1 、前言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對(duì)用于儲(chǔ)存各種液態(tài)氣體的絕熱低溫儲(chǔ)罐的需求量日益增大，生產(chǎn)廠家對(duì)絕熱低溫儲(chǔ)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(jìn)成了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品壽命的一個(gè)不可忽視的任務(wù)。當(dāng)前，膨脹珍珠巖是一種廣泛運(yùn)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(dǎo)熱系數(shù)低、無(wú)毒和無(wú)污染的保冷隔熱材料。我公司生產(chǎn)的低溫儲(chǔ)罐根據(jù)國(guó)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(jìn)行充填，它的導(dǎo)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(chǔ)罐夾層中充填，在當(dāng)時(shí)成為公司必須解決的技術(shù)問(wèn)題。
2、充填技術(shù)分析
GR605型膨脹珍珠巖作為絕熱低溫儲(chǔ)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(diǎn)在如下幾方面：①夾層充填前必須真空檢漏。在低溫儲(chǔ)罐制造過(guò)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(duì)影響真空壽命的重要指標(biāo)——漏率，相對(duì)來(lái)說(shuō)，漏率越大，真空壽命越短；漏率越小，真空壽命越長(zhǎng)，絕對(duì)不漏的容器是沒(méi)有的。隨著時(shí)間的推移，容器夾層真空度總是呈降低的趨勢(shì)。理論實(shí)驗(yàn)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(dǎo)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(chǔ)存量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)帶來(lái)設(shè)備、人員安全問(wèn)題。此外，充填時(shí)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(shí)密度。從熱傳導(dǎo)方面來(lái)考慮，熱傳導(dǎo)的方式有三種：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。傳導(dǎo)認(rèn)為：真空儲(chǔ)罐的松散密度在30 kg/m3左右為好。但通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在真空儲(chǔ)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(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐認(rèn)為填充后振實(shí)密度在65 kg/m3以上的膨脹珍珠巖保冷效果最好。另外實(shí)踐表明，由于膨脹珍珠巖的振實(shí)密度不夠，低溫儲(chǔ)罐運(yùn)行一段時(shí)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(dǎo)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(jìn)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(guò)大，否則將造成夾層內(nèi)充填的膨脹珍珠巖厚度越來(lái)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(jiàn)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(jī)組（由水環(huán)真空泵與羅茨真空泵組成）連接，它們的運(yùn)行方式為：抽空閥打開(kāi)→開(kāi)啟水環(huán)真空泵進(jìn)行粗抽，當(dāng)抽至表壓8 000 Pa時(shí)（-0.1 Mpa真空表讀數(shù)）關(guān)閉→開(kāi)啟羅茨真空泵進(jìn)行精抽，直至所要達(dá)到的封結(jié)真空度之內(nèi)（YG-F智能熱偶真空計(jì)讀數(shù)），→關(guān)閉抽空閥→關(guān)閉真空泵→停置24小時(shí)，檢查夾層漏率是否在標(biāo)準(zhǔn)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(gè)控制球閥并通過(guò)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(yùn)行的方式：夾層內(nèi)為真空負(fù)壓，當(dāng)打開(kāi)控制球閥時(shí)，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?dú)鈮簩?shí)管路系統(tǒng)：將氮?dú)饩彌_罐連接一截止閥，并通過(guò)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(shí)，通過(guò)氮?dú)饩彌_罐的氮?dú)鈱?duì)被填入容器夾層內(nèi)的膨脹珍珠巖進(jìn)行層層壓實(shí)，以實(shí)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(chǔ)罐夾層中，并保持一定的密度要求（經(jīng)測(cè)算約為原密度的1.7倍比目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)水平稍高），便完成制造低溫儲(chǔ)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(guò)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(chǔ)罐的保冷隔熱的使用效果。近年來(lái)，我公司采用這種真空充填技術(shù)已成功地為近百臺(tái)各種規(guī)格（5～20）m3的絕熱低溫儲(chǔ)罐進(jìn)行了膨脹珍珠巖的充填。
