儲氣柜是當今運用最為廣泛的儲氣設備,國內外采用儲氣柜可分為干式儲氣
柜和濕式儲氣柜。干式儲氣柜因密封方式不同可分為以下四種形式:曼(M.A.N)型、可?。↘LONNE)型、威金斯(WIGGINS)型。曼型干式柜側板為正多邊形,側板與活塞之間采用稀油密封??陕⌒透墒焦駛劝鍨閳A筒形,側板與活塞之間采用干油密封。威金斯型干式氣柜側板為圓筒形,側板與活塞之間采用橡膠膜密封。
威金斯型干式儲氣柜是美國約翰.威金斯(JOHN.WIGGINS)發明的,1940年在美國建造了第一臺(容積 1480m3)。它是由橡膠密封膜與圓柱殼、T 圍欄、活塞構成一個活動的密封腔體儲存氣體,通過活塞與 T 圍欄上升或下降實現氣體儲存量的增加或減少。由于其具有施工簡單、造價低、耐腐蝕、使用壽命長(使用壽命通常為 30~40 年)、美觀等其它氣柜無法相比的優點,因此被廣泛的運用到煤氣供應、化工、電力、鋼鐵、污水處理等眾多行業中。
威金斯儲氣柜為一復雜殼體結構,它的主體由柜體、內部活塞及其它附屬構件等組成。柜體包括圓柱殼體(以下簡稱柱殼)和柜頂。圖 1-1、圖 1-2 分別為氣柜的立面圖和剖面圖。
氣柜的柜頂部分主要由輻射狀徑向梁、環向梁、頂部通風帽、柜頂鋼板組成,
形成剛度很大的空間球形網殼結構體系。環向梁支于徑向梁上,徑向梁一端支于柱殼頂端,另一端支于柜頂中央環梁上,全部徑環梁構成一單層球面網殼。柜頂板采用鋼板滿鋪,鋼板與各梁焊接,共同受力,風帽支撐于柜頂徑向梁上。
柱殼是儲氣柜的主要部位,是由壁板、多道抗風回廊、環向加勁肋、豎向加勁肋和具有通風功能的檐口組成的加肋圓柱殼結構。由于氣柜是一個嚴密封閉、不漏氣的特殊結構,壁板與豎向肋、壁板與環向肋、壁板與壁板都焊接在一起,這些焊縫除了需保證構件的強度連接,還需保證氣柜的氣密性。豎向加勁肋底部用螺栓與柜體底板連接,沿圓周等間距布置??癸L回廊是空間桁架結構,其剛度很大,通常根據實際需要沿柜體高度每隔 10m 到 20m 布置一道。環向加勁肋等間距布置在抗風回廊之間。
柜底部分為向上隆起的球形薄殼結構,采用全焊接鋼板結構形式,直接支撐于其下的混凝土基礎上。
活塞是威金斯儲氣柜的另一核心部分,也是保證儲氣柜正常運行的關鍵部位,是由活塞底板和活塞圍欄兩部分組成的空間受力體系?;钊装迨怯蓮较蚣?/span>勁肋、環向加勁肋和鋼板構成的加肋球殼結構,活塞底板平面與氣柜底板相對應,采用相同的拱形曲率,以消除活塞底板和氣柜底板之間的空隙?;钊麌鷻谠O置于活塞底板邊緣,是由活塞支架、支架之間的支撐及側面波形鋼板組成的空間桁架
體系?;钊苓呍O有混凝土環梁,用以平衡下部氣體壓力?;钊墓ぷ髟砣缦拢?span style="font-size: 12px;">當活塞與 T 圍欄上升時,橡膠密封膜翻轉卷上,容積增大吞儲氣體;當活塞與 T圍欄下降時,橡膠密封膜卷下,容積減少吐出氣體外供?;钊Y構為一自平衡體系,完全依靠自身重量及配重塊與內部氣壓的平衡實現活塞的正常運行,活塞與氣柜柜體結構之間沒有直接的連接,結構相對獨立,可單獨進行計算。圖 1-3 為
活塞的剖面圖。
目前,威金斯儲
氣柜在美國和日本等國的設計和施工技術已趨于成熟,應用
極為廣泛。在美國,已建成的儲氣柜中,威金斯儲氣柜占有儲氣柜總量的 75%。在日本,大容量的威金斯氣柜不斷建成,1987 年日本新日鐵君津鋼鐵廠建成了高度達 114.6m、直徑 76.8m、容積 45 萬 m3的超大容量干式儲氣柜。在德國,已建成直徑為 53.6m、高度為 84m、容積為 15 萬 m3的焦爐煤氣柜。
國內密封膜的成功研制,為威金斯氣柜的廣泛應用提供了條件,現已建成的
具有代表性的威金斯氣柜有:2006 年 11 月天津天鐵冶金集團有限公司建成儲氣量為 15 萬 m3的大型橡膠膜密封型(威金斯型)轉爐煤氣柜,為國內第一臺以合成橡膠卷簾密封的干式儲氣柜,于 2007 年 6 月投入使用,各項運行指標均達到了設計要求;2007 年 11 月,江蘇南鋼集團建成目前國內最小、壓力最大(12.5Kpa)的 2 萬 m3新型干式煤氣柜;1992 年遼寧本鋼建成國內第一臺自主開發的 8 萬m3橡膠膜密封氣柜;上海寶鋼首次從日本引進的直徑 58m、高度 37.07m、容積8 萬 m3威金斯氣柜。