1 、前言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，用戶對用于儲存各種液態(tài)氣體的絕熱低溫儲罐的需求量日益增大，生產(chǎn)廠家對絕熱低溫儲罐保冷隔熱材料的選用以及保冷隔熱材料的充填方式的改進成了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品壽命的一個不可忽視的任務(wù)。當前，膨脹珍珠巖是一種廣泛運用于深冷保冷隔熱工程中、有著微孔結(jié)構(gòu)、并具有密度低、導熱系數(shù)低、無毒和無污染的保冷隔熱材料。我公司生產(chǎn)的低溫儲罐根據(jù)國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的膨脹珍珠巖的特性，選用的絕熱保冷材料是GR605型膨脹珍珠巖。這種材料在全封閉的真空條件下進行充填，它的導熱性是常態(tài)下的二十分之一，保冷性能可提高約20倍，是比較理想的保冷隔熱材料。而如何解決膨脹珍珠巖在絕熱低溫儲罐夾層中充填，在當時成為公司必須解決的技術(shù)問題。
2、充填技術(shù)分析
GR605型膨脹珍珠巖作為絕熱低溫儲罐夾層充填的絕熱材料，充填前它的密度以（40～60）kg/m3、顆粒度以（0.15～1.18）mm占70％～90％、含水量≤0.5％顆粒重量為最佳。根據(jù)我們收集的資料及理論分析，充填技術(shù)的重點在如下幾方面：①夾層充填前必須真空檢漏。在低溫儲罐制造過程中，按JB/T9072-1999《固定式真空粉末絕熱低溫液體貯槽》要求，要控制貯槽的封結(jié)真空度。對影響真空壽命的重要指標——漏率，相對來說，漏率越大，真空壽命越短；漏率越小，真空壽命越長，絕對不漏的容器是沒有的。隨著時間的推移，容器夾層真空度總是呈降低的趨勢。理論實驗數(shù)據(jù)顯示真空度降到以下13.3 Pa以下，珍珠巖絕熱層的表現(xiàn)平均導熱系數(shù)明顯升高，從而造成低溫介質(zhì)蒸發(fā)率明顯升高。結(jié)果不僅影響儲存量，嚴重時會帶來設(shè)備、人員安全問題。此外，充填時可利用壓力差將珍珠巖顆粒吸入夾層。②膨脹珍珠巖的振實密度。從熱傳導方面來考慮，熱傳導的方式有三種：傳導、對流、輻射。傳導認為：真空儲罐的松散密度在30 kg/m3左右為好。但通過實踐發(fā)現(xiàn)在真空儲罐的熱損失中，由輻射造成是主要的。為了減少輻射熱損耗，通過實驗和實踐認為填充后振實密度在65 kg/m3以上的膨脹珍珠巖保冷效果最好。另外實踐表明，由于膨脹珍珠巖的振實密度不夠，低溫儲罐運行一段時間后，由于內(nèi)部夾層的膨脹珍珠巖介質(zhì)的顆粒沉降而導致局部位置形成空洞，致使罐內(nèi)的低溫介質(zhì)與外部空氣進行熱交換。③上部充填口與下部抽空口之間距離。上部充填口與下部抽空口之間距離不能過大，否則將造成夾層內(nèi)充填的膨脹珍珠巖厚度越來越大，而下部抽空口的抽空效果不理想，以致于內(nèi)部夾層內(nèi)未充填滿膨脹珍珠巖而形成局部空洞。
3、 解決方案
根據(jù)以上分析，我們采用如下真空填充管路控制系統(tǒng)（見附圖）：①夾層真空檢漏系統(tǒng)：由容器最底部夾層抽空座的出口外接抽空閥與真空泵機組（由水環(huán)真空泵與羅茨真空泵組成）連接，它們的運行方式為：抽空閥打開→開啟水環(huán)真空泵進行粗抽，當抽至表壓8 000 Pa時（-0.1 Mpa真空表讀數(shù)）關(guān)閉→開啟羅茨真空泵進行精抽，直至所要達到的封結(jié)真空度之內(nèi)（YG-F智能熱偶真空計讀數(shù)），→關(guān)閉抽空閥→關(guān)閉真空泵→停置24小時，檢查夾層漏率是否在標準所規(guī)定的范圍內(nèi)。②夾層充填管路系統(tǒng)：將罐裝式珍珠巖填料罐連接一個控制球閥并通過柔性透明鋼絲管連接鋼性管道，最后用真空金屬波紋管與罐體夾層最上端法蘭連接。運行的方式：夾層內(nèi)為真空負壓，當打開控制球閥時，由于兩罐體內(nèi)的壓力差，珍珠巖顆粒將被迅速吸入容器的夾層內(nèi)。③氮氣壓實管路系統(tǒng)：將氮氣緩沖罐連接一截止閥，并通過截止閥管路與夾層充填管路系統(tǒng)形成“＞”連接（在靠近充填口位置），它的作用是，在膨脹珍珠巖被充填的同時，通過氮氣緩沖罐的氮氣對被填入容器夾層內(nèi)的膨脹珍珠巖進行層層壓實，以實現(xiàn)充填材料密度的最大化，此系統(tǒng)最為關(guān)鍵。
4 、結(jié)論
采用上述真空充填技術(shù)將膨脹珍珠巖裝入絕熱低溫儲罐夾層中，并保持一定的密度要求（經(jīng)測算約為原密度的1.7倍比目前國內(nèi)先進技術(shù)水平稍高），便完成制造低溫儲罐容器的關(guān)鍵一步。用此種真空充填技術(shù)能有效的控制膨脹珍珠巖在充填過程中的含水量和污染，不但操作方便快捷，工期有保障，而且真空充填后的膨脹珍珠巖的密度明顯提高。顯著的提高了絕熱低溫儲罐的保冷隔熱的使用效果。近年來，我公司采用這種真空充填技術(shù)已成功地為近百臺各種規(guī)格（5～20）m3的絕熱低溫儲罐進行了膨脹珍珠巖的充填。
