储气罐 |
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| 申请号 | CN202180066386.4 | 申请日 | 2021-09-16 | 公开(公告)号 | CN116209852A | 公开(公告)日 | 2023-06-02 |
| 申请人 | 杰富意钢铁株式会社; | 发明人 | 大谷俊朗; | ||||
| 摘要 | 在具有在 活塞 与罐主体的侧板之间能够上下移动的T护板的储气罐中，在活塞与T护板连结时或脱离时，避免气体储存空间的气压的急剧的压 力 变动。储气罐(1)具有：具有进行气体的流入及流出的中空部(2X)的罐主体(2)；被收容在罐主体的中空部内，根据气体的流入及流出而上下移动的活塞(10)；以及将罐主体与活塞之间密闭，与活塞一起形成储存气体的气体储存空间(GS)的密封装置(20)。密封装置(20)具备：以包围活塞的侧缘的方式设置，并与活塞连结而上下移动的T护板(21)；以及设置在活塞与T护板之间，对从活塞向T护板施加的力进行缓冲的缓冲装置(30)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种储气罐，其中，所述储气罐具有： |
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| 说明书全文 | 储气罐技术领域[0001] 本发明涉及在内部储存气体的储气罐。 背景技术[0002] 在炼铁厂中，在由铁矿石生产钢铁产品的过程中产生各种副产气体。副产气体例如有从高炉产生的高炉气体、从焦炭炉产生的焦炭炉气体、从转炉产生的转炉气体等，这些副产气体在炼铁厂内储存于储气罐而被再利用。 [0003] 储气罐在内部具有活塞，活塞与气体的需要和供给的变动相应地上下移动。作为储存这样的副产气体的储气罐，已知有油封方式或润滑脂密封方式的储气罐(例如，参照专利文献1～3)。但是，间歇性地产生气体的转炉气体的储气罐的活塞每天往返约20～30次，另外，由于转炉气体含有大量粉尘，因此，不适合在气体密封部具有滑动部的油封方式或润滑脂密封方式的储气罐。 [0004] 因此，作为储存转炉气体等副产气体的储气罐，使用威金斯型储气罐。威金斯型储气罐具有：罐主体；被收容在罐主体内的活塞；以及设置在罐主体的内壁与活塞之间的橡胶片。而且，威金斯型储气罐不像油封方式或润滑脂密封方式那样具有滑动部，而是通过展开橡胶片来进行气体密封。因此，威金斯型储气罐大多适用于活塞的往复次数多、含有大量粉尘的转炉气体。但是，密封橡胶的制造尺寸存在极限，由于该制造极限，在储气罐内形成的气体储存空间的容量受到限制。 [0005] 因此，为了使储气罐的死空间最小化，已知有具有内密封部件和外密封部件的两段式的威金斯型罐。两段式的威金斯型储气罐具有：在活塞与罐主体的侧板之间能够上下移动的T护板；将活塞与T护板之间密闭的内密封部件；以及将T护板与罐主体的侧板之间密闭的外密封部件。 [0006] 而且，当气体流入储气罐内时，活塞在气压的作用下上升，并且内密封部件展开，由底板、活塞以及内密封部件形成气体储存空间。并且，当气体流入储气罐内而活塞上升时，活塞与T护板接触，活塞和T护板一起上升。于是，外密封部件展开，气体储存空间增大。需要说明的是，在活塞下降时，活塞与T护板一起下降，当进一步下降时，活塞从T护板离开而向底板侧下降。 [0007] 现有技术文献 [0008] 专利文献 [0009] 专利文献1：日本实开平6‑14696号公报 [0010] 专利文献2：日本特开昭52‑133113号公报 [0011] 专利文献3：日本特开2008‑267416号公报 发明内容[0012] 发明要解决的课题 [0013] 在上述两段式的威金斯型储气罐中，使活塞和T护板双方上升所需要的气压与仅使活塞上升的情况相比变大。即，在活塞与T护板连结时或脱离时，气体储存空间的气压急剧变动。如果产生该气体储存空间的急剧的压力变动，则与储气罐连接的气体供给管的压力急剧变动，有时会导致与气体供给管连接的气体燃烧器等的动作变得不稳定。 [0014] 另外，由于T护板的重量根据所允许的急剧的压力变化量来决定，因此，在压力变化量大的情况下，无法增大T护板的重量，T护板的大型化变得困难，也存在无法增加储气罐容量(大型化)的课题。 [0015] 本发明是鉴于上述那样的情形而完成的，其目的在于提供一种能够避免急剧的压力变动的储气罐。 [0016] 用于解决课题的方案 [0017] 用于解决上述课题的本发明的要点如下所述。 [0018] [1]一种储气罐，其中，所述储气罐具有： [0019] 罐主体，所述罐主体具有进行气体的流入及流出的中空部； [0020] 活塞，所述活塞被收容在所述罐主体的所述中空部内，根据气体的流入及流出而上下移动；以及 [0021] 密封装置，所述密封装置将所述罐主体与所述活塞之间密闭，与所述活塞一起形成储存气体的气体储存空间， [0022] 所述密封装置具备： [0023] T护板，所述T护板以包围所述活塞的侧缘的方式设置，与所述活塞连结而上下移动；以及 [0024] 缓冲装置，所述缓冲装置设置在所述活塞与所述T护板之间，对从所述活塞向所述T护板施加的力进行缓冲。 [0025] [2]根据上述[1]所述的储气罐，其中，所述缓冲装置由弹簧式、液压式或气压式的阻尼器构成。 [0026] [3]根据上述[1]或上述[2]所述的储气罐，其中，所述缓冲装置沿着所述活塞的周缘设置有多个。 [0027] [4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的储气罐，其中，所述T护板具备连结部件，所述连结部件朝向所述活塞的内周侧延伸，并位于在所述活塞的上表面设置的活塞护板的上部，在所述活塞护板上升至所述连结部件的高度位置以上时所述T护板与所述活塞护板连结。 [0028] [5]根据上述[4]所述的储气罐，其中，所述活塞护板在所述活塞的上表面的周缘侧朝向上方延伸设置， [0029] 所述缓冲装置设置在所述活塞护板的上部，对所述活塞护板和所述连结部件的碰撞进行缓冲。 [0030] [6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的储气罐，其中，所述密封装置还具备： [0031] 内密封部件，所述内密封部件的一端侧与所述T护板连接，另一端侧与所述活塞连接；以及 [0032] 外密封部件，所述外密封部件的一端侧与所述罐主体连接，另一端侧与所述T护板连接。 [0033] 发明的效果 [0034] 根据本发明的储气罐，通过在活塞与T护板之间设置缓冲装置，能够缓和在活塞与T护板连结时以及脱离时产生的气压的急剧的压力变动。另外，通过缓和气压的急剧的压力变动，能够实现T护板的大型化，能够增加储气罐容量。通过使大型化的T护板在以往的高度方向上延长，能够使储气罐在高度方向上大型化，实现容量增加。通过使储气罐在纵向上大型化，还能够实现省空间化以及基础工程费用的低廉化。附图说明 [0035] 图1是表示本发明的储气罐的优选实施方式的示意图。 [0036] 图2是表示图1的密封装置中的缓冲装置的动作例的示意图。 [0037] 图3是表示图2的活塞的高度位置与气体储存空间GS内的气压之间的关系的图表。 [0038] 图4是表示以往的储气罐的一例的示意图。 [0039] 图5是表示图4的活塞的高度位置与气体储存空间GS内的气压之间的关系的图表。 [0040] 图6是表示本发明的储气罐中的缓冲装置的变形例的示意图。 [0041] 图7是表示本发明的储气罐中的缓冲装置的变形例的示意图。 [0042] 图8是表示图6以及图7的活塞的高度位置与气体储存空间GS内的气压之间的关系的图表。 具体实施方式[0043] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的储气罐的优选实施方式的示意图。图1的储气罐1是所谓的威金斯型储气罐，大小没有特别限定，例如具有50m左右的高度。