第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術發(fā)展現(xiàn)狀
低溫絕熱氣瓶的關鍵技術包括:
1、絕熱性能
目前工業(yè)化生產(chǎn)的低溫絕熱氣瓶多采用高真空多層絕熱的雙筒體結(jié)構(gòu),內(nèi)外筒體均為不銹鋼材料,內(nèi)容器內(nèi)盛裝LN2、LO2、LAr、LNG等液化氣體。典型低溫絕熱氣瓶的總漏熱由4部分組成:頸管、漏熱、隔熱層漏熱、管道和底部支撐漏熱。隔熱層漏熱是指通過高真空多層的漏熱。為了維持夾層真空度,減小殘余氣體導熱,通常在夾層中放入少許匹配的低溫吸附劑。使用溫度下夾層絕對壓力應不高于5×10Pa。
2、支撐結(jié)構(gòu)
大容積的罐車或罐式集裝箱多采用支撐管/柱和吊拉帶的支撐結(jié)構(gòu)。而低溫絕熱氣瓶則不同。在立式低溫絕熱氣瓶中,目前主要通過頸管懸掛方式支撐內(nèi)筒體。被懸掛的內(nèi)筒體在移動和運輸過程中,容易發(fā)生擺動和旋轉(zhuǎn);低溫液體加注時的沖擊力也容易引起內(nèi)筒體的晃動。最大應力主要出現(xiàn)在頸管與內(nèi)上封頭連接處。而在臥式低溫絕熱氣瓶中,多采用軸向前后支撐結(jié)構(gòu)來固定內(nèi)筒體。在移動或運輸過程中,內(nèi)筒體容易發(fā)生振蕩現(xiàn)象;尤其對于滿液的臥式低溫絕熱氣瓶,由于裝載的低溫液體自重所引發(fā)的支撐臂的彎曲也不可被忽略。最大應力主要出現(xiàn)在頸管與內(nèi)前封頭連接處。低溫絕熱氣瓶內(nèi)外筒之間的支撐件既具有足夠的強度,又能經(jīng)受貯液受冷后收縮變形的考驗,且在移動過程中還要承受一定的慣性載荷。通常一端固定,另一端支撐結(jié)構(gòu)不固定。
3、加注技術
加注技術目前分排放加注和無排放加注。傳統(tǒng)的排放加注利用氣相空間位于液相空間上方,通過在氣相空間安裝排放閥來排放低溫絕熱氣瓶內(nèi)的氣體,以降低氣瓶內(nèi)的壓力,加快加注速度。由于排放加注操作簡單,控制方便,工程上多采用之。
4、無損儲存
由于低溫液體的沸點低,汽化潛熱小,獲得低溫液化氣體需要付出較大代價。因此低溫液體的有效貯運具有重要的經(jīng)濟價值。尤其對于貴重氣體、高純氣體和有害氣體等液化氣體,為避免貯運中的損耗以及因外部雜質(zhì)氣體的漏入而影響氣體的純度,采用無損貯存方式是最為理想的。
第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程
低溫絕熱氣瓶裝配完整,可分為內(nèi)容器、外殼、絕熱層、支撐系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)和汽化系統(tǒng)7個主要部分,實現(xiàn)儲存,運輸,供液和供氣四大功能。對于一般的立式低溫絕熱容器所有的管路出口都通過頂部分配頭組合起來。對于臥式的低溫絕熱容器,分配頭基本位于前外封頭處。典型的低溫絕熱氣瓶配置氣體使用閥,放空閥,進出液閥,壓力控制閥和組合壓力調(diào)節(jié)器。
低溫絕熱氣瓶的內(nèi)容器和外殼采用奧氏體不銹鋼制作,內(nèi)外筒體通過頸管焊接連接,起固定支撐作用。內(nèi)外筒體間真空夾層內(nèi)布置吸附劑,低溫吸附劑通常采用活性炭、一氧化鈀和分子篩的組合,但對于儲存液氧的低溫絕熱氣瓶,不可使用活性炭。
第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術發(fā)展趨勢 分析
1、無排放加注技術。排放加注中加注液體損耗量大,而許多低溫液體具有危險性,如液化天然氣(LNG),當它一旦被加熱到環(huán)境溫度氣化,體積會增大到液體時的600倍左右,而天然氣在空氣中的濃度達到5%-15%時就是可燃的,因此即使少量的液體泄漏也會引起大量燃燒,可見排放加注對危險品及有價值的介質(zhì)不適用。排放加注能克服排放加注的多個不足之處,實現(xiàn)較高的充滿率和較短的加注時間,但存在較高的技術壁壘。目前,國內(nèi)關于無排放加注技術的 研究 還處于起步階段,但其應用和推廣是必然趨勢。無排放加注技術的 研究 成為低溫絕熱氣瓶的一大重要課題。
2、 分析 頸管傳熱的大小并設法降低頸部漏熱量是低溫絕熱氣瓶絕熱技術的 研究 重點。為了減小漏熱量,多數(shù)低溫絕熱氣瓶僅通過頸管部位將內(nèi)外筒體相連。盡管如此,各種漏熱途徑中,通過頸管的漏熱量仍占到總漏熱量的50%以上。這就要求在保證頸管強度要求的基礎上,盡可能減小頸管漏熱。
3、準確預測低溫液體無損貯運時間、貯罐內(nèi)溫度和壓力上升過程, 研究 不同初始狀態(tài)下的低溫絕熱氣瓶的無損儲存時間及其影響因素也是低溫絕熱氣瓶的關鍵技術之一。由于低溫液體的溫度與環(huán)境溫度可相差120K以上,因此在其貯運過程中對熱量的漏入極其敏感。隨著熱量的逐漸漏入,當液體溫度高于容器內(nèi)壓力所對應的飽和溫度時,液體會蒸發(fā)導致容器的壓力升高較快,當壓力超過安全限定壓力,則安全閥起跳,大量儲存氣體被泄放。當?shù)蜏亟^熱氣瓶在使用前需要經(jīng)過長時間運輸才能到達目的地時,其無損儲存時間的長短直接影響安全性。
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