El sistema de almacenamiento y atomización de nitrógeno líquido de la unidad de separación de aire es un sistema industrial de alta eficiencia diseñado en torno a las características de los medios de nitrógeno líquido a baja temperatura, que integra almacenamiento, transporte, atomización, purificación y control de Seguridad de nitrógeno líquido. El sistema utiliza nitrógeno líquido de alta pureza producido por la torre de separación de aire como materia prima para convertir nitrógeno líquido de baja temperatura en nitrógeno a temperatura ambiente que satisfaga las necesidades de diferentes industrias a través de procesos precisos de almacenamiento, filtración, presurización, intercambio de calor, amortiguación y distribución.
Sistema de almacenamiento y gasificación de nitrógeno líquido de la unidad de separación de aireEs un sistema industrial de alta eficiencia diseñado en torno a las características de los medios de nitrógeno líquido a baja temperatura, que integra el almacenamiento, transporte, evaporación, purificación y control de seguridad del nitrógeno líquido. El sistema utiliza nitrógeno líquido de alta pureza producido por la torre de separación de aire como materia prima para convertir nitrógeno líquido de baja temperatura en nitrógeno a temperatura ambiente que satisfaga las necesidades de diferentes industrias a través de procesos precisos de almacenamiento, filtración, presurización, intercambio de calor, amortiguación y distribución, proporcionando un suministro estable y confiable de nitrógeno para electrónica, fertilizantes, industria química del carbón, acero y otros campos, con ventajas de alta seguridad, baja tasa de pérdida y fuerte adaptabilidad.
Las materias primas del sistema sonNitrógeno líquido producido en la parte superior de la torre inferior de la torre de separación de aireSu pureza es tan alta como 99999%, y la temperatura se mantiene estable en - 196 ℃, que es la base para garantizar la calidad posterior del nitrógeno.
El transporte de nitrógeno líquido se utilizaTubería de baja temperatura de acero inoxidable de 150 mm de diámetroLa capa exterior de la tubería adopta un diseño de doble protección y aislamiento térmico: la primera capa es una capa de aislamiento térmico de arena perlada de 50 mm de espesor, que puede bloquear eficazmente la invasión de calor externo y reducir la pérdida de evaporación de nitrógeno líquido; La segunda capa es una cubierta protectora de piel de aluminio de 0,5 mm de espesor, que puede proteger la capa de aislamiento térmico de daños externos y mejorar aún más el efecto de aislamiento térmico.
Equipado al final de la tuberíaVálvula de cierre neumáticaLa apertura de la válvula se ajusta automáticamente por el sistema PLC de acuerdo con el nivel de líquido del tanque de almacenamiento para lograr un control de flujo inteligente. Cuando el nivel del tanque alcanza el 85%, la válvula se cierra automáticamente tan pequeño como el 30% de apertura, asegurando que el flujo de transporte de nitrógeno líquido se estabilice en unos 50 metros cúbicos / h, evitando riesgos de Seguridad o fluctuaciones de flujo causadas por el nivel demasiado alto que afecten la estabilidad del sistema.
Antes de que el nitrógeno líquido entre en el tanque, debe pasarFiltro criogénico con una precisión de filtrado de 5 micrasEl interior del filtro utiliza un filtro de malla de cobre, que puede interceptar con precisión las impurezas sólidas como restos de hierro y óxido durante la soldadura de la tubería.
Debido a que una planta química no instaló el filtro, las partículas metálicas de 1 mm de diámetro entraron en el tanque de almacenamiento, bloqueando el canal de aletas del vaporizador posterior, lo que causó directamente una disminución del 40% en la capacidad de evaporación, y la empresa tuvo que detener la producción durante 36 horas para limpiar, causando graves pérdidas económicas. Después de instalar el filtro, la inspección trimestral de desmontaje solo encontró una pequeña cantidad de impurezas en polvo gris y blanco adheridas al filtro, lo que no afectó el funcionamiento normal del sistema, lo que refleja plenamente el papel clave del enlace de filtrado en la estabilidad del sistema.