在该储气罐1中储存有例如转炉气体(LDG)、高炉气体(BFG)、煤气等各种气体。 [0044] 储气罐1具备：罐主体2，该罐主体2具有进行气体的流入及流出的中空部2x；活塞10，该活塞10被收容在罐主体2的中空部2x的内部，根据气体的流入及流出所产生的气压而上下移动；以及密封装置20，该密封装置20将罐主体2与活塞10之间密闭，与活塞10一起形成储存气体的气体储存空间GS。 [0045] 罐主体2具备：具有中空部2x的侧板2a、覆盖侧板2a的上部的顶板2b、以及设置在侧板2a的下部的底板2c。侧板2a例如形成为圆筒状，在侧板2a的下部连接有用于使气体相对于罐主体2的内部流入或流出的气体配管41。在气体产生量比气体使用量多的情况下，活塞10上升，在气体产生量比气体使用量少的情况下，活塞10下降。需要说明的是，图1例示了气体的流入口和流出口相同的情况，但也可以分别设置。 [0046] 顶板2b例如形成为圆形的圆顶状，在顶板2b上设置有伴随着活塞10的上下移动而进行罐主体2与活塞10的上部之间的空气的吸排气的换气口3。底板2c设置在侧板2a的下部，例如具有与活塞10的下表面大致相同的形状。由此，即使在底板2c与活塞10之间错误地成为负压的情况下，也能够防止活塞10变形或破损。 [0047] 活塞10例如外形形成为大致圆形的圆顶状，被收容在罐主体2的内部。活塞10通过气压沿着罐主体2的侧板2a的内壁上下移动。此时，活塞10具有将罐主体2的内部的中空部2x分隔为顶板2b侧的空间和储存气体的气体储存空间GS的功能。在活塞10的上表面侧的周缘侧设置有朝向顶板2b侧向上方延伸的活塞护板11。活塞护板11沿着活塞10的周缘设置成圆筒状。 [0048] 密封装置20设置在活塞10的侧缘与罐主体2的侧板2a之间，与活塞10及罐主体2协作而形成气体储存空间GS。即，气体储存空间GS由被活塞10、底板2c以及密封装置20包围的空间形成，从气体配管41向气体储存空间GS进行气体的流入及流出。密封装置20具有与活塞10的上下移动相应地伸缩的结构，并具备：设置在活塞10与侧板2a之间的T护板21、与活塞10及T护板21连接的内密封部件22、以及与T护板21及侧板2a连接的外密封部件23。 [0049] T护板21具有沿着活塞10的外缘形成的圆筒形状，在罐主体2的内部配置成能够上下移动。在未储存气体的状态下，T护板21载置于在活塞10与侧板2a之间设置的架台2d上，T护板21的上端位于比活塞护板11的上端高的位置。 [0050] T护板21具备朝向活塞10的内周侧延伸并位于活塞护板11的上部的连结部件21a。在活塞护板11的上部上升至连结部件21a的高度位置以上时，活塞护板11卡定于连结部件 21a。而且，当活塞10进一步上升时，活塞10和T护板21在彼此连结的状态下一起上升。另一方面，当连结着的活塞10以及T护板21下降，T护板21载置于架台2d上时，活塞护板11从连结部件21a脱离，只有活塞10下降。 [0051] 内密封部件22例如由具有耐气体性能的橡胶等构成，一端侧与活塞10连接，另一端侧与T护板21连接。内密封部件22防止气体从活塞10与T护板21之间的间隙泄漏。在罐主体2的内部未储存气体时，内密封部件22以弯曲的状态收纳在活塞护板11与T护板21之间。而且，随着气体流入气体储存空间GS而活塞10上升，内密封部件22向上方展开。 [0052] 外密封部件23例如由具有耐气体性能的橡胶等构成，一端侧与T护板21连接，另一端侧与侧板2a连接。外密封部件23防止气体从T护板21与侧板2a之间的间隙泄漏。当活塞护板11位于比连结部件21a低的高度位置时，外密封部件23以弯曲的状态收纳在T护板21与侧板2a之间。随着气体流入气体储存空间GS，并且活塞10和T护板21连结而上升，外密封部件23向上方展开。 [0053] 如上所述，活塞10以及密封装置20根据气体的储存量而上下移动，气体储存空间GS内的气压依赖于上部的活塞10或密封装置20(特别是T护板21)的重量。因此，在仅活塞10上下移动的情况和活塞10及T护板21连结而上下移动的情况下，重量大不相同，随之气体储存空间GS内的气压也大幅变动。