Hệ thống lưu trữ và bốc hơi nitơ lỏng của nhà máy tách không khí là một bộ thiết kế xung quanh các đặc tính môi trường nitơ lỏng nhiệt độ thấp, tích hợp lưu trữ nitơ lỏng, vận chuyển, bốc hơi, tinh chế và kiểm soát an toàn trong một hệ thống công nghiệp hiệu quả cao. Hệ thống này sử dụng nitơ lỏng có độ tinh khiết cao được sản xuất bởi tháp tách không khí làm nguyên liệu thô, thông qua lưu trữ chính xác, lọc, tăng áp, trao đổi nhiệt, đệm và quy trình phân phối, chuyển đổi nitơ lỏng nhiệt độ thấp thành nitơ nhiệt độ bình thường phù hợp với nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau,
Hệ thống lưu trữ và hóa hơi nitơ lỏng cho nhà máy tách không khíNó là một bộ thiết kế xung quanh các đặc tính của môi trường nitơ lỏng nhiệt độ thấp, tích hợp lưu trữ nitơ lỏng, vận chuyển, bốc hơi, tinh chế và kiểm soát an toàn trong một hệ thống công nghiệp hiệu quả cao. Hệ thống sử dụng nitơ lỏng có độ tinh khiết cao được sản xuất bởi tháp tách không khí làm nguyên liệu thô, thông qua lưu trữ chính xác, lọc, tăng áp, trao đổi nhiệt, đệm và quy trình phân phối, chuyển đổi nitơ lỏng nhiệt độ thấp thành nitơ nhiệt độ bình thường phù hợp với nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau, cung cấp nguồn cung cấp nitơ ổn định và đáng tin cậy cho điện tử, phân bón hóa học than, thép và các lĩnh vực khác. Nó có lợi thế về độ an toàn cao, tỷ lệ tổn thất thấp và khả năng thích ứng mạnh mẽ.
Nguyên liệu của hệ thống làNitơ lỏng sản xuất từ đỉnh tháp dưới tháp tách không khíĐộ tinh khiết của nó lên đến 99,999%, nhiệt độ ổn định duy trì ở -196 ° C, là cơ sở để đảm bảo chất lượng nitơ tiếp theo.
Vận chuyển nitơ lỏng thông quaỐng thép không gỉ nhiệt độ thấp với đường kính 150mm, lớp ngoài của đường ống thông qua thiết kế cách nhiệt bảo vệ kép: lớp đầu tiên là lớp cách nhiệt cát ngọc trai dày 50mm, có thể ngăn chặn sự xâm nhập nhiệt bên ngoài một cách hiệu quả và giảm tổn thất bay hơi nitơ lỏng; Lớp thứ hai là lớp vỏ bảo vệ bằng da nhôm dày 0,5mm, có thể bảo vệ lớp cách nhiệt khỏi sự phá hủy của các lực bên ngoài, nâng cao hơn nữa hiệu quả cách nhiệt.
Đầu ống được trang bịVan cầu khí nén, độ mở van được điều chỉnh tự động bởi hệ thống PLC theo mức bể, để đạt được điều khiển dòng chảy thông minh. Khi mức bể đạt 85%, van sẽ tự động đóng nhỏ đến 30% độ mở, đảm bảo lưu lượng nitơ lỏng ổn định khoảng 50m³/h, tránh rủi ro an toàn hoặc biến động dòng chảy do mức quá cao ảnh hưởng đến sự ổn định của hệ thống.
Nitơ lỏng phải đi qua trước khi vào bểBộ lọc nhiệt độ thấp với độ chính xác lọc 5μm, Phần tử lọc lưới đồng được sử dụng bên trong bộ lọc, có thể đánh chặn chính xác các mảnh sắt còn sót lại trong quá trình hàn đường ống và các tạp chất rắn khác.
Một nhà máy hóa chất đã không cài đặt bộ lọc này, dẫn đến các hạt kim loại có đường kính 1mm vào bể chứa, chặn lối đi vây của vaporizer tiếp theo, trực tiếp làm giảm 40% công suất vaporizer, các công ty phải ngừng làm sạch 36 giờ, gây ra thiệt hại kinh tế nghiêm trọng. Và sau khi cài đặt bộ lọc, mỗi quý mở ra kiểm tra chỉ tìm thấy một lượng nhỏ tạp chất bột màu xám và trắng gắn vào phần tử lọc, không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của hệ thống, phản ánh đầy đủ vai trò quan trọng của liên kết lọc đối với sự ổn định của hệ thống.
