二氧化碳气瓶充装设备

王公真

(河南郑州轻工业学院,河南,郑州,450007)

二氧化碳气瓶充装设备

王公真

(河南郑州轻工业学院,河南,郑州,450007)

本文讲述了二氧化碳气体性质及二氧化碳气瓶充装系统。

二氧化碳;性质;气瓶;充装

1 引言

二氧化碳的应用,除了众所熟知的碳酸饮料外,工业、农业、商业、医疗、国防等部门无不使用着二氧化碳。二氧化碳和人们日常生活的关系愈来愈加密切。二氧化碳气体的应用大都通过槽罐 (槽车)或气瓶来完成储存或运输,槽罐储运目前真空罐逐渐替代了聚氨酯保温的槽罐,而气瓶在工业生产、生活、商业活动中始终被广泛应用。本文介绍的,就是二氧化碳气瓶的充装系统。

2 二氧化碳性质及应用方式

2.1 二氧化碳性质 二氧化碳又称为碳酸气,也叫碳酸酐或酸酐,无色、无臭、稍有酸味、无毒性的气体,其分子式为CO2,相对分子量为 44.009,在标准状态下,其密度为 1.977kg/m3。二氧化碳能溶于水并部分生产碳酸。对水的溶解度随温度的的升高和压力的降低而减小,熔点为 -56.57℃,沸点为 -78.4℃,临界温度为 31.1℃,临界压力为 7.38MPa。液态二氧化碳,在压力降低时会蒸发膨胀,并吸收周围大量的热而凝成固体——干冰。在二氧化碳气瓶充装过程中,管道内如有干冰形成,会造成管道堵塞从而影响充装。液态二氧化碳的体积膨胀系数较大,在 -5℃～35℃范围内,满量充装的二氧化碳气瓶,温度每升高 1℃,瓶内气体压力升高 314kPa～834kPa不等。因此,过量充装很容易造成气瓶爆炸。二氧化碳无色无臭,密度大于空气,因此,常聚集于低凹之处弥散于生产和应用场所之中,达到一定浓度时有窒息作用。

2.2 二氧化碳储运及应用 二氧化碳的运输,通常采用槽车或气瓶。供气时时通过低温槽罐、汽化器后到应用场所,或者采用汇流排、钢瓶到应用场所。

3 二氧化碳气瓶

二氧化碳气瓶常采用工作压力 20、15、12.5MPa的钢瓶或铝合金瓶,其充装系数如表格所示:

表1 肝纤维化指标治疗前、后对比

备注:12.5MPa的铝制气瓶,国家质量技术监督局给出的充装系数为0.6。气瓶充装前应检查瓶体、阀门、附件完好情况,检查是否经过年检。

气瓶充装量计算:W=FV

W:气瓶的充装质量,kg;F:气瓶的充装系数,kg/L;V:瓶内有效容积,L。

4 二氧化碳充装系统

根据二氧化碳的性质以及储存条件,设计出充装系统如下:

图1 二氧化碳充装系统

各部件选用:

4.1 管道 液态二氧化碳输送管道应采用不锈钢无缝钢管,避免采用碳钢无缝钢管,以避免管道锈蚀,管道的直径根据产量确定,管道壁厚应经过计算,可承受 10MPa以上压力。管道安装时,使用氩弧焊,单面焊接双面成型,焊接完成后,进行吹扫处理,管道外壁应进行聚氨酯发泡保温处理。

4.2 充装泵 可选用输出压力较大的柱塞泵,最大工作压力不低于 10MPa,泵的流量根据产量确定,如装瓶二氧化碳用于食品行业,则柱塞泵的密封应选用聚四氟乙烯盘根,泵工作时,允许少量二氧化碳气体泄漏 (有利于降温)。

4.3 气动球阀 用于自动控制充装时的开关,阀体应选用不锈钢材质,用于食品行业时,该阀门材质应有较好的抗腐蚀性,如 304或 316材质的不锈钢。

4.4 角阀 用于充装前后的管道内气体排放。

4.5 安全阀 弹簧式安全阀,选用工作压力为 10MPa,按规定定期由压力容器检验部门校验。

4.6 电控压力表 显示管道工作压力以及超压报警和急停控制,应按规定定期校验。

4.7 控制系统 气瓶的内气体的充装量由电子秤控制,控制精度高于 20g,可自动去皮,与控制系统联动,控制充装阀门的启闭。控制箱面板应设置急停开关,箱体内设置报警蜂鸣器,系统超压时,可自动报警以及切断泵、关闭急停气动球阀。

5 该系统的使用情况

该系统的设计安装是根据企业的气瓶使用情况而提出的,在此之前的气瓶充装,需要由车辆运至外地进行充装,不仅需要投入人力物力,时间上还无法保证气瓶的及时供应。充装设备建好后,通过锅检所认证,至今已正常使用数年,装瓶量达到四万多瓶,为企业节省了大量的运输和时间成本。

[1]张新建,张兆杰.气瓶充装安全技术.黄河水利出版社

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1003-3467(2010)10-0041-02