液氨過(guò)濾裝置卸氨后為什么要進(jìn)行降壓或排空操作

1、過(guò)濾器安全綜述

1.1  過(guò)濾器工作特點(diǎn)及分類

1.1.1 過(guò)濾器工作特點(diǎn)

在卸氨完成后，過(guò)濾器是固定式小型盛裝容器，容積130L。其基本工作特點(diǎn)是：

a．工作場(chǎng)所固定、工作條件溫度經(jīng)常變化；

b．介質(zhì)單口進(jìn)出，充裝和使用不同時(shí)進(jìn)行；

c．多次反復(fù)充裝介質(zhì)。

1.1.2 過(guò)濾器**高工作溫度和許用壓力

過(guò)濾器**高工作溫度，指考慮日曬，過(guò)濾器內(nèi)介質(zhì)可能達(dá)到的**高溫度，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為50℃。

過(guò)濾器許用壓力，指保證過(guò)濾器安全，允許過(guò)濾器承受的**高壓力，它應(yīng)不小于過(guò)濾器內(nèi)介質(zhì)溫度為50℃時(shí)的介質(zhì)壓力。液氨在50℃時(shí)2.032MPa,過(guò)濾器設(shè)計(jì)壓力因電廠要求不同分為2.5 MPa和4.0 MPa兩種。

由于電廠氨區(qū)規(guī)定，液氨卸載完后卸載臂（鶴管）液相、氣相一次閥門及后續(xù)二次閥門關(guān)閉。過(guò)濾器一般都安裝在卸載臂液相一次閥和二次閥之間管路上，至下次卸氨周期打開(kāi)卸氨，如果過(guò)濾器及卸載臂系統(tǒng)內(nèi)充滿液氨，期間過(guò)濾器及卸載臂系統(tǒng)，如同充滿液氨的氣瓶

1.1.3氣瓶分類

主要依據(jù)瓶?jī)?nèi)介質(zhì)臨界溫度的不同而分類。臨界溫度是介質(zhì)氣、液相狀態(tài)界限消失，氣化潛熱為零的溫度。介質(zhì)溫度超過(guò)臨界溫度時(shí)僅靠壓縮無(wú)法使其液化。

a. 永久氣體氣瓶：臨界溫度tc<- 10℃的氣體稱作永久氣體，盛裝永久氣體的氣瓶叫永久氣體氣瓶。盛裝氧、氮、空氣、甲烷及氬、氖等氣體的氣瓶均屬此類。

永久氣體在環(huán)境溫度下始終呈氣態(tài)，以較高壓力將其壓縮才能在氣瓶較小容積中儲(chǔ)存較多質(zhì)量，因而這類氣瓶必須有較高的許用壓力，其常用標(biāo)準(zhǔn)壓力系列為15MPa、20MPa及30MPa。

b．高壓液化氣體氣瓶 臨界溫度tc≥- 10℃的氣體稱作液化氣體，液化氣體又分高壓液化氣體和低壓液化氣體兩種。

臨界溫度tc≥-10℃而≤70℃的液化氣體為高壓液化氣體，其氣瓶為高壓液化氣體氣瓶。二氧化碳、氧化亞氮、乙烯、氯化氫等均屬這類氣體。

高壓液化氣體在環(huán)境溫度下可能呈氣液兩相狀態(tài)，也可能完全呈氣態(tài)，因而也要求以較高壓力充裝。其氣瓶標(biāo)準(zhǔn)壓力系列為8MPa、12.5MPa、15MPa及20MPa。

c．低壓液化氣體氣瓶 tc>70℃的液化氣體為低壓液化氣體，其氣瓶為低壓液化氣體氣瓶。液氯、液氨、硫化氫、丙烷、丁烷及液化石油氣等均屬于低壓液化氣體。

在環(huán)境溫度下，低壓液化氣體始終處于氣液兩相共存狀態(tài)，其氣態(tài)的壓力是相應(yīng)溫度下該氣體的飽和蒸氣壓。按**高工作溫度為50℃考慮，所有低壓液化氣體的飽和蒸氣壓均在5MPa以下，所以這類氣體可用低壓氣瓶充裝，其標(biāo)準(zhǔn)壓力系列為1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa、5.0MPa。