Hệ thống thông quaBể chứa nhiệt độ thấp đứngLà thiết bị cốt lõi lưu trữ nitơ lỏng, khối lượng hiệu quả là 500m³, có thể đáp ứng nhu cầu lưu trữ nitơ lỏng sản xuất quy mô lớn và liên tục của doanh nghiệp, thiết kế cấu trúc của nó xem xét đầy đủ sự an toàn và cách nhiệt trong môi trường nhiệt độ thấp:
Vật liệu thân xe tăng: Mật bên trong thùng sử dụng thép không gỉ 06Cr19Ni10, có khả năng chống ăn mòn và dẻo dai ở nhiệt độ thấp tuyệt vời, có thể thích ứng với môi trường nhiệt độ thấp - 196 ℃; Vỏ ngoài là thép carbon Q345R, có độ bền cao và chi phí thấp, cung cấp hỗ trợ cấu trúc đáng tin cậy cho thân xe tăng.
Thiết kế cách nhiệt: Độ chân không cao 10 ⁻³Pa được bơm giữa mật bên trong và mật bên ngoài, đồng thời lấp đầy perlite mở rộng với hiệu suất cách nhiệt, giảm đáng kể truyền nhiệt, giảm tổn thất bay hơi nitơ lỏng và đảm bảo lưu trữ ổn định nitơ lỏng trong thời gian dài.
Hỗ trợ và bảo vệ bụi phóng xạ: 6 bộ chân hỗ trợ bằng thép không gỉ được lắp đặt dưới cùng của bể, mỗi bộ giữa chân hỗ trợ và nền móng có tấm PTFE dày 30mm, có hiệu quả có thể làm giảm sự sụt lún nền móng của biến dạng đùn của thân bể và kéo dài tuổi thọ của bể.
Giám sát mức chất lỏng: Trên cùng của bể chứa được trang bị máy đo mức độ lật từ, độ chính xác hiển thị mức lên đến ± 5mm, thuận tiện cho người vận hành trang web để xem mức độ trực quan; Đồng thời được trang bị máy phát mức radar, có thể truyền dữ liệu mức chất lỏng đến màn hình giám sát của phòng điều khiển trung tâm trong thời gian thực, để nhận ra giám sát thời gian thực từ xa, thuận tiện cho việc điều chỉnh kịp thời lượng truyền nitơ lỏng.
Kiểm soát áp suất bể là cốt lõi của sự an toàn của hệ thống đảm bảo. Áp suất hoạt động bình thường được duy trì nghiêm ngặt ở mức 0,5MPa. Các biện pháp kiểm soát cụ thể như sau:
Giảm áp suất van an toàn: Khi nhiệt độ môi trường bên ngoài tăng lên và sự bốc hơi nitơ lỏng dẫn đến áp suất bên trong bể tăng lên 0,6 MPa, van an toàn trên đỉnh bể sẽ tự động nhảy lên và khí nitơ nhiệt độ thấp được giải phóng sẽ dẫn đến thùng rỗng cao 30m bằng đường ống xả, tránh sự tích tụ nitơ ở độ cao thấp gây ra rủi ro an toàn. Đường ống rỗng sử dụng công nghệ uốn cong, không có khuỷu tay góc phải, có thể giảm lực cản cục bộ và đảm bảo giảm áp suất trơn tru; Các bức tường bên ngoài của đường ống cũng được xử lý cách nhiệt, ngăn chặn nitơ nhiệt độ thấp dẫn đến sương giá đường ống, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị xung quanh.
事故警示: Một nhà máy xử lý khí đốt tự nhiên đã từng kiểm tra van an toàn không chính xác, dẫn đến áp suất trong bể vượt quá 0,8MPa, gây rò rỉ vỏ mặt bích của bể, mặc dù điều trị giảm áp khẩn cấp để tránh tai nạn mở rộng, nhưng cũng cảnh báo tầm quan trọng của việc kiểm tra chính xác định kỳ van an toàn.
Bảo vệ dự phòng cho mảnh nổ: Để ngăn chặn nguy cơ quá áp do van an toàn không hoạt động, bể chứa cũng được trang bị mảnh nổ, áp suất nổ của nó được đặt ở mức 0,7 MPa. Khi van an toàn không thể giảm áp suất bình thường và áp suất trong bể tiếp tục tăng lên 0,7MPa, mảnh vỡ sẽ vỡ ngay lập tức trong quá áp, giải phóng áp suất nhanh chóng và bảo vệ an toàn của thân xe tăng. Các mảnh nổ cần được thay thế hàng năm và phải đảm bảo rằng bìa được làm sạch không bị trầy xước và tránh rò rỉ sau khi thay thế.
