塞就開始上升。在我們使用的氣柜中，活塞的工作壓力為450±50 mm H2O，即當(dāng)瓦斯進柜壓力大于450±50 mm H2O時，活塞上升。

而在活塞四周與柜壁接壤的部位，瓦斯逸出的壓力亦為450 mmH2O左右。因此，沿活塞底板上部一周，槽內(nèi)充滿密封油，以確保密封，只要讓活塞四周的油槽內(nèi)封油的壓力高于活塞的工作壓力，即可將活塞下部的瓦斯封住。

要求整個活塞油槽內(nèi)的油位為960 mm，封油比重約0.9左右，封油壓力為：960×0.9=860 mm H2O。

封油壓力為活塞工作壓力的1.7倍，因此完全可以起到密封的作用。

在實際操作中，只要測量活塞油槽內(nèi)油槽平臺至擋板的油位，即可確定封油油位的高度，如圖1所示：只要活塞油槽測量高度所測距離≥400 mm，就可以保證密封油位大于960 mm。

1.2 密封油循環(huán)系統(tǒng)

氣柜密封油循環(huán)流程如圖2所示：閃后油泵→柜上部溢流油箱→活塞油槽→柜底油溝→油水分離器→閃前油泵→閃蒸系統(tǒng)→閃后油泵。

在整個封油循環(huán)過程中，活塞油槽封油正常通過油槽帆布滲油的泄漏速度，小于供油泵的送油速度，因此閃后供油泵往氣柜內(nèi)活塞上油槽補油是間歇的?！禖ECS186：2005 多邊形稀油密封儲氣柜工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》中規(guī)定，多邊形稀油密封干式氣柜單臺油泵每晝夜開啟次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：環(huán)境溫度≥10℃時，40次；環(huán)境溫度≤10℃時，24次。由于該氣柜設(shè)計為4臺供油泵交替或同時對油槽進行補油，據(jù)運行經(jīng)驗得出，正常情況下每晝夜，油泵往油槽補油次數(shù)為6~10次。

圖1 活塞油槽油位示意圖

圖2 氣柜密封油循環(huán)流程圖

1.3 活塞油槽密封機構(gòu)及油槽滲油

活塞油槽內(nèi)密封油由整個密封機構(gòu)上帆布盛裝，密封機構(gòu)內(nèi)通過彈簧將滑塊壓緊緊貼氣柜柜壁，正常運行過程中，密封油通過滑塊與柜壁間隙（＜0.5 mm）及帆布布間間隙滲油（圖3）。

圖3 氣柜活塞油槽密封機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2 活塞油槽滲油速率加快的原因分析及監(jiān)控運行

2.1 活塞油槽滲油速率加快的原因分析

瓦斯回收裝置4#氣柜2015年停工檢修期間對氣柜密封裝置、防回轉(zhuǎn)裝置、導(dǎo)輪等部件進行了檢修。其中，密封裝置內(nèi)帆布、內(nèi)外彈簧、壓木、壓板、滑板等主要密封部件進行了全部更換，于5月17日對氣柜進行全升降及密封試驗（表1）。

上表為該氣柜升降試驗中活塞上四個油槽油位（LI103/104/105/106）滲漏記錄，上升過程中滲油速度最快0.88 mm，下降過程中滲油速度最快1.625 mm。正常生產(chǎn)運行中，活塞上升下降速度較緩慢，因此滲油速率遠小于試驗值，正常滲油速率≤0.5 mm/ min。

裝置開工后一個月氣柜運行良好，但6月20日左右，氣柜活塞南側(cè)1邊帶板處能明顯聽到活塞上部密封油流入油溝聲響，活塞上部密封油油槽油位下降速度明顯變快。據(jù)初步判斷，氣柜投入運行一段時間后，活塞上部油槽內(nèi)的內(nèi)外室分隔帆布和滑板與柜壁的間隙增大，造成此邊油槽內(nèi)密封油下滲速度加快。

