Le système de stockage et de vaporisation d'azote liquide est un ensemble de systèmes industriels à haute efficacité conçus autour des caractéristiques du milieu d'azote liquide à basse température, intégrant le stockage, le transport, la vaporisation, l'épuration et le contrôle de sécurité de l'azote liquide. Le système utilise l'azote liquide de haute pureté produit par la colonne de séparation de l'air comme matière première pour convertir l'azote liquide à basse température en azote normal qui répond aux besoins de différentes industries grâce à des processus de stockage, de filtration, de pressurisation, d'échange de chaleur, de tampon et de distribution sophistiqués,
Unité de séparation d'air système de stockage et de vaporisation d'azote liquideIl s'agit d'un ensemble de systèmes industriels à haute efficacité conçus autour des caractéristiques des milieux d'azote liquide à basse température, intégrant le stockage, le transport, la vaporisation, l'épuration et le contrôle de sécurité de l'azote liquide. Le système utilise l'azote liquide de haute pureté produit par la tour de séparation d'air comme matière première, par le stockage précis, la filtration, la suralimentation, l'échange de chaleur, le tampon et les processus de distribution, convertit l'azote liquide à basse température en azote normal qui répond aux besoins de différentes industries, fournissant un approvisionnement stable et fiable en azote pour l'électronique, les engrais, la chimie du charbon, l'acier et d'autres domaines, avec des avantages tels que la haute sécurité, le faible taux de perte et la forte adaptabilité.
Les matières premières du système sontAzote liquide produit en haut de la colonne sous la colonne de séparation d'airAvec une pureté allant jusqu'à 99999% et une température stable maintenue à - 196 ° C, c'est la base pour garantir la qualité ultérieure de l'azote.
Transport d'azote liquide adoptéTuyau basse température en acier inoxydable de diamètre 150mMLa couche extérieure du tuyau adopte une conception d'isolation thermique à double protection: la première couche est une couche d'isolation en sable nacré de 50 mm d'épaisseur, qui peut bloquer efficacement l'intrusion de chaleur extérieure et réduire les pertes par évaporation d'azote liquide; La deuxième couche est une gaine de protection en cuir d'aluminium de 0,5 mm d'épaisseur qui peut protéger la couche d'isolation contre les dommages causés par les forces extérieures, améliorant encore l'effet d'isolation.
L'extrémité du tuyau est équipéeValve d'arrêt pneumatique, le degré d'ouverture de la vanne est ajusté automatiquement par le système PLC en fonction du niveau du réservoir, ce qui permet un contrôle intelligent du débit. Lorsque le niveau du réservoir atteint 85%, la vanne s'éteint automatiquement jusqu'à 30% d'ouverture, ce qui garantit un débit d'azote liquide stable autour de 50 m³ / h et évite les risques de sécurité dus à un niveau trop élevé ou les fluctuations de débit affectant la stabilité du système.
Avant d'entrer dans le réservoir, l'azote liquide doit passer parFiltre cryogénique avec une précision de filtration de 5 μm, l'intérieur du filtre adopte une cartouche en maille de cuivre, qui peut intercepter avec précision les impuretés solides restantes telles que les copeaux de fer, la peau d'oxyde et d'autres lors du soudage du tuyau.
Une usine chimique n'a pas installé ce filtre, ce qui a entraîné l'entrée de particules métalliques de 1 mm de diamètre dans le réservoir de stockage, le blocage du canal d'ailettes du vaporisateur suivant, entraînant directement une réduction de 40% de la capacité de vaporisation, l'entreprise a dû arrêter 36 heures de nettoyage, causant de graves pertes économiques. Et après l'installation du filtre, l'inspection trimestrielle de démontage ne trouve qu'une petite quantité d'impuretés en poudre gris - blanc attaché à la cartouche filtrante, n'affecte pas le fonctionnement normal du système, reflète pleinement le rôle clé de la liaison de filtration pour la stabilité du système.
Adoption du systèmeRéservoir cryogénique verticalEn tant qu'équipement de base de stockage d'azote liquide, avec un volume utile de 500 m³, il peut répondre aux besoins de stockage d'azote liquide de la production à grande échelle et continue de l'entreprise, sa conception structurelle prend pleinement en compte la sécurité et l'isolation dans un environnement à basse température:
Matériau du réservoir: le corps de corps de réservoir utilise l'acier inoxydable 06cr19ni10, a une excellente résistance à la corrosion à basse température et la ténacité, peut s'adapter à l'environnement à basse température de - 196 ℃; La vésicule externe est en acier au carbone q345r, haute résistance et faible coût, fournissant un support structurel fiable pour le corps de réservoir.
