橡胶膜密封气柜与水封和油封气柜不同,它是用连接活塞四周及壳体的柔性橡胶布帘来密封气体。1940年Wiggins公司在美国建成了第一个这样的气柜。因此称为威
金斯气柜,有时也称为
卷帘式密封气柜和布帘式密封气柜。现在由中国工程建设标准化协会统一规定称为
橡胶膜密封气柜。
这种气柜主要由气柜底板、活塞、T围栏、T围栏架台、侧壁、顶盖和调平装置等组成。如图1所示。当气柜容积小的时候,T围栏可以取消,大的时候可以再增加一个T围栏,T围栏是活塞的
一部分。从图1可以看出,这种气柜是靠连接于侧壁板与T围栏、T围栏与活塞之间的橡胶布帘来密封气体的。T围栏与侧壁,活塞与T挡板在上下运动时,相互之间有较大的间隙,这一间隙被
充气的有弹性的橡胶布帘填充。因此活塞可以以较快的速度上下运动,瞬时吞吐量大。而且工作时处于完全干燥状态,允许贮存的气体有较大的含尘量,因而广泛地运用于炼钢厂的
转炉煤气回
收。由于活塞高度受橡胶布帘长度的控制,因此气柜的高度与直径的比一般都小于o.8,占地面积较大。而稀油密封柜的高径比一般在1.6以上。以前由于橡胶布帘耐压性能欠佳,其工作压
力一般认为不能高于4kPa,但目前已达到9kPa以上。
我国在上世纪80年代初首先在宝钢从日本引进此种气柜。橡胶布帘由多层纤维布和特殊橡胶粘结而成,初期,它只能由国外进口,因此这种气柜的造价高于其它类型的气柜。但从上世纪90年代末起,随着国产橡胶布帘逐步为业内人士所认可,我国已自行设计和建造了不少这种气柜,容积从10,000衬到150,000衬不等,前期主要建于钢铁厂,近期使用范围已扩展到城市煤气、化
工、沼气等工程。目前,国内外还没有相应的设计规程和规范。国内仅有一本《橡胶膜密封气柜施工质量验收规程》,于2010.2.1实行,规程号CECS 267:20090。
2新、旧型橡胶膜密封气柜
国内目前有新、旧两种型式的橡胶膜密封气柜。两种型式气柜的内部结构、活塞和T围栏没有太大的区别,主要区别在于侧壁和顶盖。旧型的亦即从日本引进的橡胶膜密封气柜侧壁的结构
如图2所示。其侧壁主要由一块块高度约为1500~的薄钢板(称为侧板)和立柱组成。每块侧板有一条角钢加劲肋。注意到侧壁的板与立柱没有直接连接,只有加劲肋与立柱连接,侧板之间的横、竖向连接皆为单面搭接。因此整个筒壁的刚度就比较弱,但优点是整个侧壁的焊接都在气柜的外侧,通常可以把两个环形走道(也称为抗风析架)之间的4块板在地面上先焊好,然后连同走
道作为一个吊装单元,这样可以利用下面的的环形走道作为施工平台,在其上焊接侧板,以减少高空工作量。但由于整个侧壁的
安装都在外侧,因此要调整立柱和侧板的安装误差是困难的。顺便提一下,精确的力学分析表明,环形走道对气柜的抗侧移刚度影响有限,称之为抗风析架其实是错误的观念。通常6m间距设置是施工的需要,而不是受力的需要。
旧型的顶盖如图3所示。由双层按正交子午线布置的角钢上覆薄钢板组成。3或3.5~的钢板与角钢不焊,仅作为围护,承重结构是角钢组成的网壳。优点是顶板可以在上面搭接,没有仰
焊。缺点是耗钢量大,网壳施工困难,杆件型号多。
新型气柜的侧板和加劲肋都与立柱焊接,竖向对接在立柱上,横向依然是单面搭接。如图4所示。显然,其刚度优于前者,环形走道可以减少;缺点是要在内部进行焊接,但这点可以用新的
施工方法来解决。新型气柜的顶盖如图5所示,是加劲球壳。钢板与经纬线布置的骨架是用间断焊连接的。由于钢板为受力结构的一部分,因此骨架就可以减轻很多。在耗材量小的情况下,仍
然比前者的刚度大。缺点是有较多的仰焊。新型气柜壳体是中冶华天的专利(专利号ZL 93 223360.0),第一个2万m3新型橡胶膜密封气柜于1993年在莱芜钢铁厂建成。
3几种橡胶膜密封气柜的施工方法
橡胶膜密封气柜的侧壁与T围栏之间设置了橡胶布帘,它是不防火的。这就导致了在侧壁和顶盖安装(有大量的焊接工程)完以前不可能施工T围栏和活塞。必须在侧壁和顶盖完成后,才可
以在气柜内部安装活塞体系。因此它就不能像稀油密封气柜那样,可以利用活塞的上升来实施侧壁的施工。必须先行施工安装侧壁和顶盖。
橡胶膜密封气柜的侧壁和顶盖的施工占气柜总施工重
量的60%左右,不仅安装量大,而且它又是在高空现场安装,因此是此种
气柜安装的重点和难点。

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