双膜气柜原理及应用Word文档格式.docx

1、This paper introduces the principle of double membrane gas holder, analyzes its features and advantages, points out the key points of design, precautions for safe operation and its application status quo.Key words: Double membrane gas holder；Traditional gas holder；utilization目录摘要. .错误! 未定义书签。ABSTRAC

2、. .T.II第一章气柜用途种类及其特点. .1.1. 气柜的用途 .11.2. 气柜的分类 .1.3 、干式气柜与湿式气柜的特点 .1.4 双膜气柜的特点介绍. .第二章双膜气柜介绍及其工作原理. .32.1. 双膜气柜基本组成 .2.2. 双膜气柜系统结构组成 .2.3. 双膜气柜系统基础 .42.4. 双膜气柜密封安装结构 .52.5. 双膜气柜工作原理 .6第三章：双膜气柜的设计. .83.1. 双膜气柜的选材 .3.2 双膜气柜设计要求. .3.3. 双膜气柜设计参数 .93.4. 气柜的壁厚设计 .103.5. 双膜气柜安装设计 .第四章双膜气柜的安全运行. .4.1. 双膜气柜使

3、用安全注意事项 .114.2. 双膜气柜启用前注意事项 .4.3. 双膜气柜运行时操作及注意事项 .4.4. 双膜气柜使用注意事项 .124.5. 控制柜的安装使用及其注意事项 .第五章：双膜气柜的应用现状. .13总结. .15参考文献. .16致谢. .17第一章双膜气柜概述1.1 气柜的概念。1.2. 气柜的分类由储气压力的大小我们可以气柜分为高压气柜和低压气柜。低压储气柜按照密封方式又可分为湿式储气柜和干式储气柜两种。湿式储气柜又可分为直立式和螺旋式。干式气柜由于其密封方式的不同因而可以将其分为油脂密封式气柜、柔性膜密封式气柜、油液密封式气柜三种。高压气柜通常称为高压储气罐，有圆筒形和

4、圆形两种。双膜气柜属于干式气柜，又可分为一体化双膜气柜和独立双膜气柜两种。1.3. 气柜的用途气柜是用来煤气、沼气以及其他混合气的设备，是调节储存气体高低不均匀供气负荷的设备，广泛应用于沼气工程、化工气体和城市煤气的储存。干式气柜由于在可燃性气体回收中具有性能优越、操作维护费用较少，技术先进，安全可靠等特点，多用在石油化工行业中。而且因其无水槽存在，也就没有冰冻现象，因此在北方寒冷地区多有建造。而且在城市煤气、城铁高炉煤气，焦炉煤气等领域也多有应用。湿式气柜由于有水槽的存在，在严寒天气情况下需要对气柜供热以防止水封结冰，其使用多常见于在化工气体和城市煤气贮存中。1.4 干式气柜与湿式气柜的特点

5、湿式气柜用钢量少，相比于干式气柜机械构件少，施工难度低。但存在水封装置，使得柜体容易锈蚀，维护费用高。主要由立式圆筒形水槽、一个或者数个圆筒塔节、钟罩及导向装置组成。柜介质压力变化会引得钟罩上下运动，钟罩和柜壁间使用了水密封，并通过钟罩上的平衡块数量的多少来调节湿柜介质的压力，它使用 Q235B 碳钢制作而成，使其使用寿命增长，而且它的制作简单，耐腐蚀性能好，更加易于施工。而干式气柜的输出压力是通过部活塞的升降来恒定及调节，它的施工难度较大，加工精度较高。但拥有占地面积小，稳定性好，贮存压力高，寿命介绍等优点。1.5 双膜气柜的特点介绍（1） 安全可折叠，符合国际标准及行业要求 。（2） 防腐

6、寿命长，它的整体寿命在 30 年以上。（3） 防冻免维护，适用温度在-40 到+70，抗雪抗风抗地震。（4） 气罐没有油封、水封和弹簧，不怕结冰，不需升温，不用调整。（5） 结构较为简单所需的投资较少 ，它没有导轨，没有升降活塞，不需要配重，而且施工周期短。其自重较轻，整体气罐的重量小于四吨，节省基座土建的费用。（6） 它的最高气体压力为 30mbar，在同类型里面最高。出口压力恒定，进出口流量大，适用围广。（7） 双膜气柜是柔性气柜，在产生意外事故时更加安全，爆炸不会产生太多杀伤性碎片，安全性优于其他硬性材料制成的气柜。（8） 双膜气柜维修简单，出现故障时大部分可在现场维修解决。（9） 防火

7、性能优秀，双膜气柜膜材是用不可燃材料制成，防火等级达到欧洲 B 级标准。表 1.4 双膜气柜与传统气柜的比较湿式气柜干式气柜双膜气柜主要为钢结构，按照设计图纸加工制造，投资较高对钢结构进行加工，现场安装， 安装费时防腐维护工作复杂，容易产生沼气泄漏，冬天需要对气柜供热， 夏季需为水封池补水，定期检测水封池 PH值主要为钢结构和密封膜，投资较高对钢结构进行加工，现场安装， 安装费时，一般为2-3 个月气柜下部分仍需要定期防腐维护，密封膜承压较高，使用寿命一般为 5 年，沼气利用时需要加压主要为膜结构，投资较低，只有传统气柜的 30%到 50%现场安装迅速，只需3-5 天气柜使用寿命长达 20 年

