低温液体（LNG）储罐点检、定检及维修 （真空补抽、珠光砂补砂等）（二）
五、低温液体储罐常见问题及维修 5.1 常见问题
常见问题分析及处理：储槽夹层真空度的保持是储槽绝热机能的保证，更是储槽正常运行的根本保证。在储槽投入使用后，常见的问题往往是与真空度保持程度有关的。
◆储槽外面有显著的大面积“冒汗”、“结霜”。可能是因为储槽夹层的管路泄露、珠光砂未填实或其他原因导致夹层真空度破坏而产生的。这需要进行检查修复，或检漏，或增补珠光砂，可重抽真空；
◆储槽内筒压力异常升高，安全阀起跳。可能是因为以下三种原因产生的：储槽夹层真空度被破坏；内筒增压阀失灵，需要对增压阀进行修理或更换； ◆接口下部泄露泄露部位处在不锈钢与碳钢外壳焊接处，或铜管与不锈钢内筒连接处，即异种焊接接头处，主要是在异种焊接接头处形成电化学侵蚀； ◆蒸发量变大，真空度变小。可能是珠光砂放气的缘故。珠光砂在填充时有一定的粒度、温度要求的。当珠光砂的粒度、温度不适当时，运行一段时间后，珠光砂就会开释水蒸气，使真空度降低，蒸发量变大；
◆贮槽外筒顶部“冒汗”。可能是因为珠光砂会萃在下部造成的。因为投入使用一段时间后，珠光砂下沉，在容器顶部形成空间，局部的绝热效果显著下降，导致容器跑冷。在这种情况下，假如蒸发量很大，可以将夹套外筒顶部挖开，补加珠光砂。
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5.2 贮槽夹层珠光砂补填
5.2.1 补充珠光砂必须满足以下几方面的要求
◆补充合格并经干燥处理的珠光砂粉末，对朱光砂的一般要求为：粒度在0．1～1．2mm范围内，松散容重在30～60kg／m3范围内，含湿度的重量比不大于0．3％。 ◆不能让夹层的分子筛在补砂时吸收潮湿空气, 否则分子筛会失去吸附性能 ◆补砂后力求在短时间内将夹层的真空度抽至图样规定的要求。
图1 真空粉末低温液体贮槽夹层砂工艺流程图
5.2.2 补砂工艺流程简介：
◆先对珠光砂粉末罐通人150-180 ℃ 的热空气, 烘干8小时, 开动真空泵9, 将珠光砂罐连同抽砂管道抽真空, 当压力≤-0.098MPa后置换入氮气至0.1MPa。这样在吸砂入夹层的过程中基本没有潮湿空气进人夹层, 而吸人夹层的气体只是惰性气体。
◆因夹层和珠光砂罐存在压力差, 故在充砂过程中可利用此压力差将夹层的珠光砂压实、充满。
◆防止吸砂时有少量的湿空气进人夹层被分子筛吸附, 在补砂时向分子筛通入0.02-0.05MPa的氮气。
本工艺流程主要特点是补砂的过程不让潮湿空气进人夹层, 夹层的气体是惰性气体, 故有以下几方面的优点：
◆补砂完后对夹层抽真空约5小时即能使夹层的真空度达到图样规定的要求。 ◆因分子筛对惰性气体的吸附力很小, 不影响分子筛吸附性能, 因而补充后不需要对分子筛作再生处理。 5.3 贮槽夹层真空补抽
5.3.1 真空度对贮槽性能的影响 5.3.1.1 真空度
理论上，当夹层内真空度降到13.3Pa（10-1mmHg）以下时，真空绝热粉末的表观平均导热系数明显升高（见图2），贮槽日蒸发率明显增大，贮槽压力升高，甚至贮槽外壁结霜、“冒汗”。所以，贮槽在使用过程中，必须保持足够高的真空度。一旦发现真空度降低，就必须停用检修。
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图2 真空粉末绝热材料表观平均导热系数与压力的关系
5.3.1.2 温度对真空度的影响
珠光砂的有效导热系数受温度影响很大。由珠光砂导热系数与温度的关系曲线图% 可以看出，温度越低，珠光砂的有效导热系数越小，即珠光砂的绝热性能越好，这对低温绝热是十分有利的。
图3 珠光砂导热系数与温度的关系曲线
