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对真空绝热压力容器的真空度要求不宜过分放

发布时间:2018-09-22 12:48:46  来源:互联网   阅读:0

对真空绝热压力容器的真空度要求不宜过分放宽

物质在液体状态的密度是气态时密度的800倍左右,所以在液态下储存物质需要的容器容积远远小于在气态下储存需要的容器容积,因此对于氧、氮等临界温度低、难以液化的介质,在液态下储存即便需要采取复杂的深冷绝热工艺,也比在气态下储存更经济。但是由于是“深冷”,这种容器的使用温度与环境温度的差别很大,需要“绝热”效果要特别好,因此需要在这种容器的绝热夹层内始终保持足够的真空度,当真空度低于规定值时,就要再抽一次真空,使绝热效果继续满足使用要求。

2013版《压力容器检验规则》第四十七条将真空绝热压力容器的真空度及日蒸发率测量结果的允许范围放宽到了规定值的2倍

对真空绝热压力容器的真空度要求不宜过分放

,在《压力容器检验规则》释义中说明了放宽到了规定值的2倍的理由:“对于真空绝热压力容器来说,真空性能下降会导致跑冷及正常使用时容器的异常升压,异常升压会造成容器安全阀频繁起跳......”。

对这一解释,我的看法是这样的:安全阀频繁起跳只是容器异常升压后的一种偏于乐观结果,是安全阀没有失灵情况下的结果。安全阀会因为粘连、锈蚀等现象而失灵,失灵后的安全阀在容器超过预定压力时仍不起跳,因此容器在异常升压情况时还有可能出现变形、泄露甚至爆炸等等危害更大的后果。

考虑到有可能出现这种比“造成容器安全阀频繁起跳”危害更大的后果,显然不应该将真空绝热压力容器的真空度及日蒸发率测量结果的允许范围放宽到到规定值的2倍。

释义中还提到:“对于盛装介质使用量较大的容器,即使真空度较差,但因介质不断减少,升压情况并不会太明显,容器安全阀也不会频繁起跳;反之,即使容器真空度较好,但盛装介质使用量较小,容器安全阀也会频繁起跳。”

这里说的“反之,即使容器真空度较好,但盛装介质使用量较小,容器安全阀也会频繁起跳。”还不是最坏的情况,最坏的情况是:容器真空度较差(甚至很差),而盛装介质使用量又较小(甚至很小),容器安全阀又失灵不起跳(甚至超压幅度很大都不起跳)。出现这种情况就很有可能发生变形、泄露甚至爆炸事故了。考虑这种不利的情况,就更不应该将真空绝热压力容器的真空度及日蒸发率测量结果的允许范围放宽到到规定值的2倍了。

释义中还提到“据国外相关文献资料介绍,对真空粉末绝热而言,当真空度由10Pa增加至20Pa时,其真空粉末的热导率增加约15%;对真空粉多层热而言,当真空度由0.2Pa增加至0.4Pa时,其表观热导率增加约20%。可见在一定范围内,真空度数值的增加,不会对深冷绝热容器的绝热性能造成太大的影响。”

然而释义中调研的是经济发展领先一步的广东,全国各地的经济并不是都像广东那样好,各地的真空绝热压力容器盛装介质使用量并不都像广东那样“使用量较大”,有些容器介质使用量很小很小,这恰恰是对真空绝热压力容器安全最不利的。对于这样的容器,即便因真空度的变化仅仅使真空粉末的热导率增加15%,或者使采用真空多层绝热的容器的表观导热系数增加20%,在长时间的积累下(例如几个月没有人买气),仅凭增加的这15%、20%热导率也足以使这些容器从外部吸收到足够的热量使容器内介质温度达到或者接近环境温度,那么即使是在我国最北边的黑龙江省,冬季最冷的季节也只有零下50°C,在这样的温度,如果安全阀不起跳,容器内的压力也会达到几十兆帕,这样大的压力足以让设计压力一般不超过2MPa的真空绝热压力容器失效。如果是在环境温度很高的海南等地,危险就更大了。事实上在笔者所在的内蒙古通辽市的很多真空绝热压力容器,因介质使用量小,使用单位经常人为排放气相介质以降低介质压力,其作用类似于安全阀起跳。显然,将真空绝热压力容器的真空度及日蒸发率测量结果的允许范围放宽的越多,人为向大气排放的介质就越多。因此,仅从经济角度考虑,在真空度不足时补抽一次真空使真空绝热压力容器始终保持足够的真空度,也比因真空度不足而使安全阀频繁起跳更节约成本。因为真空泵本身造价就不高,抽真空又不会耗费太多能源,而通过安全阀排掉或者人为向外排放的低温气体却是耗费大量能源、资金、人力生产出来的,安全阀起跳或者人为向外排放介质造成的损失会比多抽几次真空产生的费用高很多。

所以使真空绝热压力容器始终保持足够的真空度,确保容器不超温超压、安全阀不用起跳不仅对安全有利,同时也更节约生产成本。如果能让使用单位用自备的真空泵抽真空,就更方便了。然而有些真空绝热压力容器的制造单位和气源单位为了经济利益给使用单位采用自备的真空泵抽真空人为设置了障碍,其特制的抽真空接头无法与使用单位的自备真空泵连接,所以一些使用单位只能花费几千元找真空绝热压力容器制造厂家或者气源单位为其真空绝热压力容器的绝热夹层抽真空。也正是因为抽真空的费用太高,使用单位才宁可经常排空泄压,也不花钱找真空绝热压力容器制造厂家或者气源单位为其抽真空。这种做法不仅不利于安全,而且会造成资源的巨大浪费,如果是有毒易燃介质的真空绝热压力容器,还会加剧对环境的污染。所以从全局利益考虑,真空绝热压力容器制造厂家或者气源单位有必要为使用单位用自备抽真空设备给真空绝热压力容器抽真空多创造些便利条件。

综上所述,新规则将真空绝热压力容器的真空度及日蒸发率测量结果的允许范围放宽到规定值的2倍在几个方面都是基于乐观的假设,如安全阀不失灵而在超压时正常起跳,容器盛装介质像广东那样“使用量较大”等等。而现实中则不可能总是这样,为了让真空绝热压力容器在出现安全阀失灵、容器盛装介质使用量很小等不利情况下仍然能够安全运行,不宜将真空绝热压力容器的真空度及日蒸发率测量结果的允许范围放宽到规定值的2倍,应该控制得更严一些。

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