Conception adiabatique: aspiration entre la vésicule interne et la vésicule externe à un vide élevé de 10⁻³pa, tout en remplissant la perlite expansée avec des propriétés adiabatiques, réduisant considérablement le transfert de chaleur, réduisant les pertes par évaporation d'azote liquide et garantissant un stockage stable de l'azote liquide dans le réservoir pendant une longue période.
Support et protection contre les affaissements: 6 groupes de pieds de support en acier inoxydable montés sur le fond du réservoir, chaque groupe de pieds de support et la base sont coussinés avec une plaque de polytétrafluoroéthylène de 30 mm d'épaisseur, ce qui peut réduire efficacement la déformation de l'extrusion de la base sur le corps de réservoir et prolonger la durée de vie du réservoir.
Surveillance du niveau de liquide: le réservoir de stockage est équipé d'un compteur de niveau à clapet magnétique sur le dessus, la précision de l'affichage du niveau de liquide jusqu'à ± 5 mm, pratique pour les opérateurs de terrain pour visualiser le niveau de liquide de manière intuitive; Équipé en même temps d'un transmetteur de niveau Radar, il peut transmettre les données de niveau en temps réel à l'écran de surveillance de la salle de contrôle centrale, ce qui permet une surveillance en temps réel à distance et facilite l'ajustement en temps opportun du débit d'azote liquide.
Le contrôle de la pression du réservoir est au cœur de la sécurité du système, la pression de fonctionnement normale est strictement maintenue à 0,5 MPa, les mesures de contrôle spécifiques sont les suivantes:
Soupape de sécurité de décharge de pression: lorsque la température ambiante extérieure augmente, l'évaporation d'azote liquide provoque la pression à l'intérieur du réservoir jusqu'à 0,6 MPa, la soupape de sécurité sur le dessus du réservoir démarre automatiquement et l'azote cryogénique libéré est dirigé vers la cartouche de décharge haute de 30 m par le conduit de décharge, évitant ainsi les risques de sécurité causés par l'accumulation d'azote à basse altitude. Le tuyau de vidange adopte le processus de flexion, aucun coude à angle droit, peut réduire la résistance locale et assurer une décharge de pression lisse; La paroi extérieure du tuyau fait également le traitement d'isolation thermique, empêchant l'azote à basse température de provoquer le givrage du tuyau, affectant le fonctionnement normal de l'équipement environnant.
事故警示: une usine de traitement de gaz naturel a été causée par l'inexactitude du contrôle de la soupape de sécurité, ce qui a entraîné une surpression de la pression dans le réservoir à 0,8 MPa, provoquant une fuite de la surface d'étanchéité de la bride du réservoir, bien que le traitement de réduction de pression d'urgence évite l'expansion des accidents, mais a également mis en garde contre l'importance du contrôle de précision périodique de la soupape de sécurité.
Protection de rechange pour disque de rupture: pour éviter les risques de surpression dus à une défaillance de la soupape de sécurité, le réservoir est également équipé d'un disque de rupture dont la pression d'éclatement est fixée à 0,7 MPa. Lorsque la soupape de sécurité ne peut pas décompresser normalement et que la pression à l'intérieur du réservoir augmente constamment jusqu'à 0,7 MPa, le disque de rupture se rompt instantanément en surpression, libérant rapidement la pression et protégeant la sécurité du réservoir. Les disques de rupture doivent être remplacés chaque année et doivent être remplacés en veillant à ce que la couverture soit nettoyée de manière confidentielle et sans rayures, empêchant ainsi les fuites après le remplacement.
Lorsque l'utilisation d'azote liquide est nécessaire, la vanne de sortie au fond du réservoir est ouverte et l'azote liquide entre par le filtre avant la pompePompe à azote liquide basse températureLa pompe est l'équipement de base pour le transport de suralimentation d'azote liquide, les paramètres spécifiques et les exigences de fonctionnement sont les suivants:
Paramètres de l'équipement: avec une structure de type piston, puissance du moteur 75kw, débit réglable de manière flexible dans la gamme 20 - 100m³ / h, pression de sortie jusqu'à 2,5 MPa, peut répondre aux besoins de pression et de débit de différents utilisateurs en aval.
Conception de protection à basse température: le corps de pompe enveloppe la couche Moussante de polyuréthane, réduisant la perte de froid; L'étanchéité de l'arbre est mécaniquement scellée par soufflet, le matériau de la surface d'étanchéité est en alliage WC - Co, avec une excellente étanchéité à basse température et une résistance à l'usure, assurant une absence de fuite dans des conditions de fonctionnement à - 196 ℃.