8、，采用免维护设计，不需要进行防腐第二章双膜气柜介绍及其工作原理双膜气柜是一种囊式气柜，即由柔性气囊材料组成的储气装置，它将传统囊式气柜的 防护装置改为另一层囊，即所谓的双气囊。它多为球形或部分球形，连接处采用了钢制压 板螺栓将其固定。2.1. 双膜气柜基本组成气柜的主体：主体材料为高强聚酯织物，膜材采用沼气专用膜材，分膜和外膜； 进出气系统：制式管道；增压气泵: 根据储气需求来定；观察窗：制式不锈钢：探测系统：可探测气柜的容量、气柜的温度以及气柜的沼气浓度； 以及显示系统、自动控制系统、报警系统、安全系统、功能柜等。2.2. 双膜气柜系统结构组成图 2.1 双膜气柜结构示意图外膜安全水封管道

9、膜、外膜 风机入口 止回阀 防爆风机 视镜 沼气进气口管道 沼气出气口管道 凝水管管道 凝水槽 外膜安全水封 膜安全水封 管道三通阀门图 2.2 双膜气柜系统结构组成示意图双膜气柜主要由底膜、外膜、安全保护器、恒压控制柜及一些辅助材料和和控制装备组成。底膜是用来做基础密封，使得设备得以防腐、防渗透。气柜截面以及膜与底膜的边缘或发酵管口连接，而外膜则通过形成调压室，使储存的气体能够对膜起到保护作用。控制柜用于检测气柜压力以及膜的容积，并集成膜容积、泄漏浓度、系统流量等多种信息并根据压力自动注入调压空气。膜同底膜或发酵罐口相连接，是一个球形的截面，可以形成一个完全独立密闭的空间以用于隔离外膜的调压

10、气体和储存的气体。安全保护器是用于调压室气体的释放和膜过量保护性排放。2.3. 双膜气柜系统基础双膜气柜基础一般采用钢筋混凝土，其力学性能需达到设计标准。在其基础下面预埋有管道和连接法兰，在边缘埋有钢制连接环，各金属连接件都采用了不锈钢材质，使得气柜具有抗腐蚀功能。气柜材料同时具有抗紫外线和微生物功能，使其抗腐蚀性能大大提高。其膜采用了多重工艺处理焊接缝，焊缝的气密性和物理特性及寿命均不小于主材。外膜采用了多种压力保护方式，发生故障时使用备用物理泄压，从而能够保证在安全围控制压力。气柜增压系统包括风机、阀门、阀门及干式调压阀等。其安全系统包括安全阀、气体泄漏探测仪、气体容量检测系统等。2.4.

11、 双膜气柜密封安装结构图 2.3 双膜气柜系统基础示意图双膜气柜密封安装结构包括其混凝土基础、混凝土基础上的底膜以及多个固定压板组成的正多边形压板。固定压板沿着圆周方向布设并均匀分布在同一水平面，混凝土基础水平布设。膜的外边缘紧压于底膜的外边缘，外膜的外边缘紧压于膜的外边缘，膜与膜中间都垫有圆环状密封带， 正多边形压板平压于外膜的外边缘并通过多个紧固螺栓固定在混凝土基础上，底膜、膜、外膜及其之间的圆环状密封带都通过多个固定螺栓固定在混凝土基础与正多边形压板之间。膜与基础之间安装时采用固定钢轨和膨胀螺栓，固定环的材质为 316 不锈钢。混凝土基础作为结构的圆形基础，底膜为圆形形状，底膜直径小于混

12、凝土基础的直径。其固定压板为方形压板，结构尺寸都相同且均匀布设，圆环状密封带都为橡胶密封带，宽度在 80-120mm 之间。在混凝土基础的中部留有可与沼气管道相接的管道接口。相邻固定压板间隙为 2-3mm，它们都通过紧固螺栓固定在混凝土基础上。紧固螺栓沿圆周方向均匀布设，多为 M12、M16、M20 的化学螺栓。图 2.5 双膜气柜密封安装结构示意图图 2.6 双膜气柜密封安装结构化学螺栓安装结构示意图1.混凝土基础；2.底膜；3.膜；4.外膜；5.圆环状密封带；6.圆环状密封带；7.固定压板；8.化学螺栓。2.5. 双膜气柜工作原理图 2.7 双膜气柜运行操作示意图双膜气柜的底膜、膜、外膜共