El sistema se adoptaTanque de almacenamiento vertical de baja temperaturaComo equipo central de almacenamiento de nitrógeno líquido, el volumen efectivo es de 500 metros cúbicos, que puede satisfacer las necesidades de almacenamiento de nitrógeno líquido de la producción a gran escala y continua de las empresas. su diseño estructural tiene plenamente en cuenta la seguridad y el aislamiento térmico en entornos de baja temperatura:
Material del tanque: el interior del tanque está hecho de acero inoxidable 06cr19ni10, que tiene una excelente resistencia a la corrosión y tenacidad a baja temperatura y se puede adaptar a un ambiente de baja temperatura de - 196 ℃. La carcasa exterior es de acero al carbono q345r, con alta resistencia y bajo costo, proporcionando un soporte estructural confiable para el tanque.
Diseño térmico: bombeo a un alto vacío de 10⁻ MPa entre el tanque interior y el tanque exterior, mientras se llena de Perlita expandida con propiedades térmicas, lo que reduce considerablemente la transmisión de calor, reduce la pérdida de evaporación de nitrógeno líquido y garantiza el almacenamiento estable de nitrógeno líquido en el tanque durante mucho tiempo.
Soporte y protección contra asentamiento: se instalan seis grupos de piernas de soporte de acero inoxidable en el Fondo del tanque, y cada grupo de piernas de soporte está equipado con una placa de politetrafluoroen de 30 mm de espesor entre la base, lo que puede reducir efectivamente la deformación de extrusión del tanque por el asentamiento de la base y prolongar la vida útil del tanque.
Monitoreo del nivel de líquido: la parte superior del tanque de almacenamiento está equipada con un medidor de nivel de voltereta magnética, y la precisión de visualización del nivel de líquido alcanza ± 5 mm, lo que facilita a los operadores de campo ver intuitivamente el nivel de líquido; Al mismo tiempo, está equipado con un transmisor de nivel de radar, que puede transmitir los datos de nivel de líquido a la pantalla de monitoreo de la sala central de control en tiempo real, realizar el monitoreo remoto en tiempo real y facilitar el ajuste oportuno del volumen de transporte de nitrógeno líquido.
El control de presión del tanque de almacenamiento es el núcleo para garantizar la seguridad del sistema, y la presión normal de funcionamiento se mantiene estrictamente en 0,5 mpa. las medidas de control específicas son las siguientes:
Descarga de la válvula de Seguridad: cuando la temperatura ambiente externa aumenta y la evaporación del nitrógeno líquido hace que la presión en el tanque aumente a 0,6 mpa, la válvula de Seguridad en la parte superior del tanque se despegará automáticamente, y el nitrógeno de baja temperatura liberado se introducirá en el cilindro de vaciado de 30 metros de altura a través de la tubería de vaciado para evitar riesgos de seguridad causados por la acumulación de nitrógeno a baja altitud. La tubería de vaciado adopta un proceso de flexión a fuego lento, sin curvas rectangulares, lo que puede reducir la resistencia local y garantizar un alivio suave de la presión; La pared exterior de la tubería también se trata con aislamiento térmico para evitar que el nitrógeno de baja temperatura provoque heladas en la tubería y afecte el funcionamiento normal del equipo circundante.
事故警示: una planta de tratamiento de gas natural una vez causó que la presión en el tanque aumentara a 0,8 MPa debido a la verificación inexacta de la válvula de seguridad, lo que provocó una fuga en la superficie de sellado de la brida del tanque. aunque el tratamiento de reducción de presión de emergencia evitó la expansión del accidente, también advirtió la importancia de la verificación regular y precisa de la válvula de Seguridad.