另外随着温度的降低，珠光砂的热扩散系数减小，即在低温下的热扩散能力减弱。特别是在室温至250K区间，热扩散系数下降较快，而在低温区变化相对平缓，保持较小的数值。所以，贮槽在使用过程中，应该保持一定的液位，贮槽内保持相对低温，这有利于液体的贮存，减小蒸发率。 5.3.2 真空贮槽真空补抽
首先选一台可靠的高机能真空机组，我们选用的是2X--70型二级旋片式真空泵，抽速70升/秒，可获得真空度10-3托，使用效果不错，为了缩短抽气时间选用串联泵，即再增加一个罗茨后级泵。真空管路按图3在现场安装完毕后，接好电源、真空计，开始抽真空。
图4 抽真空管路配置示意图
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真空度的测量选用便携式热偶真空仪，它是根据玻意耳-马洛特理想气体恒温压缩定律设计造成的，因此它的标度是根据仪器计算即得，丈量读数具有“绝度精确”意义，使用利便、灵活、测量幅度大。
根据液体低温储罐贮槽抽真空接口型式，做好相匹配连接装置，真空阀式比较简朴，直接法兰连接，然后开关阀即可；堵板式比较复杂，需做一套复杂的连接装置；包括哈夫、带螺丝头的推拉杆，内衬密封垫，保证不泄漏。也可选用真空阀和真空硅管一体的ZK型抽真空阀，见下图。
抽真空步骤：连接好抽真空度接头，用接有压力表的连接管缓慢充入低压干燥氮气，待夹层压力为大气压时，停止充气。打开防爆膜，检查夹层珠光砂充装情况，若珠光砂下陷较严峻，应增补，充填的基本要求是平均与充实，这样才能保证绝热效果。防爆膜定做一个盲板卡紧，夹层充压至0.1MPa，做气密性试验，12小时不泄漏为合格。夹层珠光砂进行干燥处理：从抽真空接口处通入干燥无水的氮气或空气，防爆膜处流出。充入干燥氮气或CO2气置换，这是由于绝热材料中吸附了大量的不凝性气体，这些气体在真空下又不断地开释出来，从而使绝热空间的真空度下降，绝热机能下降，采用CO2或N2可将这些气体置换出来，主要是开始抽真空时处于粘滞流态下的CO2或N2分子极易以碰撞的方式将不凝气体席卷出来。连接好真空泵，即可启动抽真空，同时内胆加温，这是由于绝热材料大多为多孔介质，吸气性强，而且抽气阻力大，为此采用加热出气是绝热体抽真空的重要一环。加温干燥还能使绝热材料中的湿度减小，而绝热材料中所吸附的水分是很难抽出的，因此加热去气是加快抽气的重要工艺。夹层真空度为0.5～6Pa时，即可停泵抽真空结束。 5.3.3 抽真空注意事项
抽液体低温储罐真空时需留意以下几方面：连接处连接要严密，抹好真空脂，不得有泄漏。
启动真空泵前，首先保证转子运转方向正确，油位正确。
真空泵要连续运转，不得中断，若中间因事故、停电等原因停泵，要马上与贮槽真空层断开，否则真空泵油将倒流入夹层，造成污染事故。
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真空泵运行时，要留意冷却水是否间断，泵油升温不超过40℃。天冷时抽真空应移在室内进行，否则因室外温度太低，影响抽真空效果。要留意真空泵的维护、保养。
关机前必须首先关闭贮槽的真空封结阀，防止停泵后将泵的油吸入夹层内而污染珠光砂。
必须保证真空机组的一个稳定的电源，真空管路所配置的电磁充气阀的电源应接在后级泵的电源上，一旦停泵，应该及时将该阀关闭，防止将泵的油吸入夹层内，污染珠光砂。
关闭电源后，应将机械泵与大气相通。泵内有剩余的真空常常会使油进入外壳或系统。 参考文献：
广东化工，浅析低温液体运输车罐体的补砂工艺，谭锡荣 张志雄。 深冷技术，液氮贮槽抽真空的体会，熊雪立。
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