Khi cần sử dụng nitơ lỏng, van xả ở đáy bể được mở và nitơ lỏng đi vào qua bộ lọc trước bơmBơm nitơ lỏng nhiệt độ thấpMáy bơm là thiết bị cốt lõi của vận chuyển tăng áp nitơ lỏng, các thông số cụ thể và yêu cầu vận hành như sau:
Thông số thiết bị: Áp dụng cấu trúc kiểu pít tông, công suất động cơ 75kW, lưu lượng có thể được điều chỉnh linh hoạt trong phạm vi 20-100m³/h, áp suất đầu ra lên đến 2,5MPa, có thể đáp ứng nhu cầu áp suất và lưu lượng của người dùng hạ lưu khác nhau.
Thiết kế bảo vệ nhiệt độ thấp: Vỏ máy bơm bọc lớp bọt polyurethane, giảm tổn thất khối lượng lạnh; Con dấu trục thông qua con dấu cơ khí ống sóng, vật liệu bề mặt niêm phong là hợp kim WC-Co, có khả năng niêm phong nhiệt độ thấp tuyệt vời và chống mài mòn, đảm bảo không rò rỉ trong điều kiện làm việc -196 ℃.
Thông số kỹ thuật hoạt động khởi động: Trước khi khởi động bơm phải làm mát trước, mở van làm mát trước trên thân bơm, để nitơ lỏng chảy chậm qua khoang bơm, khi nhiệt độ vỏ bơm giảm xuống - 180 ℃ dưới đây có thể khởi động động cơ. Nếu không được làm lạnh trước theo thông số kỹ thuật, chênh lệch nhiệt độ quá lớn có thể dẫn đến biến dạng các bộ phận cơ thể bơm, gây ra sự cố thiết bị.
Nitơ lỏng áp suất cao được bơm từ nitơ lỏng, đầu tiên vàoTấm trao đổi nhiệtThực hiện bốc hơi, liên kết này là chìa khóa để chuyển đổi nitơ lỏng ở nhiệt độ thấp thành nitơ ở nhiệt độ bình thường:
Thông số trao đổi nhiệt: Sử dụng cấu trúc tấm hàn của vật liệu thép không gỉ 316L, diện tích veneer là 0,5㎡, tổng diện tích truyền nhiệt là 80㎡, có hiệu suất truyền nhiệt hiệu quả cao; Phía nhiệt độ cao được truyền vào hơi bão hòa 0,8 MPa từ mạng lưới hơi nước và nitơ lỏng được làm nóng đến nhiệt độ bình thường bằng nhiệt được giải phóng bởi sự ngưng tụ hơi nước.
Kiểm soát nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ được trang bị trên đường ống đầu vào và đầu ra của bộ trao đổi nhiệt, khi nhiệt độ nitơ đầu ra dưới -5 ℃, van điều chỉnh hơi sẽ tự động mở rộng, tăng nguồn cung cấp hơi và đảm bảo hơi nitơ.
Tai nạn: Một dự án hóa chất than đã từng dao động do áp suất hơi, dẫn đến việc truyền nhiệt không đủ cho bộ trao đổi nhiệt, khí nitơ bốc hơi không đầy đủ - 30 ℃ vào đường ống tiếp theo, gây ra sự đóng băng của miếng đệm mặt bích, gây rò rỉ nitơ, làm nổi bật tầm quan trọng của kiểm soát ổn định nhiệt độ liên kết này.
Bảo vệ Vaporizer khẩn cấp: Hệ thống cũng được trang bịVaporizer khẩn cấp, Khi bộ trao đổi nhiệt dạng tấm bị hỏng và nhiệt độ đầu ra nitơ dưới -10 ℃, van đầu vào hơi nước đóng lại, đồng thời mở van bypass để cho hỗn hợp chất lỏng không khí bốc hơi không đầy đủ vào bộ hóa hơi khẩn cấp. Thiết bị bay hơi này là loại bồn tắm không khí, tổng chiều dài ống vây lên tới 500m. Nó có thể sử dụng nhiệt của không khí xung quanh để làm bay hơi nitơ lỏng còn lại. Nó đảm bảo rằng vào đường ống hạ lưu là nitơ khô và tránh hỗn hợp khí lỏng nhiệt độ thấp làm hỏng thiết bị hạ lưu.