由于活塞上4個油槽相對聯(lián)通，因此，單邊滲漏影響了整個活塞油槽油位下降速度。異常情況下，每晝夜油泵往油槽補油次數(shù)由6~10次上升至24~30次。

表1 活塞上升、下降過程中停止補油后油槽滲油記錄

經(jīng)3個月的統(tǒng)計，不同的環(huán)境溫度對油槽滲油速率的影響也較大，且滲油速率與環(huán)境溫度成正比關(guān)系如圖4所示。

圖4 不同溫度下活塞油槽油位下滲速率圖表

經(jīng)觀測計算，該氣柜在此異常情況下，活塞油槽油位下滲速率如等于3 mm/min，則4臺供油泵連續(xù)運轉(zhuǎn)補油速率剛好等于油槽油位下滲速率，氣柜油槽油位將維持不變。但由于氣柜活塞始終在上升或者下降運行，活塞油槽密封機構(gòu)滑塊也一直與氣柜進行平行滑動，在滑動過程，受氣柜柜壁垂直度、平整度、滑塊下部彈簧彈力等因素影響，滑塊與柜壁間隙始終保持動態(tài)變化，油槽滲油速率也不能始終維持在同一值。因此，當(dāng)需要4臺補油泵同時工作才能維持油位時，運行狀況已經(jīng)惡化到極限，隨時有油位不足、瓦斯從活塞上部溢出的風(fēng)險。

2.2 活塞油槽油位監(jiān)控運行

在異常情況下，從影響活塞油槽油位幾個因素著手，對各方面影響因素進行了摸索與控制。

2.2.1 環(huán)境氣溫

由于氣柜活塞上部密封油運動黏度受環(huán)境溫度影響有變化，溫度越高流動性越好，從油槽密封機構(gòu)及帆布滲油速率越高。因此，降低氣柜柜壁溫度將能減低油槽油位滲油速率。但氣柜柜外壁表面積較大（2.6 萬m2）且密封油流經(jīng)的柜壁位置較高（10~50 m左右）。所以，無論從對氣柜柜壁直接降溫或采取柜外遮陽降溫等措施投入成本較大，較難事實，此方案不可行。

2.2.2 提升供油泵性能

由于此氣柜設(shè)計密封油補油泵為直接抽取閃蒸塔底密封油輸送至氣柜頂部再流至活塞上油槽。因此，閃蒸后補油泵抽出性能受閃蒸塔真空度影響較大，真空度越高，泵輸出流量就越低，直接反應(yīng)到補油過程中活塞油槽油位下降速率上，則油槽油位補油速度變緩。經(jīng)多次操作調(diào)整，將密封油閃蒸塔真空度由-0.08 MPa降低至-0.05 MPa，活塞油槽補油速度有明顯上升趨勢（圖5）。

圖5 不同真空度下活塞油槽平均補油時間圖表

通過降低閃蒸塔真空度，可提高油槽補油速度，也能從另一方面控制住油槽滲油帶來的影響，維持油槽油位高油位運行，降低風(fēng)險。但當(dāng)閃蒸塔真空度低于-0.06 MPa之后，溶于密封油中的瓦斯輕烴、凝縮油組分閃蒸不徹底，又隨密封油輸送至氣柜頂部油槽，暴露于大氣之中，存在一定的風(fēng)險。降低閃蒸真空度可行，但有局限性。

2.2.3 控制氣柜活塞運行速度

由于氣柜活塞上部密封油油槽位于活塞四周，因此，在氣柜運行過程中，油槽隨活塞上下運動。在活塞上升、下降過程中，與氣柜柜壁直接接觸的密封油會附著在柜壁表面形成油膜，這也減少了油槽內(nèi)的密封油，且上升下降速度越快，油槽內(nèi)油暫時損耗也會增快。

從穩(wěn)定氣柜柜容、限制活塞上升下降速度著手，活塞油槽油位在同一工藝條件及環(huán)境溫度下，確實能減小活塞油槽滲油速率0.1~0.3 mm/min，但作用效果不明顯，在氣柜滲油速率異常情況下，不足以完全控制住油槽滲油速率較快帶來的影響。

