陈 凌, 张贤明, 刘 飞, 刘先斌, 欧阳平

(1.重庆工商大学 废油资源化技术与装备工程研究中心，重庆 400067;2.重庆大学 机械工程博士后科研流动站，重庆 400044)

干式稀油密封煤气柜密封油变质处理技术探讨*

陈 凌1, 2, 张贤明1, 刘 飞2, 刘先斌1, 欧阳平1

(1.重庆工商大学 废油资源化技术与装备工程研究中心，重庆 400067;2.重庆大学 机械工程博士后科研流动站，重庆 400044)

干式稀油密封煤气柜稳定运行的关键在于密封油的油品质量，针对钢铁企业广泛使用的高炉煤气柜和焦炉煤气柜，对钢铁企业干式稀油密封煤气柜密封油变质的原因进行了分析，同时总结、分析了现有的密封油处理技术，并结合钢铁企业煤气柜密封油的油品特点和使用工况，对干式稀油密封煤气柜密封油变质的处理技术进行了探讨。

煤气柜；密封油；高炉煤气；焦炉煤气；变质

干式稀油密封煤气柜是钢铁企业调节煤气管网压力、防止煤气放散的重要设备[1-2]。随着本世纪初我国钢铁行业的飞速发展，以及我国干式稀油密封煤气柜技术的开发，干式稀油密封煤气柜得到了广泛的应用，对于钢铁厂的安全运行和节能减排起到了重要的作用，为我国钢铁行业带来了十分明显的社会、经济效益[3-5]。

干式稀油密封煤气柜稳定运行的关键在于密封油(密封用润滑油)的油品质量。对于钢铁厂广泛应用的干式稀油密封煤气柜——高炉煤气柜和焦炉煤气柜而言，由于温度波动带来的煤气水分析出，以及高炉煤气和焦炉煤气中所含的腐蚀性物质，使得煤气柜密封油在使用过程中存在黏度变小、腐蚀性增加等问题，导致密封油发生变质。

目前，钢铁企业对煤气柜密封油变质方面的问题研究不足，从安全角度以及保证全厂煤气管网稳定运行的角度出发，对于油品变质的影响，钢铁厂通常采取每年补充新油的方式进行弥补，同时定期进行密封油整体更换，大大地增加了油品消耗和运行成本。

基于上述情况，针对钢铁企业广泛使用的高炉煤气柜和焦炉煤气柜，对钢铁企业干式稀油密封煤气柜密封油变质的原因进行了分析，同时总结及分析了现有的密封油处理技术。在此基础上，结合钢铁企业煤气柜密封油的油品特点和使用工况，对干式稀油密封煤气柜密封油变质的处理技术进行了探讨。

1 钢铁企业干式稀油密封煤气柜密封油变质的原因

对于干式稀油密封煤气柜来说，其稳定运行的关键在于密封油的油品质量，典型的煤气柜密封油指标见表1所示，通常来说，密封油使用寿命不小于5年。钢铁企业广泛使用的干式稀油密封煤气柜包括高炉煤气柜和焦炉煤气柜两种，在实际使用过程中，煤气柜密封油变质的原因主要有几点：

(1) 高炉煤气及焦炉煤气经洗涤降温后进入煤气柜的煤气温度为40～50 ℃，高于实际环境气温，尤其是冬季。当进入煤气柜的煤气温度和室温保持一致时，由于温度波动引起的煤气含湿量变化，导致煤气中的水分大量析出，使得密封油含水量增加，容易引发油品乳化，降低密封油黏度，同时增加密封油的腐蚀性。

(2) 铁矿石海运过程中的氯离子在高炉冶炼中进入高炉煤气，在高炉煤气柜中与密封油接触后，容易溶于密封油中的水，特别是密封油中水含量较大时，导致密封油腐蚀性增加。

(3) 焦炉煤气中的H2S含量要求20 mg/m3，因此从焦化单元洗涤后的焦炉煤气，仍含有少量H2S等腐蚀性物质，进入焦炉煤气柜中与密封油接触后，容易溶于密封油中的水，特别是密封油中水含量较大时，导致密封油腐蚀性增加。