Protección de repuesto de los discos de explosión: para evitar el riesgo de sobrepresión causado por el fallo de la válvula de seguridad, el tanque de almacenamiento también está equipado con discos de explosión, cuya presión de explosión se establece en 0,7 mpa. Cuando la válvula de Seguridad no puede descargar la presión normalmente y la presión en el tanque continúa aumentando a 0,7 mpa, el disco de explosión se romperá instantáneamente en la sobrepresión, liberará rápidamente la presión y protegerá la seguridad del tanque. El disco de explosión debe cambiarse una vez al año, y la portada debe mantenerse limpia y sin arañazos al reemplazarlo para evitar fugas después del reemplazo.
Cuando se necesita nitrógeno líquido, se abre la válvula de salida en la parte inferior del tanque y el nitrógeno líquido entra a través del filtro delantero de la bomba.Bomba de nitrógeno líquido de baja temperaturaLa bomba es el equipo central del transporte presurizado de nitrógeno líquido, y los parámetros específicos y los requisitos de operación son los siguientes:
Parámetros del equipo: adopta una estructura de pistón, con una potencia del motor de 75 kW y un flujo flexible en el rango de 20 - 100 MWH / h, con una presión de salida de hasta 2,5 mpa, que puede satisfacer las necesidades de presión y flujo de diferentes usuarios aguas abajo.
Diseño de protección a baja temperatura: la carcasa del cuerpo de la bomba envuelve la capa espumosa de poliuretano para reducir la pérdida de frío; El sello del eje está sellado mecánicamente con fuelle, y el material de la superficie de sellado es aleación wc - co, que tiene una excelente estanqueidad a baja temperatura y resistencia al desgaste, lo que garantiza que no haya fugas en las condiciones de trabajo de - 196 ℃.
Iniciar las especificaciones de operación: Antes de arrancar la bomba, se debe preconfriar, abrir la válvula de preconfriamiento en el cuerpo de la bomba, dejar que el nitrógeno líquido fluya lentamente a través de la cavidad de la bomba, y esperar a que la temperatura de la carcasa de la bomba baje por debajo de - 180 grados Celsius antes de arrancar el motor. Si no se preconfria de acuerdo con las especificaciones, la diferencia de temperatura excesiva puede causar deformación de los componentes del cuerpo de la bomba y causar fallas en el equipo.
El nitrógeno líquido de alta presión que sale de la bomba de nitrógeno líquido, que entra primeroIntercambiadores de calor de placasPara la evaporación, este enlace es la clave para convertir el nitrógeno líquido a baja temperatura en nitrógeno a temperatura ambiente:
Parámetros del intercambiador de calor: estructura de placa de soldadura de acero inoxidable 316l, con una superficie de placa única de 0,5 metros cuadrados y una superficie total de transferencia de calor de 80 metros cuadrados, con un rendimiento de transferencia de calor eficiente; El lado de alta temperatura se conduce al vapor saturado de 0,8 MPA de la red de tuberías de vapor, que calienta el nitrógeno líquido a temperatura ambiente a través del calor liberado por la condensación de vapor.
Control de temperatura: hay un sensor de temperatura en la tubería de entrada y salida del intercambiador de calor. cuando la temperatura del nitrógeno en la salida es inferior a - 5 ℃, la válvula reguladora de vapor se abrirá automáticamente para aumentar el suministro de vapor y garantizar la evaporación del nitrógeno.
caso de accidente: un proyecto químico de carbón ha causado una transferencia insuficiente de calor en el intercambiador de calor debido a las fluctuaciones de la presión de vapor, y la evaporación insuficiente del nitrógeno - 30 ° C ha entrado en la tubería posterior, lo que resulta en la congelación y agrietamiento de la Junta de brida y la fuga de nitrógeno, destacando la importancia del control estable de la temperatura en este enlace.
Garantía de evaporación de emergencia: el sistema también está equipadoVaporizador de emergenciaCuando el intercambiador de calor de la placa falla y la temperatura de salida del nitrógeno es inferior a - 10 ℃, la válvula de entrada de vapor se cierra, mientras se abre la válvula de derivación para que la mezcla gas - líquido no suficientemente evaporada entre en el vaporizador de emergencia. El vaporizador es de baño de aire, con una longitud total de tubo de aleta de 500 metros, que puede utilizar el calor del aire ambiente para evaporar el nitrógeno líquido restante, asegurando que el nitrógeno seco entra en la tubería aguas abajo y evitar que la mezcla de gas y líquido a baja temperatura dañe el equipo aguas abajo.