2.2.4 減小氣柜活塞油槽與柜壁間隙，對密封機構(gòu)進行檢修

要徹底降低活塞油槽油位滲油速率，需從根源解決。對氣柜進行了停工檢修，并對滲油量明顯的1邊帶板密封機構(gòu)進行了拆檢。發(fā)現(xiàn)此帶板處密封滑塊出現(xiàn)了變形，與氣柜柜壁間隙＞10 mm（圖6）。

圖6 故障段滑板變形實物圖

由于此處滑板變形，造成與氣柜柜壁間隙增大，油槽內(nèi)密封油從縫隙中大量流出，造成了氣柜活塞油槽整體滲油速率上升?；遄冃卧蛑饕獮椋冃尾课粌蓚?cè)三個帆布掛鉤脫落，在密封油的重力作用下，帆布將滑板拉彎變形。

滑板上帆布掛鉤與滑板連接方式為卯接，制造商在滑板制作過程中避免采用焊接方式，為了避免焊接熱力對滑板平整度帶來的影響，但卯接方式牢固性能較差，造成了掛鉤脫落。

在對此滑板重新修整回裝后，氣柜重新投用，投用后由于密封機構(gòu)與柜壁間隙減小，氣柜活塞油槽滲油速率也下降了，在同等環(huán)境溫度及工藝條件下，滲油速率由1.5~2.5mm/min下降至0.3~0.5 mm/min，每晝夜，油泵往油槽補油次數(shù)降低至6~8次。氣柜恢復(fù)正常運行。

3 影響氣柜活塞油槽滲油速率的因素及處理

通過正常及異常情況下氣柜油槽滲油速率的調(diào)節(jié)、處理，可以總結(jié)出影響氣柜活塞油槽滲油速率的因素主要有以下幾個方面。

3.1 密封油物化性質(zhì)

氣柜密封油運動黏度受環(huán)境溫度、柜壁溫度影響較大，且成正比關(guān)系。運行過程中，可通過控制油溫等手段來控制黏度。條件允許的話，更換黏溫特性好的密封油，將弱化溫度對密封油黏度的影響。

密封油運動黏度還受溶解于油中的瓦斯輕烴、凝縮油等介質(zhì)影響，提高密封油閃蒸效率，定期對密封油進行化驗分析，若達不到各項指標(biāo)應(yīng)及時排查或更換密封油。

3.2 供油速率

氣柜正常運行過程中，若供油速率始終大于滲油速率，則滲油速率的變化將不會對氣柜正常運行造成影響?？梢酝ㄟ^提高供油泵流量、適當(dāng)降低密封油閃蒸真空度等措施進行調(diào)節(jié)。

3.3 油槽密封機構(gòu)可靠性

油槽密封機構(gòu)的密封性將直接影響油槽滲油速率，因此，保證密封機構(gòu)的完好，且對密封機構(gòu)進行升級改造，如將滑板掛鉤連接方式更改為焊接后平整或一次成型等連接方式，使密封機構(gòu)更加牢固可靠，將能保證氣柜油槽長周期穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

多邊形稀油密封干式氣柜一般用于儲存和配送煤氣、瓦斯氣等有毒有害、易燃易爆介質(zhì)，若沒有密封油，氣柜無法儲存煤氣，密封油的效果差、不僅漏油、漏煤氣、瓦斯，而且嚴(yán)重影響著環(huán)境及安全生產(chǎn)，因此對氣柜密封油系統(tǒng)油槽滲油的研究尤為重要，密封油系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行，不僅可以確保氣柜安全運行，而且還具有較好的綜合經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

[1] 曹開朗等. CECS186：2005 多邊形稀油密封儲氣柜工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程［M］.北京：中國計劃出版社，2005.10.

[2] 薛金賢，許顯坤.獨山子石化分公司第三聯(lián)合車間瓦斯回收裝置操作規(guī)程［M］.新疆：中石油獨山子石化分公司發(fā)布,2015.

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