O sistema de armazenamento e vaporização de nitrogênio líquido do dispositivo de separação de ar é um sistema industrial altamente eficiente projetado em torno das propriedades do meio de nitrogênio líquido a baixa temperatura, com armazenamento, transporte, vaporização, purificação e controle de segurança do nitrogênio líquido coletado em um único sistema. O sistema utiliza o nitrogênio líquido de alta pureza produzido pela torre de divisão de ar como matéria prima para converter o nitrogênio líquido de baixa temperatura em nitrogênio a temperatura normal para atender às necessidades de diferentes indústrias através de um processo de armazenamento, filtragem, pressão, troca de calor, tamponamento e distribuição de precisão.
Sistema de armazenamento e vaporização de nitrogênio líquido para divisores de arUm sistema industrial de alta eficiência projetado em torno das propriedades do meio de nitrogênio líquido a baixa temperatura, com armazenamento, transporte, vaporização, purificação e controle de segurança do nitrogênio líquido. O sistema usa o nitrogênio líquido de alta pureza produzido pela torre de divisão de ar como matéria-prima, através de um processo de armazenamento, filtragem, pressão, troca de calor, tampão e distribuição de precisão, converte o nitrogênio líquido de baixa temperatura em nitrogênio a temperatura normal para atender às necessidades de diferentes indústrias, fornecendo um fornecimento estável e confiável de nitrogênio para eletrônica, fertilizantes químicos, carvão químico, aço e outros campos, com altas vantagens de segurança, baixa taxa de perda e forte adaptabilidade.
As matérias-primas do sistema sãoNitrogeno líquido emitido no topo da torre inferiorSua pureza de até 99,999%, a estabilidade da temperatura mantida em -196 ° C, é a base para garantir a qualidade do nitrogênio subsequente.
Transporte de nitrogênio líquidoTubos de aço inoxidável de 150 mm de diâmetroA camada externa do tubo usa design de isolamento de proteção dupla: a primeira camada é uma camada de isolamento de areia perlada de 50 mm de espessura, que pode efetivamente bloquear a intrusão de calor externo e reduzir a perda de evaporação de nitrogênio líquido; A segunda camada é uma capa protetora de couro de alumínio de 0,5 mm de espessura, que protege a camada de isolamento contra danos externos e melhora ainda mais o efeito de isolamento.
Equipamento da extremidade do tuboVálvula de corte pneumáticaO nível de abertura da válvula é ajustado automaticamente pelo sistema PLC de acordo com o nível do tanque de armazenamento para alcançar o controle de fluxo inteligente. Quando o nível do tanque atinge 85%, a válvula é fechada automaticamente até 30% de abertura, garantindo que o fluxo de transporte de nitrogênio líquido esteja estável em cerca de 50 m³/h, evitando riscos de segurança causados por níveis elevados ou flutuações do fluxo que afetem a estabilidade do sistema.
Antes do nitrogênio líquido entrar no tanqueFiltro de baixa temperatura com precisão de filtragem de 5 μmNo interior do filtro, o filtro de rede de cobre é usado para interceptar com precisão as impurezas sólidas residuais durante o processo de soldagem de tubulação, como os resíduos de ferro e a pele de óxido.
Uma fábrica química não instalou o filtro, levando a partículas metálicas de diâmetro de 1 mm para o tanque de armazenamento, bloqueando o canal de asas do vaporizador subsequente, causando diretamente uma queda de 40% na capacidade de vaporização, a empresa teve que parar a produção por 36 horas de limpeza, causando sérias perdas econômicas. Depois da instalação do filtro, a inspeção de desmontagem trimestral só descobriu que o filtro tinha uma pequena quantidade de impurezas em pó cinzento e branco, que não afetava o funcionamento normal do sistema, refletindo plenamente o papel fundamental do elo de filtragem na estabilidade do sistema.
Adoção do sistemaTanque de armazenamento vertical a baixa temperaturaComo equipamento principal de armazenamento de nitrogênio líquido, o volume eficaz é de 500m³, que pode atender às necessidades de armazenamento de nitrogênio líquido em massa e produção contínua da empresa, seu projeto estrutural leva em consideração a segurança e isolamento em ambientes de baixa temperatura:
Material do tanqueA bile interna do tanque é de aço inoxidável 06Cr19Ni10, com excelente resistência à corrosão e resistência a baixas temperaturas, adaptável a ambientes de baixa temperatura de - 196 ° C; A barra externa é de aço carbono Q345R, com alta resistência e baixo custo, fornecendo um suporte estrutural confiável para o tanque.