Spécifications des opérations de démarrage: le pré - refroidissement doit être effectué avant le démarrage de la pompe, ouvrez la vanne de pré - refroidissement sur le corps de pompe, Laissez l'azote liquide couler lentement à travers la cavité de la pompe, la température du corps de pompe à descendre en dessous de - 180 ℃ peut démarrer le moteur. S'il n'est pas pré - refroidi conformément aux spécifications, une différence de température excessive peut entraîner une déformation des composants du corps de pompe, provoquant une défaillance de l'équipement.
De l'azote liquide à haute pression pompé à partir de l'azote liquide, d'abord danséchangeur de chaleur à plaquesLa vaporisation est effectuée, cette liaison est la clé pour convertir l'azote liquide à basse température en azote normal:
Paramètres de l'échangeur de chaleur: structure de type plaque brasée en acier inoxydable 316L, zone de placage 0,5㎡, zone totale de transfert de chaleur 80㎡, avec des propriétés de transfert de chaleur efficaces; Le côté haute température est alimenté par 0,8 MPa de vapeur saturée provenant du réseau de lignes de vapeur, qui chauffe l'azote liquide à la température normale par la chaleur dégagée par la condensation de la vapeur.
Contrôle de la température: le tuyau d'entrée et de sortie de l'échangeur de chaleur est équipé d'un capteur de température, lorsque la température de l'azote de sortie est inférieure à - 5 ℃, la vanne de régulation de la vapeur s'ouvrira automatiquement et sera grande, augmentant l'alimentation en vapeur et assurant la vaporisation de l'azote.
Cas d'accidents: un certain projet chimique de charbon a été causé par des fluctuations de pression de vapeur, entraînant un transfert de chaleur insuffisant de l'échangeur de chaleur, une vaporisation inadéquate - 30 ℃ d'azote dans le tuyau suivant, provoquant la congélation du joint de bride, provoquant une fuite d'azote, soulignant l'importance du contrôle stable de La température de la liaison.
Garantie de vaporisation d'urgence: le système est également équipéVaporisateur d'urgenceLorsque l'échangeur de chaleur à plaques est défectueux et que la température de sortie d'azote est inférieure à - 10 ℃, la vanne d'entrée de vapeur se ferme, tout en ouvrant la vanne de dérivation pour permettre au mélange gaz - liquide insuffisamment vaporisé d'entrer dans le vaporisateur d'urgence. Ce Vaporisateur est de type bain d'air, la longueur totale du tube à ailettes jusqu'à 500 m, peut utiliser la chaleur de l'air ambiant pour vaporiser l'azote liquide résiduel, en veillant à ce que l'azote sec pénètre dans le tuyau aval et éviter que le mélange gaz - liquide cryogénique endommage les équipements en aval.
Entrée d'azote après vaporisationRéservoir tamponLe volume de l'équipement est de 50 m³, la pression de conception est de 2,0 MPa, le rôle principal est de stabiliser la pression d'azote, les fonctions spécifiques et la conception sont les suivantes:
Fonction de stabilisation de pression: lorsque la quantité de gaz utilisée par l'utilisateur en aval augmente soudainement, l'azote stocké dans le réservoir tampon peut être réapprovisionné à temps pour contrôler les fluctuations de pression à ± 0,05 MPa et éviter que la chute de pression n'affecte la production de l'utilisateur; Le dessus du réservoir est équipé d'un manomètre et d'un transmetteur de pression, lorsque la pression est inférieure à 1,8 MPa, la pompe à azote liquide augmentera automatiquement la vitesse et augmentera le débit d'air; Lorsque la pression est supérieure à 2,0 MPa, la pompe ralentit ou s'arrête, ce qui permet une régulation automatique de la pression.
Conception anticorrosion: la paroi intérieure du corps de réservoir fait le traitement de rouille de sablage, enlève la couche d'oxyde de surface, puis enduit l'apprêt riche en zinc époxy et la finition, a d'excellentes propriétés anti - corrosion et prolonge la durée de vie du réservoir tampon.
L'azote à la sortie du réservoir tampon est divisé en deux voies qui répondent aux besoins des différents utilisateurs de l'industrie, tout en étant équipé d'un équipement de dosage précis:
Branche d'azote de haute pureté: passage d'azote tout le cheminFiltres de précisionLe filtre est équipé de charbon actif et de tamis moléculaire, ce qui peut éliminer efficacement l'humidité et l'huile de l'azote, de sorte que le point de rosée de l'azote tombe à - 70 ℃, répond aux exigences strictes de l'industrie électronique pour l'azote de haute pureté et garantit la qualité des produits dans le processus de production de composants électroniques.
Branche d'azote industriel: un autre chemin d'azote directement dans le conduit principal, livré à l'unité d'ammoniac synthétique de l'usine d'engrais, utilisé comme gaz de protection, empêchant l'oxydation des matières premières et des produits dans le processus d'ammoniac synthétique, garantissant la sécurité de la production et la pureté du produit.