1.1.4．溶解氣體氣瓶 專指盛裝乙炔的特殊氣瓶。

2、過(guò)濾器基本結(jié)構(gòu)和主要附件

2.1過(guò)濾器基本結(jié)構(gòu)

2.1.1．由于過(guò)濾器容積較小0.13m³,由底端封頭與中部圓筒體焊接，上封頭與筒體用法蘭連接而成，除下封頭與筒體、法蘭與筒體、上封頭與法蘭三條環(huán)焊縫外，圓筒體還有一縱焊縫。

2.1.2過(guò)濾器筒體底部設(shè)有DN25排污口1個(gè)，筒體側(cè)面設(shè)有DN50的進(jìn)、出口各1個(gè)，筒體上部設(shè)有DN25的氮?dú)饪?個(gè)。

2.2過(guò)濾器主要附件

2.2.1．過(guò)濾器閥門： 是裝置于過(guò)濾器進(jìn)出口管路上，用以控制液氨進(jìn)出過(guò)濾器筒體的閥門。

2.2.2．排污口：是設(shè)置于過(guò)濾器筒體底部并裝置于一個(gè)DN25閥門的出口。

2.2.3．氮?dú)庵脫Q口：是設(shè)置于過(guò)濾器筒體上部并裝置于一個(gè)DN25閥門的進(jìn)口。

2.2.4．過(guò)濾器安全泄壓裝置：根據(jù)TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設(shè)要求

(1) 本規(guī)程適用范圍內(nèi)的壓力容器，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求裝設(shè)超壓泄放裝置 ， 壓力源來(lái)自壓力容器外部，并且得到可靠控制時(shí)，超壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上 ；

(3) 易爆介質(zhì)或者毒性危害程度為極度、高度或者中度危害介質(zhì)的壓力容器 、應(yīng)當(dāng)在安全閥或者爆破片的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點(diǎn)，并且進(jìn)行妥善處理，毒性介質(zhì)不得直接排入大氣。

（4）由于過(guò)濾器壓力源來(lái)自液氨槽車、儲(chǔ)罐及供氨系統(tǒng)，設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，高于國(guó)家相關(guān)規(guī)定液氨**高工作溫度50℃時(shí)**高飽和蒸氣壓2.032MPa，根據(jù)TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設(shè)要求(1)，除電廠技術(shù)要求，過(guò)濾器未設(shè)置（超壓泄放裝置）安全閥，避免TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設(shè)要求(3)之規(guī)定。

3、過(guò)濾器工作狀況

3.1過(guò)濾器在工作狀態(tài)時(shí)，由卸氨壓縮機(jī)抽取液氨儲(chǔ)罐內(nèi)氨氣，壓縮至液氨槽車內(nèi)，使液氨槽車內(nèi)壓力高于液氨儲(chǔ)罐，使液氨經(jīng)由卸氨臂液相、過(guò)濾器進(jìn)入到液氨儲(chǔ)罐，壓力為卸氨壓縮機(jī)**高工作壓力，溫度為即時(shí)環(huán)境溫度，整個(gè)過(guò)程如同對(duì)氣瓶充裝。下面以氣瓶充裝分析過(guò)濾器內(nèi)狀態(tài)。

氣瓶充裝時(shí)的介質(zhì)溫度一般低于其**高工作溫度50℃，必須通過(guò)控制充裝壓力或充裝量，使氣瓶有一定裕度，以確保介質(zhì)升溫至50℃時(shí)壓力不超過(guò)氣瓶許用壓力。

3.2.永久氣體氣瓶的充裝壓力

永久氣體氣瓶的充裝壓力可按下式估算：

p≈poT/To

式中，p——?dú)馄?/span>充裝壓力（絕對(duì)），單位為MPa；

T——?dú)馄砍溲b時(shí)的介質(zhì)溫度，單位為K；

po——?dú)馄康脑S用壓力（絕對(duì)），單位為MPa；

To——?dú)馄?*高工作溫度，To=323K（50℃）；

由于充裝時(shí)的介質(zhì)溫度通常低于50℃，T<To，所以p<po，即充裝壓力低于氣瓶許用壓力。充裝溫度越低，充裝壓力低于氣瓶許用壓力越多。

高壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)