Nitơ đi vào sau khi bốc hơiBể đệm, khối lượng thiết bị là 50m³, áp suất thiết kế 2.0MPa, vai trò chính là ổn định áp suất nitơ, chức năng cụ thể và thiết kế như sau:
Chức năng ổn định áp suất: Khi lượng khí sử dụng của người dùng hạ lưu tăng đột ngột, nitơ được lưu trữ trong bể đệm có thể được bổ sung kịp thời để kiểm soát dao động áp suất trong phạm vi ± 0,05MPa, tránh giảm áp suất đột ngột ảnh hưởng đến sản xuất của người dùng; Đầu bể được trang bị máy đo áp suất và máy phát áp suất. Khi áp suất dưới 1,8MPa, bơm nitơ lỏng sẽ tự động tăng tốc và tăng nguồn cung cấp không khí; Khi áp suất cao hơn 2.0MPa, máy bơm sẽ giảm tốc độ hoặc ngừng hoạt động để đạt được điều chỉnh áp suất tự động.
Thiết kế chống ăn mòn: Tường bên trong của bể làm phun cát và xử lý rỉ sét, loại bỏ lớp oxy hóa bề mặt, sau đó sơn lót và sơn phủ epoxy giàu kẽm, có hiệu suất chống ăn mòn tuyệt vời, kéo dài tuổi thọ của bể đệm.
Nitơ từ đầu ra bể đệm được chia thành hai cách để đáp ứng nhu cầu của người dùng trong các ngành công nghiệp khác nhau, đồng thời được trang bị thiết bị đo lường chính xác:
Chi nhánh nitơ tinh khiết caoLời bài hát: All The Way Nitơ PassBộ lọc chính xácBộ lọc được trang bị than hoạt tính và sàng phân tử, có hiệu quả có thể loại bỏ độ ẩm và dầu trong nitơ, làm cho điểm sương nitơ giảm xuống -70 ° C, đáp ứng nhu cầu nghiêm ngặt của ngành công nghiệp điện tử về nitơ tinh khiết cao và đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất linh kiện điện tử.
Chi nhánh Nitơ công nghiệp: Nitơ đường trực tiếp vào ống chính, vận chuyển đến nhà máy sản xuất phân bón của nhà máy amoniac tổng hợp, được sử dụng như khí bảo vệ, ngăn chặn quá trình tổng hợp amoniac trong quá trình oxy hóa nguyên liệu và sản phẩm, đảm bảo an toàn sản xuất và độ tinh khiết của sản phẩm.
Đo lưu lượng: Cả hai đường ống đều được trang bị đồng hồ đo lưu lượng xoáy, độ chính xác đo là ± 0,5%, có thể đo lượng khí sử dụng của từng người dùng trong thời gian thực và tải dữ liệu lên hệ thống quản lý năng lượng, giúp doanh nghiệp dễ dàng thực hiện thống kê tiêu thụ năng lượng và hạch toán chi phí.
Hệ thống được trang bị * thiết bị khóa liên động an toàn, bao gồm các thiết bị quan trọng và các liên kết cốt lõi, đảm bảo an toàn vận hành toàn diện của hệ thống:
Bảo vệ an toàn bơm nitơ lỏng: Khi nhiệt độ vòng bi của bơm nitơ lỏng vượt quá 80 ℃, nó sẽ kích hoạt tín hiệu dừng, đồng thời tự động đóng van đầu ra bơm để ngăn chặn sự cố an toàn như hư hỏng thiết bị hoặc gây ra hỏa hoạn do mài khô thân bơm.
Bảo vệ an toàn trao đổi nhiệt: Khi nhiệt độ đầu ra nitơ của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thấp hơn -10 ℃, ngoài việc khởi động bộ hóa hơi khẩn cấp, van đầu vào hơi nước sẽ được đóng lại để tránh lãng phí năng lượng hoặc thiết bị bất thường do sự xâm nhập liên tục của hơi nước.
