二氧化碳氣瓶充裝設備

王公真

(河南鄭州輕工業學院,河南,鄭州,450007)

二氧化碳氣瓶充裝設備

王公真

(河南鄭州輕工業學院,河南,鄭州,450007)

本文講述了二氧化碳氣體性質及二氧化碳氣瓶充裝系統。

二氧化碳;性質;氣瓶;充裝

1 引言

二氧化碳的應用,除了眾所熟知的碳酸飲料外,工業、農業、商業、醫療、國防等部門無不使用著二氧化碳。二氧化碳和人們日常生活的關系愈來愈加密切。二氧化碳氣體的應用大都通過槽罐 (槽車)或氣瓶來完成儲存或運輸,槽罐儲運目前真空罐逐漸替代了聚氨酯保溫的槽罐,而氣瓶在工業生產、生活、商業活動中始終被廣泛應用。本文介紹的,就是二氧化碳氣瓶的充裝系統。

2 二氧化碳性質及應用方式

2.1 二氧化碳性質 二氧化碳又稱為碳酸氣,也叫碳酸酐或酸酐,無色、無臭、稍有酸味、無毒性的氣體,其分子式為CO2,相對分子量為 44.009,在標準狀態下,其密度為 1.977kg/m3。二氧化碳能溶于水并部分生產碳酸。對水的溶解度隨溫度的的升高和壓力的降低而減小,熔點為 -56.57℃,沸點為 -78.4℃,臨界溫度為 31.1℃,臨界壓力為 7.38MPa。液態二氧化碳,在壓力降低時會蒸發膨脹,并吸收周圍大量的熱而凝成固體——干冰。在二氧化碳氣瓶充裝過程中,管道內如有干冰形成,會造成管道堵塞從而影響充裝。液態二氧化碳的體積膨脹系數較大,在 -5℃～35℃范圍內,滿量充裝的二氧化碳氣瓶,溫度每升高 1℃,瓶內氣體壓力升高 314kPa～834kPa不等。因此,過量充裝很容易造成氣瓶爆炸。二氧化碳無色無臭,密度大于空氣,因此,常聚集于低凹之處彌散于生產和應用場所之中,達到一定濃度時有窒息作用。

2.2 二氧化碳儲運及應用 二氧化碳的運輸,通常采用槽車或氣瓶。供氣時時通過低溫槽罐、汽化器后到應用場所,或者采用匯流排、鋼瓶到應用場所。

3 二氧化碳氣瓶

二氧化碳氣瓶常采用工作壓力 20、15、12.5MPa的鋼瓶或鋁合金瓶,其充裝系數如表格所示:

表1 肝纖維化指標治療前、后對比

備注:12.5MPa的鋁制氣瓶,國家質量技術監督局給出的充裝系數為0.6。氣瓶充裝前應檢查瓶體、閥門、附件完好情況,檢查是否經過年檢。

氣瓶充裝量計算:W=FV

W:氣瓶的充裝質量,kg;F:氣瓶的充裝系數,kg/L;V:瓶內有效容積,L。

4 二氧化碳充裝系統

根據二氧化碳的性質以及儲存條件,設計出充裝系統如下:

圖1 二氧化碳充裝系統

各部件選用:

4.1 管道 液態二氧化碳輸送管道應采用不銹鋼無縫鋼管,避免采用碳鋼無縫鋼管,以避免管道銹蝕,管道的直徑根據產量確定,管道壁厚應經過計算,可承受 10MPa以上壓力。管道安裝時,使用氬弧焊,單面焊接雙面成型,焊接完成后,進行吹掃處理,管道外壁應進行聚氨酯發泡保溫處理。

4.2 充裝泵 可選用輸出壓力較大的柱塞泵,最大工作壓力不低于 10MPa,泵的流量根據產量確定,如裝瓶二氧化碳用于食品行業,則柱塞泵的密封應選用聚四氟乙烯盤根,泵工作時,允許少量二氧化碳氣體泄漏 (有利于降溫)。

4.3 氣動球閥 用于自動控制充裝時的開關,閥體應選用不銹鋼材質,用于食品行業時,該閥門材質應有較好的抗腐蝕性,如 304或 316材質的不銹鋼。

4.4 角閥 用于充裝前后的管道內氣體排放。

4.5 安全閥 彈簧式安全閥,選用工作壓力為 10MPa,按規定定期由壓力容器檢驗部門校驗。

4.6 電控壓力表 顯示管道工作壓力以及超壓報警和急停控制,應按規定定期校驗。

4.7 控制系統 氣瓶的內氣體的充裝量由電子秤控制,控制精度高于 20g,可自動去皮,與控制系統聯動,控制充裝閥門的啟閉。控制箱面板應設置急停開關,箱體內設置報警蜂鳴器,系統超壓時,可自動報警以及切斷泵、關閉急停氣動球閥。

5 該系統的使用情況

該系統的設計安裝是根據企業的氣瓶使用情況而提出的,在此之前的氣瓶充裝,需要由車輛運至外地進行充裝,不僅需要投入人力物力,時間上還無法保證氣瓶的及時供應。充裝設備建好后,通過鍋檢所認證,至今已正常使用數年,裝瓶量達到四萬多瓶,為企業節省了大量的運輸和時間成本。

[1]張新建,張兆杰.氣瓶充裝安全技術.黃河水利出版社

TG435+.1

A

1003-3467(2010)10-0041-02