Design de isolamento térmicoBombeamento de alto vácuo de 10-3 Pa entre a bile interna e a bile externa, enquanto preenche a pérola expandida com propriedades de isolamento térmico, reduzindo significativamente a transferência de calor, reduzindo a perda de evaporação de nitrogênio líquido e garantindo o armazenamento estável de nitrogênio líquido por um longo período de tempo no tanque de armazenamento.
Suporte e proteção contra sedimentos6 grupos de pernas de apoio de aço inoxidável instalados no fundo do tanque, cada conjunto de pernas de apoio e a base tem uma placa de politetrafluoro de vinilo de 30 mm de espessura, que pode reduzir eficazmente a deformação de extrusão do sedimento do fundo do tanque e prolongar a vida útil do tanque.
Monitoramento do nível de líquidoA parte superior do tanque de armazenamento é equipada com um medidor de nível de placa magnética, a precisão da exibição do nível do líquido é de ± 5 mm, para que o operador de campo possa visualizar intuitivamente o nível do líquido; Equipado com um transmissor de nível de radar, os dados de nível de líquido podem ser transmitidos em tempo real para a tela de monitoramento da sala de controle central, para alcançar o monitoramento remoto em tempo real e facilitar o ajuste oportuno do volume de transporte de nitrogênio líquido.
O controle de pressão do tanque de armazenamento é o núcleo da segurança do sistema, a pressão de operação normal é mantida estritamente em 0,5 MPa, as medidas de controle específicas são as seguintes:
Válvula de segurançaQuando a temperatura externa aumenta e a evaporação de nitrogênio líquido leva a pressão interna do tanque a aumentar para 0,6 MPa, a válvula de segurança no topo do tanque de armazenamento começa automaticamente e o nitrogênio a baixa temperatura liberado é conduzido ao cilindro de vaziamento de 30 m de altura através do tubo de vaziamento, evitando a acumulação de nitrogênio no ar baixo. O tubo de vaziamento usa o processo de flexão, sem ângulo reto, que pode reduzir a resistência local para garantir uma descarga suave de pressão; As paredes externas do tubo também são isoladas para evitar que o nitrogênio a baixa temperatura cause congelamento do tubo e afete o funcionamento normal do equipamento circundante.
事故警示Uma fábrica de tratamento de gás natural foi devido à imprecisão da calibração da válvula de segurança, levando a pressão no tanque a exceder 0,8 MPa, desencadeando o vazamento da vedação da flange do tanque, embora o tratamento de redução de pressão de emergência evite a expansão do acidente, mas também alertou a importância da calibração precisa regular da válvula de segurança.
Proteção de reposição contra explosivosPara evitar o risco de sobrepressão causado pela falha da válvula de segurança, o tanque de armazenamento também está equipado com uma placa de explosão, cuja pressão de explosão é definida em 0,7 MPa. Quando a válvula de segurança não pode liberar a pressão normalmente, a pressão no tanque continua a aumentar para 0,7 MPa, a peça de explosão quebrará no instante da sobrepressão, liberando a pressão rapidamente para proteger a segurança do tanque. As peças explosivas devem ser substituídas uma vez por ano, e a substituição deve garantir que a superfície de vedação esteja limpa e sem arranhões para evitar vazamentos após a substituição.
Quando o nitrogênio líquido é necessário, a válvula de saída no fundo do tanque é aberta e o nitrogênio líquido entra através do filtro pré-bombaBomba de nitrogênio líquido de baixa temperaturaA bomba é o principal equipamento de transporte pressurizado de nitrogênio líquido, os parâmetros específicos e os requisitos operacionais são os seguintes:
Parâmetros do dispositivoUtilizando uma estrutura de piston, a potência do motor é de 75 kW, o fluxo pode ser ajustado de forma flexível na faixa de 20-100 m³ / h, a pressão de saída pode atingir até 2,5 MPa, para atender às necessidades de pressão e fluxo de diferentes usuários a jusante.
Projeto de proteção contra baixas temperaturas: O corpo da bomba envolve uma camada de espuma de poliuretano para reduzir a perda de frio; A vedação do eixo é mecânicamente selada por tubos ondulados, com uma liga WC-Co, com excelente vedação a baixas temperaturas e resistência ao desgaste, garantindo que não haja vazamentos em -196 ° C.
Especificações de IniciaçãoAntes de iniciar a bomba deve ser pré-arrefecido, abrir a válvula pré-arrefecida no corpo da bomba, deixe o nitrogênio líquido fluir lentamente pela cavidade da bomba, até que a temperatura da caixa da bomba caia para abaixo de -180 ° C para iniciar o motor. Se não for pré-arrefecido de acordo com as especificações, a diferença de temperatura excessiva pode causar deformação dos componentes do corpo da bomba e causar falhas no equipamento.