从上述分析可知，对于干式稀油密封煤气柜来说，密封油变质的关键在于煤气温度波动带来的水分析出，只要控制密封油中的含水量，即可保证密封油的黏度、腐蚀性等指标。因此，只要定期对密封油进行处理，将油水分离，保证密封油中的含水量，即可保证密封油的使用质量。

表1 典型干式稀油密封煤气柜密封油指标

注：氧化安定性为保证项目，每年检测一次。

2 干式稀油密封煤气柜密封油处理现状

煤气柜密封油属于润滑油，目前，润滑油变质后的再生处理工艺较多[6-10]，包括：过滤、离心、沉降、膜分离、吸附、絮凝、破乳、加氢精制等，这类再生工艺主要针对润滑油不同润滑工况下的变质情况，选择一种或多种工艺进行处理。不同于通常的润滑油，煤气柜密封油的用途主要是密封，影响其油品指标的主要因素是黏度及腐蚀性，同时，其接触的介质主要是高炉煤气和焦炉煤气，高炉煤气和焦炉煤气的成分、含湿量等会随前端煤气处理工艺、煤气温度波动以及铁矿石、炼焦煤的来源不同而变化。如何针对煤气柜密封油的变质进行有效的处理及防护，目前这方面的研究较为缺乏。

目前，国内有钢铁厂用户针对煤气柜密封油使用过程中运动粘度变小、腐蚀性增加等问题，采用添加剂的方式提高密封油的运动粘度和防腐蚀性[11-13]。添加剂的投加方式以改质添加油的形式进行投加(即在投加的密封油中加入添加剂，混合均匀后再进行投加)，从煤气柜的油泵站进行投加，投加前进行稀释，可以在投加添加剂的同时增加煤气柜密封油的新油量。方法针对煤气柜密封油的性能变化进行处理及防护，对造成煤气柜密封油变质的本质原因分析较为不足，很难长时间保持煤气柜密封油性能不变，同时对添加剂的投加方式要求较高，需要保证改质添加油同已有密封油的融合，因此目前在国内很少有钢铁厂应用类似技术进行密封油的处理。

由于目前钢铁企业对煤气柜密封油变质的原因及处理等方面的研究不足，从安全角度以及保证全厂煤气管网稳定运行的角度出发，对于油品变质的影响，钢铁厂通常采取每年补充3%～5%的新油进行弥补，同时定期进行密封油整体更换(通常是5年左右)，大大地增加了油品消耗和运行成本。

3 干式稀油密封煤气柜密封油变质处理技术探讨

从上述分析可知，干式稀油密封煤气柜密封油变质的主要原因在于煤气温度波动带来的水分析出，容易导致密封油发生乳化，同时水分可以为氯离子、H2S等腐蚀性物质提供腐蚀环境，使得密封油腐蚀性增加。因此，干式稀油密封煤气柜密封油变质处理的关键在于控制密封油中的含水量。

从表1可知，相对于变压器油等对水含量要求较高的润滑油而言，煤气柜密封油对水含量的要求较低，通常煤气柜密封油含水量控制在痕迹水以下即可。煤气柜密封油的特点在于用油量大，单柜用油量通常在150 T/座～300 T/座。同时密封油分布点多，覆盖活塞油沟、底部油沟、柜体内壁面、预备油箱、油泵站等多个位置。另外，煤气柜运行时活塞油沟及底部油沟的油位波动范围有限，如波动范围变化过大会影响密封油的油封效果，导致煤气柜出现安全隐患。因此，煤气柜密封油处理的关键在于如何安全、有效的保证整个柜体密封油的处理效果。

针对干式稀油密封煤气柜密封油变质的处理，重庆工商大学废油资源化技术与装备工程研究中心进行了大量的研究，分别针对在用煤气柜与新建或大修煤气柜，提出了相应的煤气柜密封油处理工艺[14-15]，工艺示意见图1。