Entrada de nitrógeno evaporadoTanque amortiguadorEl equipo tiene un volumen de 50 MWH y una presión de diseño de 2,0 mpa. su función principal es estabilizar la presión de nitrógeno. las funciones y diseños específicos son los siguientes:
Función de Estabilización de presión: cuando el consumo de gas de los usuarios aguas abajo aumenta repentinamente, el nitrógeno almacenado en el tanque de amortiguación se puede complementar a tiempo, controlando la fluctuación de presión en un rango de ± 0,05 MPA para evitar que la caída repentina de presión afecte la producción de los usuarios; La parte superior del tanque está equipada con un manómetro y un transmisor de presión. cuando la presión es inferior a 1,8 mpa, la bomba de nitrógeno líquido se acelerará automáticamente para aumentar el suministro de gas; Cuando la presión es superior a 2,0 mpa, la bomba reducirá la velocidad o se detendrá para lograr un ajuste automático de la presión.
Diseño anticorrosivo: la pared interior del tanque se trata con chorro de arena y eliminación de óxido, se elimina la capa de óxido de la superficie, y luego se aplica una Imprimación y pintura de acabado ricas en zinc epoxidado, que tiene excelentes propiedades anticorrosivas y prolonga la vida útil del tanque de amortiguación.
El nitrógeno en la salida del tanque de amortiguación se divide en dos rutas, que satisfacen las necesidades de los usuarios de diferentes industrias, mientras que están equipadas con equipos de medición precisos:
Rama de nitrógeno de alta pureza: todo el camino con nitrógenoFiltro de precisiónEl filtro está equipado con carbón activado y tamiz molecular, que puede eliminar eficazmente la humedad y el aceite del nitrógeno, reducir el punto de rocío del nitrógeno a - 70 grados celsius, satisfacer la estricta demanda de nitrógeno de alta pureza en la industria electrónica y garantizar la calidad del producto en el proceso de producción de componentes electrónicos.
Rama de nitrógeno Industrial: Por otro lado, el nitrógeno entra directamente en la tubería principal y se transporta a la unidad de amoníaco sintético de la planta de fertilizantes químicos, que se utiliza como gas protector para evitar la oxidación de materias primas y productos durante el proceso de amoníaco sintético y garantizar la seguridad de la producción y la pureza del producto.
Medición del flujo: ambas tuberías están equipadas con medidores de flujo de vórtice, con una precisión de medición de ± 0,5%, que pueden medir el consumo de gas de cada usuario en tiempo real y cargar datos al sistema de gestión energética para facilitar a las empresas realizar estadísticas de consumo de energía y contabilidad de costos.
El sistema está equipado con un dispositivo de bloqueo de Seguridad * que cubre equipos clave y enlaces centrales para garantizar de manera integral la seguridad del funcionamiento del sistema:
Protección de Seguridad de la bomba de nitrógeno líquido: cuando la temperatura del rodamiento de la bomba de nitrógeno líquido supera los 80 ° c, se activa la señal de parada y, al mismo tiempo, se cierra automáticamente la válvula de salida de la bomba para evitar accidentes de Seguridad como daños en el equipo o incendios causados por el molino seco del cuerpo de la bomba.
Protección de seguridad del intercambiador de calor: cuando la temperatura de salida de nitrógeno del intercambiador de calor de placa es inferior a - 10 ℃, además de activar el vaporizador de emergencia, también se cierra la válvula de entrada de vapor para evitar el desperdicio de energía o las anomalías del equipo causadas por la entrada continua de vapor.