Mesure du flux: les deux tuyaux sont équipés d'un débitmètre Vortex avec une précision de mesure de ± 0,5%, qui peut mesurer la consommation de gaz de chaque utilisateur en temps réel et télécharger les données dans le système de gestion de l'énergie pour faciliter les statistiques de consommation d'énergie et la comptabilité des coûts.
Le système est équipé d'un dispositif d'interverrouillage de sécurité *, couvrant les équipements clés et le lien principal, garantissant pleinement la sécurité du fonctionnement du système:
Protection de sécurité de la pompe à azote liquide: lorsque la température du palier de la pompe à azote liquide dépasse 80 ℃, le signal d'arrêt est déclenché, tandis que la vanne de sortie de la pompe est automatiquement fermée, empêchant le broyage à sec du corps de la pompe de causer des dommages à l'équipement ou de déclencher un incendie et d'autres accidents de sécurité.
Protection de sécurité des échangeurs de chaleur: lorsque la température de sortie d'azote de l'échangeur de chaleur à plaques est inférieure à - 10 ℃, en plus de démarrer le vaporisateur d'urgence, la vanne d'importation de vapeur est fermée, ce qui évite le gaspillage d'énergie ou les anomalies de l'équipement causées par l'entrée continue de vapeur.
Protection de sécurité du niveau du réservoir: lorsque le niveau du réservoir est inférieur à 15%, la salle de contrôle centrale émettra une alarme de niveau bas pour rappeler aux opérateurs de contacter l'unité de séparation d'air pour augmenter la production d'azote liquide; Lorsque le niveau de liquide est inférieur à 10%, le système ferme automatiquement la vanne de décharge, ce qui garantit en priorité le bon fonctionnement de la colonne de séparation d'air et évite que la colonne de séparation d'air ne déclenche une défaillance en chaîne en raison d'une matière première insuffisante.
Les tuyaux servent de support central pour le transport des fluides dans le système et leur disposition et leur conception de protection affectent directement la stabilité et la sécurité du système:
Principes de disposition: Suivez le principe de "froid sur chaud", le tuyau cryogénique est mis en place le plus haut possible, gardez une distance d'au moins 300 mm avec le tuyau à haute température, évitez le transfert de chaleur du tuyau à haute température au tuyau à basse température et réduisez les pertes par évaporation d'azote liquide.
Conception du support: le support du tuyau cryogénique adopte un support coulissant qui permet au tuyau de se déplacer librement lorsqu'il se contracte à basse température, évitant la rupture du tuyau due à la contrainte générée par la dilatation thermique et la contraction par le froid; Il y a des blocs de bois coussinés entre le support et le tuyau, ce qui empêche le contact direct du métal de créer un effet de pont froid, réduisant davantage la perte de froid.
Sélection de valves: les vannes sur le tuyau sont toutes en utilisant une vanne à bille à basse température, le matériau du noyau est en alliage de cuivre, avec une bonne ténacité à basse température; La surface d'étanchéité est en polytétrafluoroéthylène, ce qui garantit un interrupteur flexible à basse température, un taux de fuite inférieur à 1 × 10 ⁻pa ⁶m³ / s et garantit l'étanchéité du système.
高安全性: de la soupape de sécurité du réservoir, de la double protection contre la surpression du disque de rupture, à la protection contre la température et la pression de l'équipement, à la conception de la protection cryogénique du tuyau, le système forme un système de sécurité complet qui peut efficacement éviter les risques de sécurité dans un environnement à basse température et à haute pression.
Faible taux de perte: réduire considérablement l'évaporation de l'azote liquide et la perte de froid grâce à l'isolation thermique sous vide élevé du réservoir, à la double isolation des tuyaux, au transfert de chaleur efficace de l'échangeur de chaleur et à d'autres conceptions, une grande aciérie applique le système, le taux de perte d'azote liquide est inférieur à 0,5%, ce qui réduit le coût de production de l'entreprise.
Haute stabilité: le système PLC ajuste automatiquement le débit, la pression, le réservoir tampon stabilise la pression, le filtre intercepte les impuretés, chaque lien fonctionne en synergie pour assurer la stabilité du débit, de la pression et de la pureté de l'alimentation en azote, pour répondre aux besoins de production continue des utilisateurs en aval.
Forte adaptabilité: le débit de la pompe à azote liquide peut être ajusté de manière flexible, l'azote est divisé en azote de haute pureté et en azote industriel à deux sorties, peut s'adapter aux besoins de différentes industries telles que l'électronique, les engrais, la chimie du charbon et d'autres, avec une large gamme d'applications.
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