低溫雙層液氨儲(chǔ)罐現(xiàn)場制作安裝施工工藝

薛 迪

(中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司 , 河南 開封 475000)

低溫液氨儲(chǔ)存要求儲(chǔ)罐的溫度能夠穩(wěn)定在液氨常壓沸點(diǎn)以下(低于-33 ℃),考慮到液氨本身的屬性,氣相壓力也是影響其存在形態(tài)的重要因素之一,儲(chǔ)存容器的大氣壓力要與其氣相壓力相同或相近。在液氨儲(chǔ)罐實(shí)際運(yùn)行的過程中,其存在連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長的特點(diǎn),為了保障罐內(nèi)壓力能夠保持穩(wěn)定,并且氨罐的冷量損失能夠在最大程度上得到控制,液氨儲(chǔ)罐制作安裝施工是極為重要的環(huán)節(jié)之一?？茖W(xué)合理的液氨儲(chǔ)罐制作安裝施工工藝不僅在減少冰機(jī)負(fù)荷方面具有積極作用,還在保障裝置運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性上也有重要的意義。本文以低溫雙層液氨儲(chǔ)罐為研究對象,對液氨儲(chǔ)罐現(xiàn)場制作安裝施工工藝進(jìn)行了研究,并分析了設(shè)計(jì)施工工藝的應(yīng)用效果。為液氨的儲(chǔ)存和管理工作提供參考,在保障液氨保存質(zhì)量的前提下,最大限度地降低保存成本。

1 現(xiàn)場制作安裝施工工藝設(shè)計(jì)

1.1 低溫雙層液氨儲(chǔ)罐現(xiàn)場制作

考慮到液氨儲(chǔ)罐在工作過程中,既要確保自身的運(yùn)行參數(shù)滿足液氨的存儲(chǔ)需求,又要最大限度地保持其穩(wěn)態(tài)。本文在現(xiàn)場制作階段主要針對保冷層材料以及安全閥的選擇進(jìn)行了研究。

首先是保冷層材料,泡沫玻璃磚作為液氨儲(chǔ)罐中常用的保冷材料,其種類和形式具有多樣化的特征。考慮到維穩(wěn)需求,在制作過程中對其具體的指標(biāo)進(jìn)行篩選。水蒸氣傳遞能力非常低,吸水率≤0.5%,對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)密度≥120 kg/m3。其次,對泡沫玻璃磚的壓縮強(qiáng)度進(jìn)行約束,其平均壓縮強(qiáng)度≥0.80 MPa,考慮到生產(chǎn)加工的穩(wěn)定性,允許最低限定值為0.55 MPa。導(dǎo)熱系數(shù)平均最大值≤0.031 5 W/(m·K) ,單體最大值<0.034 0 W/(m·K)。再按照從下往上的順序逐層進(jìn)行粘貼前,首先要確保儲(chǔ)罐的清潔和干燥,避免水跡、灰塵、油漬、銹跡等對粘貼效果造成影響。本文采用水平和垂直方向拉線繩的方式對粘貼的直度和垂度進(jìn)行控制。在靠近上支撐圈和拱頂部分,結(jié)合實(shí)際的空間形態(tài)對泡沫玻璃磚的形狀進(jìn)行適應(yīng)性切割,以此確保其密封性。需要注意的是,安裝時(shí)內(nèi)外層磚縫應(yīng)進(jìn)行錯(cuò)邊施工,距離≥100.0 mm,具體如圖1所示。

圖1 泡沫玻璃磚錯(cuò)邊處理方式示意圖

按照圖1所示的方式,采用TN-1黏結(jié)劑完成對玻璃磚與罐壁的粘貼,需要注意的是,黏結(jié)劑需要呈“十”字形均勻涂刷,且面積不小于貼合面的一半。最后,將密封膠作為填充材料對>2.0 mm的拼接縫進(jìn)行處理。

其次就是對儲(chǔ)罐安全閥的選擇,為了避免出現(xiàn)氨氣外漏的情況,本文選擇密封式安全閥,并且確保密封面為聚四氟乙烯(PTFE)軟密封,在材質(zhì)上,避免銅類材料的使用。在確保其性能良好的基礎(chǔ)上,以垂直度方式加固安全閥安裝在儲(chǔ)罐的氣相界面位置。

1.2 低溫雙層液氨儲(chǔ)罐安裝

在對低溫雙層液氨儲(chǔ)罐進(jìn)行安裝過程中,主要分為三個(gè)階段:安裝位置平層處理、材料鋪設(shè)、平層校正處理。為了最大限度地保障低溫雙層液氨儲(chǔ)罐的穩(wěn)定性和安全性,選擇鋪設(shè)材料為SBS瀝青氈、泡沫玻璃磚以及SBP氣液隔離層。