图1 煤气柜密封油处理工艺示意图Fig.1 Sealing oil treatment processes for gas holders

如图1所示，工艺采用真空分离破乳脱水的技术进行煤气柜密封油的处理，取油点分别为油泵站(在用煤气柜)以及底部油沟(新建或大修煤气柜)，每次取油和回油的位置取180°对称布置，以尽量保证处理后的密封油的循环效果。同时，每次进入密封油处理系统的油量对底部油沟的油位波动不超过10 mm，以防止煤气柜油位波动过大。

对于干式稀油密封煤气柜密封油来说，采用真空分离破乳脱水的工艺技术可以保证脱水的效果，但装置功率较大且对油中含水量较多的情况处理效率较低，可在图1所示真空分离单元前加入聚结分离单元，采用聚结-真空双场联合破乳脱水的技术路线，即可以保证脱水的效果，也可以降低脱水的能耗，同时适用于油中含水量较多的情况。

另外，对于干式稀油密封煤气柜密封油来说，何时进行密封油的处理是一个关键问题。对于图1所示工艺或类似的工艺，具体运行时，可根据煤气管网的波动情况、煤气温度及环境温度，设定相应的煤气量临界值，当煤气柜的吞吐量达到临界值时，即进行密封油的处理。处理时，进入密封油处理系统的密封油总量以2倍或2倍以上煤气柜单座密封油量为准，以保证密封油的处理效果。

4 结 论

干式稀油密封煤气柜稳定运行的关键在于密封油的油品质量，针对钢铁企业广泛使用的高炉煤气柜和焦炉煤气柜，对钢铁企业干式稀油密封煤气柜密封油变质的原因进行了分析，同时总结及分析了现有的密封油处理技术。在此基础上，结合钢铁企业煤气柜密封油的油品特点和使用工况，对干式稀油密封煤气柜密封油变质的处理技术进行了探讨，提出了采用真空分离破乳脱水单元为主的密封油处理工艺，可以有效地保证密封油的油品质量，延长密封油使用年限，节省钢铁企业的煤气柜密封油消耗。

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[15] 陈凌,张贤明,欧阳平.一种干式稀油密封煤气柜的密封油处理方法:中国,201410005694.8[P].2014-01-07

CHEN L,ZHANG X M,OUYANG P.A Method of Sealing Oil Processing for Dry Thin Oil Sealed Gas Holders:China,201410005694.8[P].2014-01-07

责任编辑：田 静

Discussion on Sealing Oil Deterioration Treatment Technology of Dry Thin Oil Sealed Gas Holders

CHEN Ling1, 2, ZHANG Xian-ming1, LIU Fei2, LIU Xian-bin1, OUYANG Ping1

(1. Engineering Research Center for Waste Oil Recovery Technology and Equipment, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China;2. Mobile Post-doctoral Research Station of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China)

The key point of the stable operation of dry thin oil sealed gas holders is the sealing oil quality. The sealing oil deterioration reasons of dry thin oil sealed gas holders have been analyzed for the blast furnace gas holder and the coke oven gas holder, which are widely used in the iron and steel enterprises. And then the present sealing oil treatment technology is summarized. On this basis, the treatment technology of the sealing oil deterioration of dry thin oil sealed gas holders has been discussed according to the oil characteristics and the operating condition of the dry thin oil sealed gas holders in the iron and steel enterprises.

gas holder; sealing oil; blast furnace gas; coke oven gas; deterioration

10.16055/j.issn.1672-058X.2017.0003.019

2016-12-11；

2017-02-26. * 基金项目：中国博士后科学基金面上项目(2015M582523)；重庆市教委科学技术研究项目(KJ1500624)；重庆工商大学科研启动经费项目(2014-56-10).

陈凌(1979-)，男，重庆市人，博士，高级工程师，从事废弃物循环利用技术、金属材料的疲劳、断裂和腐蚀研究.

TQ547.9

A

1672-058X(2017)03-0102-05