O nitrogênio líquido de alta pressão da bomba de nitrogênio líquido entra primeiroIntercâmbio de calor de placaPara a vaporização, este link é a chave para a conversão de nitrogênio líquido a baixa temperatura em nitrogênio a temperatura normal:
Parâmetros do trocador de calorA estrutura de placa soldada de aço inoxidável 316L, com área de placa única de 0,5㎡, área total de transferência de calor de 80㎡, com desempenho de transferência de calor eficiente; O lado de alta temperatura entra em vapor saturado de 0,8 MPa da rede de tubulação de vapor e o calor liberado pela condensação de vapor aquece o nitrogênio líquido até a temperatura normal.
Controle de temperaturaSensores de temperatura no tubo de entrada e saída do trocador de calor, quando a temperatura do nitrogênio de saída é inferior a -5 ℃, a válvula de regulação de vapor se abre automaticamente para aumentar o fornecimento de vapor e garantir a vaporização do nitrogênio.
Caso de acidenteUm projeto químico de carvão teve devido à flutuação da pressão de vapor, o que levou a transferência de calor insuficiente do trocador de calor, vaporização insuficiente - 30 ° C de nitrogênio para a condução de seguimento, causando o congelamento da junta da flange, desencadeando o vazamento de nitrogênio, destacando a importância do controle da estabilidade da temperatura do link.
Garantia de vaporização de emergênciaO sistema também está equipadovaporizador de emergênciaQuando o trocador de calor de placa falha e a temperatura de saída do nitrogênio é inferior a -10 ℃, a válvula de importação de vapor é fechada enquanto a válvula de passagem é aberta para permitir que a mistura de gás e líquido não evaporado adequadamente entre no evaporador de emergência. O vaporizador é tipo banho de ar, o comprimento total do tubo de asas chega a 500 m, pode usar o calor do ar ambiente para vaporizar o nitrogênio líquido residual, assegurando que o nitrogênio seco entre no tubo a jusante, evitando que a mistura de gás e líquido de baixa temperatura danifique o equipamento a jusante.
Entrada de nitrogênio após vaporizaçãoTanque tampãoO volume do dispositivo é de 50 m³, a pressão de projeto é de 2,0 MPa, o papel principal é estabilizar a pressão do nitrogênio, as funções específicas e o design são os seguintes:
Função de estabilização da pressãoQuando o consumo de gás do usuário a jusante aumenta repentinamente, o nitrogênio armazenado no tanque tampão pode ser reabastecido oportunamente para controlar a flutuação da pressão na faixa de ± 0,05 MPa, evitando que a queda de pressão repentina afete a produção do usuário; O topo do tanque é equipado com medidor de pressão e transmissor de pressão, quando a pressão é inferior a 1,8 MPa, a bomba de nitrogênio líquido acelera automaticamente e aumenta o fornecimento de gás; Quando a pressão é superior a 2,0 MPa, a bomba diminui a velocidade ou fica parada para ajustar automaticamente a pressão.
Projeto anticorrosivoA parede interna do corpo do tanque faz o tratamento de remoção da ferrugem com spray de areia, remove a camada de oxidação da superfície e, em seguida, pinte o substrato e a pintura de superfície ricos em epóxido de zinco, com excelentes propriedades anticorrosivas e prolonga a vida útil do tanque tampão.
O nitrogênio exportado pelo tanque tampão é dividido em duas vias para atender às necessidades dos usuários de diferentes indústrias e equipado com equipamentos de medição precisos:
Filiais de nitrogênio de alta purezaPassando pelo nitrogênioFiltro de precisãoO filtro é equipado com carvão ativo e peneiras moleculares, que podem remover eficazmente a umidade e as partículas de óleo do nitrogênio, reduzindo o ponto de orvalho do nitrogênio a -70 ° C, satisfazendo a demanda exigente da indústria eletrônica de nitrogênio de alta pureza e garantindo a qualidade do produto no processo de produção de componentes eletrônicos.
Filiais de nitrogênio industriaisO nitrogênio de outro caminho entra diretamente no tubo geral e é transportado para o dispositivo de amônia sintética da fábrica de fertilizantes, usado como gás protetor para evitar que as matérias-primas e os produtos sejam oxidados durante o processo de síntese de amônia, para garantir a segurança da produção e a pureza do produto.
Medição de fluxoAmbos os tubos estão equipados com um medidor de fluxo de rua turbulenta, com uma precisão de medição de ±0,5%, que mede o consumo de gás de cada usuário em tempo real e carrega os dados para o sistema de gerenciamento de energia, facilitando as estatísticas de consumo de energia e contabilidade de custos das empresas.