在實(shí)際施工過程中,利用干沙實(shí)現(xiàn)對最底部的找平處理。需要注意的是,干沙找平層鋪設(shè)厚度不能盲目設(shè)置,而是要以儲(chǔ)罐底部環(huán)梁保冷層對應(yīng)的混凝土找平層高度作為具體的標(biāo)高。通過這樣的方式,能夠最大限度地保障后續(xù)對SBS瀝青氈的鋪設(shè),在插口對接上滿足要求。在鋪設(shè)第一層SBS瀝青氈時(shí),以同向?qū)R的方式與接近罐底環(huán)梁保冷層SBS瀝青氈進(jìn)行對接。鋪設(shè)泡沫玻璃磚鋪設(shè)前,首先要確定儲(chǔ)罐在不同方向上的徑向?yàn)橹行奈恢靡约皹?biāo)高,并以此為基礎(chǔ)拉設(shè)線繩,實(shí)現(xiàn)對鋪設(shè)直線度和水平度的有效控制。完成鋪設(shè)后,采用手持砂輪機(jī)對局部平整度出現(xiàn)異常的部位進(jìn)行打磨處理,以此確保其平整度。在鋪設(shè)第二層SBS瀝青氈時(shí),其方向應(yīng)與第一層SBS瀝青氈保持垂直關(guān)系,第三層SBS瀝青氈按照同向?qū)R的方式與次接近罐底環(huán)梁保冷層SBS瀝青氈進(jìn)行對接。最后再鋪設(shè)厚度≥5.00 cm的SBP氣液隔離層,并確保其與儲(chǔ)罐環(huán)梁預(yù)留接口搭接。完成施工后,再利用干沙對儲(chǔ)罐整體進(jìn)行平層校正。

2 運(yùn)行效果分析

2.1 運(yùn)行環(huán)境

本文以某集團(tuán)新建的低溫氨罐為測試目標(biāo),儲(chǔ)罐的容積為4 600 m3,設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐的內(nèi)外直徑分別為22.0 m和24.0 m,對應(yīng)的內(nèi)外罐高度分別15.20 m和18.00 m。在運(yùn)行條件下,內(nèi)罐罐頂壓力范圍為5.00～7.50 kPa,溫度范圍-50.0～-40.0 ℃,設(shè)計(jì)其外罐壁的保冷材料為DH800型泡沫玻璃磚,具體尺寸大小為520 mm×450 mm×60 mm。在此基礎(chǔ)上,設(shè)置了兩層保冷結(jié)構(gòu),對應(yīng)的保冷層厚度為120 mm。在穩(wěn)定狀態(tài)下,為了維持儲(chǔ)罐溫度,冰機(jī)負(fù)荷范圍為120.0～150.0 kW·h。利用本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行安裝施工,測試其運(yùn)行效果。

2.2 運(yùn)行效果

對儲(chǔ)罐10個(gè)工作日的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對應(yīng)的參數(shù)如表1所示。

表1 儲(chǔ)罐的運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)表

由表1可知,在測試的10天時(shí)間內(nèi),液氨儲(chǔ)罐內(nèi)罐罐頂壓力均處于設(shè)置的壓力范圍(5.00～7.50 kPa)內(nèi)。對液氨儲(chǔ)罐的溫度情況進(jìn)行分析可看出,其溫度波動(dòng)幅度相對較小。處于允許溫度范圍(-50.0～-40.0 ℃)內(nèi)。對儲(chǔ)罐冰機(jī)的負(fù)荷情況進(jìn)行分析,其始終穩(wěn)定在130.0 kW·h以內(nèi),最大值僅為128.03 kW·h。這是因?yàn)閮?chǔ)罐自身具有較高的保冷性能,在極大程度上降低了冷量損失。根據(jù)運(yùn)行結(jié)果可以看出,本文設(shè)計(jì)的低溫雙層液氨儲(chǔ)罐現(xiàn)場制作安裝施工工藝具有良好的應(yīng)用效果。

3 結(jié)束語

在液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和安裝過程中,充分考慮溫度和壓力維穩(wěn)問題是極為必要的,其對于保障液氨的穩(wěn)定性,降低儲(chǔ)存風(fēng)險(xiǎn)和儲(chǔ)存成本都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文提出低溫雙層液氨儲(chǔ)罐現(xiàn)場制作安裝施工工藝研究,針對液氨儲(chǔ)罐的應(yīng)用需求,進(jìn)行了對應(yīng)的設(shè)計(jì),并在極大程度上保障了儲(chǔ)罐運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和可靠性。