因此，在图1的密封装置20中，在活塞10与T护板21之间设置有缓冲装置30，该缓冲装置30用于在活塞10与T护板21碰撞(接触)时对从活塞10向T护板21施加的力进行缓冲。 [0054] 缓冲装置30设置在活塞护板11的上部，例如由弹簧式、液压式或气压式的阻尼器构成。而且，使活塞护板11与T护板21的连结部件21a碰撞时产生的气体储存空间GS内的气体压力上升和分离时产生的气体压力降低的变动速度平缓。 [0055] 需要说明的是，缓冲装置30只有是对冲击进行缓冲的装置即可，并不限定于阻尼器等，也可以根据需要组合液压阻尼器或气压阻尼器，也可以由橡胶等树脂构成。另外，在图1中，例示了缓冲装置30设置于活塞护板11的情况，但也可以设置在T护板21的连结部件21a的下侧，还可以设置于活塞护板11和T护板21双方。另外，缓冲装置30优选沿着活塞10的圆周方向设置有多个。这是因为，难以用一个缓冲装置30吸收冲击，但只要能够吸收冲击，也可以是一个。另外，为了使活塞10保持水平，优选将三个以上的缓冲装置30沿着活塞10的圆周方向等间隔地配置。 [0056] 缓冲装置30的衰减性能(弹性模量)以及长度根据活塞10的重量和面积、以及T护板21的重量来设定。根据缓冲装置30的长度ZA(参照图2)，确定缓冲装置30的动作开始位置，根据缓冲装置30的衰减性能，确定气体储存空间GS内的被允许的压力变动的速度。 [0057] 图2是表示图1的储气罐中的密封装置的动作的示意图。需要说明的是，图2(A)～(D)分别示出活塞10位于不同的高度位置A～D的情况。另外，图3是表示图2的活塞10的每个不同的高度位置A～D的气体储存空间GS内的气压的一例的图表。参照图2以及图3对储气罐的动作例进行说明。需要说明的是，在图2以及图3中，例示了气体以恒定的流量流入到储气罐1的内部的情况。 [0058] 首先，如图2(A)所示，设为未储存气体，活塞10位于载置在底板2c上的高度位置A的位置。若气体从该状态流入储气罐1的内部，则储气罐1的内部的活塞10上升。内密封部件22随着活塞10的上升而展开，气体储存空间GS的容量增加。之后，活塞10随着气体的流入而上升，直到缓冲装置30与连结部件21a接触。此时，T护板21处于载置于架台2d的状态。在仅活塞10上升的期间，如图3所示，气体储存空间GS的气压成为依赖于活塞10的重量的气压Pa(例如4.9kPa)。 [0059] 进而，当活塞10因气体的流入而上升时，如图2(B)所示，活塞10到达缓冲装置30的上端与连结部件21a接触的高度位置B。当活塞10从该状态进一步上升时，如图2(C)所示，缓冲装置30被压缩。此时，如图3所示，由于活塞10的重量和来自缓冲装置30的反作用力，随着缓冲装置30被压缩，气体储存空间GS内的气压不会急剧上升，而是逐渐升高。 [0060] 然后，如图2(D)所示，当活塞10上升到了缓冲装置30的变形极限的高度位置D时，T护板21从架台2d被抬起，与活塞10一起上升。如图3所示，此时的气体储存空间GS内的气压成为除了活塞10的重量以外还依赖于T护板21的重量的气压Pb(例如5.2kPa)。 [0061] 相反，在气体的储存量减少的情况下，活塞10按照图2(D)、图2(C)、图2(B)、图2(A)的顺序下降。特别是，如图2(D)所示，活塞10下降到T护板21载置于架台2d上的高度位置D，进而，如图2(C)所示，在活塞10下降时，气体储存空间GS内的气压由于活塞10的重量和来自缓冲装置30的力而不会急剧下降，而是逐渐降低。这样，在活塞10下降时，也通过缓冲装置30使气压的下降变得平缓。 [0062] 根据上述实施方式，通过在活塞10与T护板21之间设置缓冲装置30，在活塞10抬起T护板21或与T护板21分离时，能够避免以往那样的气体储存空间GS内的气压的急剧的压力变动。 [0063] 图4是表示未设置缓冲装置30的以往的威金斯型储气罐中的活塞10的不同高度位置4A～4C的状态的示意图，图5是表示图4的高度位置4A～4C处的气压的图表。