Bảo vệ an toàn mức bể: Khi mức bể dưới 15%, phòng điều khiển trung tâm sẽ phát ra báo động mức thấp, nhắc nhở người vận hành liên hệ với thiết bị tách không khí để tăng sản lượng nitơ lỏng; Khi mức chất lỏng dưới 10%, hệ thống sẽ tự động đóng van xả chất lỏng, ưu tiên đảm bảo hoạt động bình thường của tháp tách không khí, tránh tháp tách không khí gây ra sự cố dây chuyền do thiếu nguyên liệu.
Đường ống là phương tiện vận chuyển trung tâm trong hệ thống, thiết kế bố trí và bảo vệ của nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định và an toàn của hệ thống:
Nguyên tắc sắp xếp: Theo nguyên tắc "lạnh trên và nóng dưới", đường ống nhiệt độ thấp cố gắng đặt trên không, giữ khoảng cách ít nhất 300mm giữa đường ống nhiệt độ cao, tránh đường ống nhiệt độ cao truyền nhiệt đến đường ống nhiệt độ thấp và giảm tổn thất bay hơi nitơ lỏng.
Thiết kế khung: Hỗ trợ của đường ống nhiệt độ thấp thông qua hỗ trợ trượt, cho phép đường ống di chuyển tự do khi co lại ở nhiệt độ thấp, tránh vỡ do căng thẳng do căng thẳng do co rút lạnh; Đệm giữa khung và đường ống có các khối gỗ ngăn chặn tiếp xúc trực tiếp với kim loại tạo ra hiệu ứng cầu lạnh, giảm tổn thất khối lượng lạnh hơn nữa.
Van lựa chọn: Van trên đường ống đều sử dụng van bi nhiệt độ thấp, vật liệu lõi van là hợp kim đồng, có độ dẻo dai nhiệt độ thấp tốt; Bề mặt niêm phong là PTFE, đảm bảo chuyển đổi linh hoạt trong điều kiện làm việc nhiệt độ thấp, tỷ lệ rò rỉ dưới 1 × 10 ⁻Pa ⁶m³/s, đảm bảo độ kín của hệ thống.
高安全性: Từ van an toàn của bể chứa, tấm nổ bảo vệ quá áp kép, đến nhiệt độ của thiết bị, bảo vệ liên động áp suất, đến thiết kế bảo vệ nhiệt độ thấp của đường ống, hệ thống đã hình thành một hệ thống bảo vệ an toàn toàn diện, có hiệu quả có thể tránh rủi ro an toàn trong môi trường nhiệt độ thấp và áp suất cao.
Tỷ lệ tổn thất thấp: Thông qua cách nhiệt chân không cao của bể, cách nhiệt kép của đường ống, truyền nhiệt hiệu quả cao của bộ trao đổi nhiệt và các thiết kế khác, giảm đáng kể sự bay hơi nitơ lỏng và mất mát khối lượng lạnh, một nhà máy thép lớn áp dụng hệ thống, tỷ lệ mất nitơ lỏng được kiểm soát dưới 0,5%, giảm chi phí sản xuất của doanh nghiệp.
Độ ổn định cao: Hệ thống PLC tự động điều chỉnh lưu lượng, áp suất, áp suất ổn định bể đệm, bộ lọc chặn tạp chất, tất cả các liên kết hoạt động hiệp đồng để đảm bảo lưu lượng, áp suất và độ tinh khiết ổn định của nguồn cung cấp nitơ, đáp ứng nhu cầu sản xuất liên tục của người dùng hạ lưu.
Khả năng thích ứng mạnh mẽ: Lưu lượng bơm nitơ lỏng có thể được điều chỉnh linh hoạt. Nitơ được chia thành hai đầu ra nitơ có độ tinh khiết cao và nitơ công nghiệp. Nó có thể phù hợp với nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau như điện tử, phân bón hóa học và than đá. Phạm vi ứng dụng rộng.
Một nhà máy thép lớn tự đầu tư.Hệ thống lưu trữ và hóa hơi nitơ lỏng cho nhà máy tách không khíKể từ đó, để đạt được hoạt động liên tục 1800 ngày mà không có vấn đề, thép cán, xử lý nhiệt và các liên kết khác trong quá trình sản xuất thép cung cấp bảo vệ nitơ ổn định, ngăn chặn hiệu quả quá trình oxy hóa thép và nâng cao chất lượng thép, đồng thời tỷ lệ tổn thất thấp cũng tiết kiệm rất nhiều chi phí mua và vận hành nitơ lỏng cho doanh nghiệp, trở thành một sự đảm bảo quan trọng cho hoạt động sản xuất ổn định của doanh nghiệp.