Protección de la seguridad del nivel de líquido del tanque de almacenamiento: cuando el nivel del tanque de almacenamiento es inferior al 15%, la Sala de Control Central emitirá una alarma de bajo nivel para recordar a los operadores que se pongan en contacto con el dispositivo de separación de aire para aumentar la producción de nitrógeno líquido; Cuando el nivel de líquido es inferior al 10%, el sistema cerrará automáticamente la válvula de salida de líquido, dando prioridad al funcionamiento normal de la torre de separación de aire y evitando fallas en cadena causadas por la falta de materias primas en la torre de separación de aire.
Como portador central del transporte de medios dentro del sistema, la disposición y el diseño de protección de la tubería afectan directamente la estabilidad y seguridad del sistema:
Principio de disposición: siguiendo el principio de "frío arriba y calor abajo", las tuberías de baja temperatura se colocan lo más arriba posible, manteniendo una distancia de al menos 300mm de las tuberías de alta temperatura, evitando que las tuberías de alta temperatura transmitan calor a las tuberías de baja temperatura y reduciendo la pérdida de evaporación de nitrógeno líquido.
Diseño del soporte: el soporte de la tubería de baja temperatura adopta un soporte deslizante, que permite que la tubería se mueva libremente cuando se contrae a baja temperatura, evitando que la tubería se rompa debido al estrés causado por la expansión térmica y la contracción fría; Hay bloques de madera entre el soporte y la tubería para evitar que el contacto directo del metal produzca un efecto puente frío y reducir aún más la pérdida de frío.
Selección de válvulas: las válvulas de la tubería utilizan válvulas de bola de baja temperatura, el material del núcleo de la válvula es de aleación de cobre, con una buena resistencia a baja temperatura; La superficie de sellado es de ptfe, lo que garantiza que el interruptor sea flexible en condiciones de baja temperatura, con una tasa de fuga inferior a 1 × 10 ⁶pa · mò / s, lo que garantiza la estanqueidad del sistema.
高安全性: desde la doble protección contra la sobrepresión de las válvulas de Seguridad y los discos de explosión de los tanques de almacenamiento, hasta la protección de la temperatura y la presión de los equipos, pasando por el diseño de protección a baja temperatura de las tuberías, el sistema forma un sistema integral de seguridad, que puede evitar eficazmente los riesgos de Seguridad en entornos de baja temperatura y alta presión.
Baja tasa de pérdida: a través del diseño de aislamiento térmico de alto vacío de tanques de almacenamiento, doble aislamiento térmico de tuberías y transferencia de calor eficiente de intercambiadores de calor, se reduce considerablemente la evaporación y la pérdida de frío del nitrógeno líquido. una gran fábrica de acero aplica el sistema, y la tasa de pérdida de nitrógeno líquido se controla por debajo del 0,5%, lo que reduce los costos de producción de la empresa.
Alta estabilidadEl sistema PLC ajusta automáticamente el flujo y la presión, estabiliza la presión del tanque amortiguador, el filtro intercepta las impurezas y coopera entre todos los enlaces para garantizar que el flujo, la presión y la pureza del suministro de nitrógeno sean estables y satisfagan las necesidades de producción continua de los usuarios aguas abajo.
Fuerte adaptabilidad: el flujo de la bomba de nitrógeno líquido se puede ajustar de manera flexible, el nitrógeno se divide en nitrógeno de alta pureza y nitrógeno industrial, que se puede adaptar a las necesidades de diferentes industrias, como la electrónica, los fertilizantes químicos y la industria química del carbón, y tiene una amplia gama de aplicaciones.
Una gran fábrica de acero se pone en funcionamiento por sí misma.Sistema de almacenamiento y gasificación de nitrógeno líquido de la unidad de separación de aireDesde entonces, se ha logrado un funcionamiento continuo de 1800 días sin problemas, proporcionando una protección estable de nitrógeno para la laminación de acero, tratamiento térmico y otros enlaces en el proceso de producción de acero, evitando efectivamente la oxidación del acero y mejorando la calidad del acero, mientras que la baja tasa de pérdida también ha ahorrado una gran cantidad de costos de Adquisición y operación de nitrógeno líquido para las empresas, convirtiéndose en una garantía importante para el funcionamiento estable de la producción empresarial.