如图4(A)所示，在活塞10从高度位置4A上升到与T护板21接触的高度位置4B为止的期间，如图5所示，气体储存空间GS成为依赖于活塞10的重量的气压Pa。另一方面，如图4(B)所示，当将活塞10和T护板21双方抬起时，如图5所示，气体储存空间GS急剧地变化为依赖于活塞10以及T护板21的重量的气压Pb。这样，在活塞10将T护板抬起时，内部的气体压力从Pa向Pb急剧上升(例如0.4kPa左右)，在活塞10下降而离开T护板21时，压力从Pb向Pa急剧下降(例如0.4kPa左右)。 [0064] 当产生这样的急剧的压力变动时，气体配管41中的母管压力变动。在发电站或加热炉的燃烧器从气体配管41接受气体的供给的情况下，燃烧的气体的流量会大幅变动。特别是，在活塞10与T护板21的接触以及脱离在短时间内反复进行的情况下，由于气体的流量调节阀的开闭和由气体压力变动引起的流量的增减，有时流量控制变得跟不上，产生波动。另外，当燃料气体的压力上升而气体流量急剧增加时，空气量的控制跟不上而成为未燃状态，产生爆炸的风险，相反，当由于压力的急剧降低而气体流量减少时，空气过剩，成为吹灭的原因，或者排气损失变大。 [0065] 另一方面，在图1以及图2的储气罐1中，由于设置有缓冲装置30，因此，在活塞10与T护板21的连接或脱离的前后，压力变动被缓和而变得平缓(参照图3)。因此，能够使与储气罐1连接的气体配管的气体压力的上升以及下降也平缓。其结果是，能够保持气体燃烧器等中的燃烧的稳定性，避免控制波动的产生、异常燃烧的产生以及损失大的操作。 [0066] 图6以及图7是表示本发明的储气罐中的缓冲装置的变形例的示意图。需要说明的是，在图6以及图7的储气罐中，对具有与图1的储气罐相同的结构的部位标注相同的附图标记并省略其说明。 [0067] 图6的缓冲装置130与图1以及图2的缓冲装置30相比长度较长，弹性模量设定得较低，图7的缓冲装置230与图1以及图2的缓冲装置30相比长度较短，弹性模量设定得较高。而且，图8是表示设置有图6以及图7所示的缓冲装置130、230的情况下的气体储存空间GS内的气压相对于活塞的高度位置6A～6C、7A～7C的状态的图表。需要说明的是，在图8中，例示了气体的流入速度与图3以及图5的情况相同的情况。 [0068] 如图6～图8所示，在想要将气压的变动抑制在最小限度的情况下，如图6所示，将缓冲装置130的长度ZB设定得较长，将衰减性能(弹性模量)设定得较低。另一方面，在即使急剧也允许气压的变动的情况下，缩短缓冲装置230的长度ZC，将衰减性能(弹性模量)设定得较高。这样，通过适当设定缓冲装置30、130、230的长度ZA～ZC以及衰减性能(弹性模量)，能够得到与连接在气体配管41上的设备侧的控制一致的气压的变动特性。 [0069] 本发明的实施方式并不限定于上述各实施方式，能够进行各种变更。例如，例示了缓冲装置30、130、230的缓冲特性根据长度以及衰减特性(弹性模量)进行设定的情况，但也可以根据沿着周向设置的缓冲装置30的个数进行调整。另外，图1的储气罐1例示了所谓的两段式的情况，但也可以具有两段以上的多个T护板，在各T护板之间也设置缓冲装置30、130、230。 [0070] 附图标记说明 [0071] 1储气罐 [0072] 2罐主体 [0073] 2a侧板 [0074] 2b顶板 [0075] 2c底板 [0076] 2d架台 [0077] 2x中空部 [0078] 3换气口 [0079] 10活塞 [0080] 11活塞护板 [0081] 20密封装置 [0082] 21T护板 [0083] 21a连结部件 [0084] 22内密封部件 [0085] 23外密封部件 [0086] 30、130、230缓冲装置 [0087] 41气体配管 [0088] 42鼓风机 [0089] GS气体储存空间 [0090] Pa、Pb气压 |
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