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[话题讨论] 使用低温气瓶储运液态氧、氨、氩的好处及气瓶包装和使用安全有关问题

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发表于 2008-1-23 08:10:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用低温气瓶储运液态氧、氨、氩的好处及气瓶包装和使用安全有关问题问:从效率和成本来看,使用低温气瓶储运液态氧、氨、氩,比使用钢质气瓶储运气态氧、氨、氩有什么优越性?
答:储运气态氧、氮、氩,一般是采用容积40L的钢质无缝气瓶。这种气瓶的重量约60kg,当充装压力为14.7Mpa时,充装的氧、氮、氩的标准体积为6m3。因氧、氮、氩的标准密度分别为1.429kg/ m3、1.251 kg/ m3、1.784kg/ m3,所以其充装的氧、氮、氩的重量分别为8.574kg、7.506kg、10.704kg。气瓶净重和气体重量之比,分别为6.998、7.994、5.605。由此可见,每运输1kg气体,就要运输5.6~8kg钢铁,运输效率极低。
采用低温气瓶储运液态氧、氮、氩时,由于在标准状态下,液态氧、氮、氩的密度分别为1140kg/ m3、810 kg/ m3、1410 kg/ m3,分别为标准状态下气态密度的797.76倍、647.48倍、790.36倍,或分别为14.7Mpa下20℃时气态氧的142.81倍、气态氮的115.91倍、气态氩的141.49倍。
运输液态氧、氮、氩的低温气瓶的重量与运输的液态气体重量之比更小得多。例如,四川空分设备厂产的可储运147L或168kg液氧的低温气瓶重量只有110kg,其重量与运输的液态气体重量之比仅为0.655,若改用钢质无缝气瓶运输168kg气态氧,则需要容积40L的气瓶20只,其总重量为1200kg,其气瓶重量与瓶内气体重量之比为7.14,后者为前者10.9倍。
从节省运输燃料来看,一只容积175L的低温气瓶,相当于运输气态气体的钢质气瓶20只。若用4t的载重汽车运输,每辆汽车可装载6~8只低温气瓶。若按装载6只计算,相当于每车装载120只钢质气瓶。这相当于运输瓶装气态气体(每辆汽车装载50只)时运输效率的2.4倍。若运距相同,则可节省燃料油50%。
问:二氧化碳气瓶公称工作压力为15Mpa,充装结束时的压力也不过是7~8 Mpa,远低于公称工作压力,为什么强调“严禁超装”,必须按0.6kg/L标准充装?
答:在瓶装气体中属于高压液化气体,其临界温度为31℃,当温度低于31℃时加压即可液化,当温度等于或高于31℃,瓶内液态二氧化碳就转化为气态二氧化碳。
按0.6kg/L标准充装二氧化碳时,在温度接近31℃时,瓶内呈现的压力是气—液共存状态下,
液体界面上的饱和蒸汽压力为7.39Mpa。当温度达到或超过31℃时,则发生液体向气体的相变,瓶内压力不再是二氧化碳饱和蒸汽压的延伸,而是液态二氧化碳大量汽化而骤然上升的压力。此时表征瓶内的压力状况,实质上和永久气体一样。当温度继续升到54℃时,瓶内压力约增至15Mpa,与气瓶公称工作压力相当。由于瓶内二氧化碳具有这些特点,为保证气瓶在充装、储存、运输和使用时的安全,应严格按规定的充装系数进行充装。
气瓶是一个独立的无绝热层的薄壁密闭容器,瓶内二氧化碳的压力不仅与温度有关,而且与充装量有关。气瓶的公称工作压力,对于永久气体气瓶是指20℃时所充装气体的限定充装压力,充装量是以压力计量;对于盛装二氧化碳等高压液化气体的气瓶是指温度为60℃时瓶内气体压力的限定值,充装量是以重量计量。若不按0.6kg/L标准充装,而采取超量充装,瓶内的气相空间相应减小,随着温度的升高,液态二氧化碳的体积相应膨胀,气相空间继续减小,最终造成瓶内“满液”和气相空间消失。
瓶内出现满液现象,其压力不再是饱和蒸汽压,而是液态二氧化碳体积膨胀的胀力。此胀力远大于饱和蒸汽压。液态二氧化碳的体积膨胀系数较大,在-5~35℃范围内,温度每升高1℃,瓶内压力相应升高0.314~0.834Mpa,所以超装很容易使气瓶超压爆炸。
问:英国、日本和韩国规定的气瓶颜色标记比其他国家都简单,不知出于何种考虑?
答:这种简单的规定,原出于英国,日本是沿着英国思路走的,而韩国是沿着日本思路走的,尽管各自规定的颜色不同。
这种简单的规定,是出于下列种种考虑:
1.已知的气体和气体混合物,名目多至几百种,欲想用一种颜色或颜色组合来标示每一种气体,会造成混淆和错判;
2.气瓶被反复地使用,会使涂上的颜色标记磨损、变色或被覆盖;
3.有些人患有色盲,他们无从辨别光谱上所有的颜色;
4.在某些光源,例如荧光灯和汞(气)灯的灯光下,颜色显示不同;
5.供应气体的单位之间,所采用的颜色,往往不一致。
问:当气瓶受到外界火焰威胁时,必须怎样紧急处置?
答:气瓶受到外界火焰威胁时,必须根据火焰对气瓶威胁程度确定救急措施。若火焰尚未波及到气瓶,应全力扑灭火源;若火焰已波及到气瓶或气瓶处于火中,为防止气瓶受热爆炸,在气瓶还未过热之前,必须迅速将气瓶转移到安全场所。从火中抢救气瓶的时间很有限,只有10min左右的时间。如果当时条件不允许,在保证安全距离的前提下,用水带或其它方法喷射大量的水进行冷却。事后,采用适应瓶内气体性质的方法,将被烧过的气瓶中的气体放出,而后把气瓶送至气瓶检验单位进行检验和评定可否继续使用。
如果火焰发自瓶阀或输气管道接头或管阀,在保证不被烧伤的前提下,迅速关闭瓶阀或管道上的流阀门切断气源。如果情况不允许,则必须确保气瓶在受空下燃烧,严防火焰蔓延烧损其它气瓶或设施。
问:溶解气瓶的皮重是指什么说的?
答:溶解乙炔气瓶皮重是指钢瓶、填料、附件(瓶阀、固定式专用瓶帽、易熔合金塞和检验标记环)的质量与丙酮规定充装量之和。
问:气瓶整体或局部被火烧过,怎么样对其进行检验评定?
答:气瓶整体或局部被火烧的情况,大致可分为4种:(1)漆膜烧焦或烧毁;(2)金属烧结;(3)气瓶变形;(4)瓶阀件熔化。
在受检瓶上发现上述(2)、(3)情况时,应把受检瓶评定为报废。如果受检瓶的漆膜仅被烧焦或鼓包而未脱落,则说明未伤及金属,应评定为合格。
在气瓶定期检验中,还会遇到另外两种局部热损伤:(1)在气瓶上进行电焊引弧导致瓶体出现“弧疤”;(2)用电焊或气焊加固松动或脱落的颈圈和底座,焊补漏气的裂缝或孔洞。在检验中,凡发现此类热损伤的气瓶,不论其弧疤大小、深浅和高低;不论其加固或堵漏的焊点大小、焊缝长短和宽窄,都应评定为报废。
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