充裝系數(shù)指單位氣瓶容積內(nèi)允許充裝的**大介質(zhì)質(zhì)量，單位為kg/L，以符號(hào)Fd表示。

絕大多數(shù)高壓液化氣體的臨界溫度低于50℃。由于充裝時(shí)的溫度常低于臨界溫度而壓力較高，高壓液化氣體在充裝時(shí)往往呈液態(tài)，瓶?jī)?nèi)壓力是液面之上該氣體的飽和蒸氣壓。而在充裝之后的運(yùn)輸、使用或儲(chǔ)存過(guò)程中，受到環(huán)境溫度的影響，瓶?jī)?nèi)氣體的溫度有可能高于其臨界溫度。

在這種情況下，瓶?jī)?nèi)的液化氣體全部氣化，壓力大幅度升高，瓶?jī)?nèi)狀態(tài)與永久氣體基本相同。

由于充裝時(shí)的飽和蒸氣壓僅與介質(zhì)種類及充裝溫度有關(guān)，而與充裝量及介質(zhì)全部氣化后的瓶?jī)?nèi)壓力無(wú)關(guān)，所以只能通過(guò)控制單位氣瓶容積的充裝質(zhì)量——充裝系數(shù)，進(jìn)而控制全瓶充裝質(zhì)量及瓶?jī)?nèi)介質(zhì)壓力。

高壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)，不應(yīng)大于所裝氣體在50℃及氣瓶許用壓力下的氣相密度。這樣可確保在50℃時(shí)瓶?jī)?nèi)壓力不超過(guò)氣瓶許用壓力。

3.3 低壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)為保證氣瓶在**高工作溫度50℃時(shí)不致滿液（液相滿瓶）超壓，低壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)按下式控制：

Fd≤0.98ρ

式中ρ為低壓液化氣體在60℃時(shí)的液相密度。

3.4 低壓液化氣體氣瓶滿液后的壓力升高實(shí)際充裝低壓液化氣體時(shí)，必須確保單位氣瓶容積中的充裝量不超過(guò)規(guī)定的充裝系數(shù)，否則即為超裝。超裝氣瓶在介質(zhì)溫度達(dá)到50℃之前即出現(xiàn)滿液。出現(xiàn)滿液的溫度由超裝程度決定，超裝的越多，出現(xiàn)滿液的溫度就越低。

由于低壓液化氣體的體積膨脹系數(shù)較大，滿液后如繼續(xù)升溫，介質(zhì)膨脹的體積已無(wú)氣瓶空余容積容納，將造成大幅度的瓶?jī)?nèi)壓力升高。自滿液溫度算起，溫度每升高1℃，瓶?jī)?nèi)壓力大約增加1MPa，從而會(huì)很快導(dǎo)致氣瓶破裂。比如一液氨氣瓶因過(guò)量充裝，在10℃時(shí)滿液，此時(shí)瓶?jī)?nèi)介質(zhì)壓力為0.614MPa，繼續(xù)升溫至20℃時(shí)，瓶?jī)?nèi)壓力增加至10.2MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了氣瓶的許用壓力2MPa，而已接近氣瓶的爆破壓力。

3.5 充裝系數(shù)相關(guān)規(guī)定

3.5.1在AQ/T3017—2008《合成氨生產(chǎn)企業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施指南》中，5.5.4.3，液氨貯槽充裝量禁止超過(guò)貯槽容積的85％。

3.5.2在GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中，6.3.9 液化烴、液氨等儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存系數(shù)不應(yīng)大于0.9。
   3.5.3在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中，第36條，盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量應(yīng)符合下列規(guī)定：1、介質(zhì)為液化氣體含液化石油氣的固定式壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量裝量系數(shù)一般取0.9，對(duì)容器容積經(jīng)實(shí)際測(cè)定者可取大于0.9但不得大于0.95。

3.5.4 在TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中，3.1.13裝量系數(shù)，儲(chǔ)存液化氣體的壓力容器應(yīng)當(dāng)規(guī)定設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量，裝量系數(shù)不得大于0.95。

綜上所述：液氨卸載完畢，對(duì)過(guò)濾器及卸載臂卸進(jìn)行泄壓至“0-0.2”MPa,是保證過(guò)濾器安全的重要方法。

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