13、同形成两个空间。膜空间是储存空间可以用来储存各种气体。外膜与膜夹层的空间是调压空间。在储存的气体增加时，气柜的膜会发生曲，此时控制设备会将外膜的调压气体排出从而腾出一定的容量。当膜储存的气体较少时，空气由控制设备注入到调压层，柜压强会保持平衡状态，从而起到稳定外膜刚度的作用。膜与底膜间存在气密空间，它的容量可以变化从而起到储存气体的作用，储存柜的球状外形通过外膜构成。通常我们可以通过从外膜注入空气使得鼓风机能够保持压力恒定， 外膜会通过鼓风机注入空气到外膜之间，可以解决膜气压减少的问题，从而可以让膜气体的设计压力保持稳定。当气量增加时，膜正常伸，将外膜多余气体由安全阀排出，因此膜气体压力会始终

14、恒定在一个需要的设计压力。气柜紧急情况下产生超压时，气柜自带的超压保护装置会通过排出柜气体达到气压恒定状态，使其可在严寒工况下使用。膜与基础间的安装节点采用了特制导轨和螺栓。导轨的材质为 304 不锈钢。气柜的压力传感器负责向系统传递低压信号，防止柜沼气压力过低。系统会通过控制气泵向调压室注入空气，此时气柜膜会在压力作用下向下运动从而挤压沼气，沼气压力得以升高，直到达到设定压力时才会停止注入空气。 当气柜压力过高时，压力传感器会发出气柜压力超过设定值的信号， 系统接收到信号后会通过分析容量，然后启动控制电磁泄压阀将调压室的空气排出。此时膜伸展，沼气压力降低，再次达到平衡状态。如果罐容量处于饱和

15、状态则会发出示警信号， 从而将多余沼气会从安全阀排出。1. 保温原理：气柜的外膜之间被注入了空气，外界冷空气由于压强作用而无法进入， 从而使气柜达到保温的效果。2. 气柜增压系统工作原理：风机可以不断提供风能保持气柜输出压力不变从而起到保护气柜的作用。通过干式调节阀的调节可以让气柜压力保持在一个限定的围。气柜压力过低时，调节阀处于关闭状态，压力过高时，调节阀开启，使得气体外泄，压力恢复到限定压力下。通过限制膜和外膜间的最大压力，可以有效防止外膜因承受压力过大而受损。3. 气柜安全系统工作原理：安全阀可以为气柜提供压力保护，以防止因压力过大而导致膜损坏以及外输沼气引起的火灾。而气体泄漏报警器可检

16、测外膜间的沼气含量，在其超过限定值时警报通知技术人员对气柜进行维修，可有效防止沼气泄漏。气体容量检测系统可以显示气柜中的沼气含量，控制指导后续环节的运行。第三章双膜气柜的设计3.1. 双膜气柜的选材双膜气柜选材很重要，材料的质量会影响气柜的质量和寿命。因而双膜气柜多选用抗拉力强、防腐蚀、防紫外线性能强、耐酸碱的氟化物材料。但并不是所有的氟涂层或含氟的材料都适用，只有通过专门的复合材料才能保证双膜气柜的使用寿命。因此一般多使用柔性较好、抗拉力强、气密性较好而且防腐的材料。双膜气柜膜材的选择也至关重要，它采用德国进口的通过特殊加工聚酯材料制造的专用膜材，在膜的两面都用聚氯乙烯涂覆，使其具有抗紫外线

17、和各种微生物的能力，而且耐磨。通过 HF 技术讲切口熔接。一般选用聚四氟乙烯作为膜材的主要材质，可防腐抗老化以及抗微生物及紫外线。3.2 双膜气柜设计要求制造材料需选用柔性较好、抗拉力强、复合紧密气密性好而且防腐的材料。制作安装时要清楚材料特性，专业人员安装，规避容易出现的质量问题。双膜气柜在使用时必须使用精度高、安全可靠的保护装置。（2）双膜气柜膜采用德国米乐膜材公司灰色膜材，在其两面都衬有聚乙烯、涂覆氯化亮漆，可有效抵抗紫外线和各种微生物，缝合部位塔接不可以小于 5cm，高度防火并需要符合德国 DIN4102B1标准，拉力强度要达到 4000N/5cm；每平方米重量大等于 1060 克，褪

18、色测试需符合德国 DIN EN ISO105-B0标4准。日光坚牢度要优于7，重复弯曲试验要符合德国 DIN53359标准，0 级标准，耐火测试需符合 ONB3800B1标准。双膜气柜外膜可采用白色、绿色膜材或者是 polymer8556 白色膜材。它具有抵抗各种微生物和紫外线的能力。耐磨而且切口为熔接缝合，缝合部位都不会小于 5cm，同时带有双层风道，拉力强度可达到 3000N/5cm；外膜每平方米重量都不小于 860 克，颜色为绿色或白色,褪色测试需符合德国 DIN EN ISO 105-B04标准。日光坚牢度要优于 7，重复弯曲试验符合德国 DIN53359,0 级标准，耐寒测试要符合德国 DIN53361,0级标准，耐火测试需符合 ONB3800 B1标准。双膜气柜膜式储存器与罐体角钢固定位置是15cm，厚度不得小于三层。由于双膜气柜是带压工作，所以在实际工作中控制及保护装置尤为重要。使用时必须选用精度高、可靠的安全保护装置。气柜按设计规要求它的使用寿命不得低于 30 年。气柜与周围建筑物的防火距离应符合 GB500