O sistema possui * dispositivos de bloqueio de segurança, cobrindo equipamentos críticos e pontos centrais para garantir a segurança do funcionamento do sistema:
Proteção da bomba de nitrogênio líquidoQuando a temperatura do rolamento da bomba de nitrogênio líquido excede 80 ℃, o sinal de parada é acionado e a válvula de saída da bomba é fechada automaticamente para evitar que o desgaste seco do corpo da bomba cause danos ao equipamento ou desencadeie incêndios e outros acidentes de segurança.
Proteção do trocador de calorQuando a temperatura de saída de nitrogênio do trocador de calor de placa é inferior a -10 ℃, além de iniciar o vaporizador de emergência, a válvula de entrada de vapor também é fechada para evitar que a entrada contínua de vapor cause desperdício de energia ou anormalidades no equipamento.
Proteção do nível do tanqueQuando o nível do tanque de armazenamento é inferior a 15%, a sala de controle central emite um alarme de baixo nível de líquido para lembrar o operador de entrar em contato com o dispositivo de separação de ar para aumentar a produção de nitrogênio líquido; Quando o nível do líquido é inferior a 10%, o sistema fecha automaticamente a válvula de líquido para garantir o funcionamento normal da torre de divisão vazia e evitar falhas na cadeia devido à falta de matérias-primas.
Os tubos são o principal veículo de transporte de mídia dentro do sistema, e sua disposição e design de proteção afetam diretamente a estabilidade e a segurança do sistema:
Princípios de disposiçãoSeguindo o princípio de "frio sobre quente", os tubos de baixa temperatura devem ser colocados em altura, mantendo uma distância de pelo menos 300 mm entre os tubos de alta temperatura, evitando que os tubos de alta temperatura transmitam calor para os tubos de baixa temperatura e reduzindo a perda de evaporação de nitrogênio líquido.
Projeto de suporteO suporte do tubo de baixa temperatura usa um suporte deslizante, permitindo que o tubo se mova livremente quando se contrae a baixa temperatura, evitando que o tubo quebre devido à tensão de enflamento térmico e refrigeração; Os blocos de madeira entre o suporte e o tubo impedem o contato direto com o metal para gerar um efeito de ponte fria, reduzindo ainda mais a perda de frio.
Selecção da válvula: as válvulas no tubo são válvulas de bola de baixa temperatura, o material do núcleo da válvula é liga de cobre, com boa resistência a baixa temperatura; A superfície de vedação é de tetrafluoroetileno, garantindo que a comutação seja flexível em condições de baixa temperatura e a taxa de vazamento seja inferior a 1 x 10-6Pa·m³/s para garantir a vedação do sistema.
高安全性A partir da válvula de segurança do tanque de armazenamento, a proteção contra sobrepressão dupla da placa de explosão, a temperatura do equipamento, a proteção contra a interligação de pressão e o projeto de proteção contra a baixa temperatura do tubo, o sistema formou um sistema de segurança abrangente que pode evitar efetivamente os riscos de segurança em ambientes de baixa temperatura e alta pressão.
Baixa taxa de perdaAtravés do isolamento de alto vácuo do tanque de armazenamento, isolamento duplo do tubo, transferência de calor eficiente do trocador de calor e outros projetos, reduzir significativamente a evaporação de nitrogênio líquido e a perda de frio, uma grande fábrica de aço aplica o sistema, a taxa de perda de nitrogênio líquido é controlada abaixo de 0,5%, reduzindo os custos de produção da empresa.
Alta estabilidadeO sistema PLC ajusta automaticamente o fluxo, a pressão, a pressão estável do tanque tampão, o filtro intercepta as impurezas, todos os links sinergiam para garantir que o fluxo, a pressão e a pureza do fornecimento de nitrogênio sejam estáveis, para atender às necessidades de produção contínua do usuário a jusante.
Forte adaptabilidadeO fluxo da bomba de nitrogênio líquido pode ser ajustado de forma flexível, o nitrogênio é dividido em duas saídas de nitrogênio de alta pureza e nitrogênio industrial, que podem se adaptar às necessidades de diferentes indústrias como eletrônica, fertilizantes químicos, indústria química de carvão e outros, com uma ampla gama de aplicações.
Uma grande fábrica de açoSistema de armazenamento e vaporização de nitrogênio líquido para divisores de arDesde então, a realização de operação contínua por 1800 dias sem problemas, fornecendo proteção estável de nitrogênio para o aço laminado no processo de produção de aço, tratamento térmico e outros, evitando eficazmente a oxidação do aço e melhorando a qualidade do aço, ao mesmo tempo que a baixa taxa de perda também economizou uma grande quantidade de nitrogênio líquido e custos operacionais para a empresa, tornando-se uma garantia importante para a produção e operação estável da empresa.
