专
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
综述
/ 7
低温液体槽车发展的主要技术问题
郁 峰 江镇海 T 7、g-
[艾尔气体产品(南京)有限公司,南京市汉中路 2号叠陵饭店8O5室.zlooo5 5
摘要 文章阐述了低温液体槽车大型化、列车化、高速化的发展趋势,并介绍了国内外在低
温液体槽车的鲍热方式、输液方式及安全性
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
等方面的先进技术,阐明了自己的意见,同时指
出国内厂家与之存在的差距c图 1。
/,)关键词:低温液体 措车 大型化 列车化 高速化 绝热 输液 安全
,) f4液ft设裔一,一,一
近年来,世界各大气体公司竞相进入中国,市 车底 ,改装成 11m 的单车,载重量为12540kg
场上的商品液体供应量也逐年增加。文献 [1:中
列出了上海、江苏、马鞍山在 1999年的低温液体
资源;其中,液氧为1076—1240t/d,液氟为 6O4~
752t/d,液氩为 384t/d。另外,对于用气大户,采
用液体汽化直接供气是必然的发展趋势。
从理论上分析.临界温度大于 5O℃的气体如
需槽车以液体方式运输,槽罐都应包覆保冷层,在
广义上,这类槽车都是低温液体槽车。近年来,由
于市场的需要,各种低温液体槽车不断涌现,除了
贮运液氮 、液氧 、液氩外.还贮运液态二氧化碳 、
液态乙烯、液态甲烷、液氯等各种介质 现今,国
内约有槽车制造商 l7家,大多数产量较低,技术
水平与国外制造商相比存在一定的差距。本文拟从
技术角度出发探讨低温液体槽车技术发展中的几个
问题。
1 措车向大型化、列车化发展
改革开放以来,中国的道路运输条件得到很大
改善,高速公路、高等级公路在公路总里程中所占
的比例不断提高,这给槽车的大型化发展创造了必
要条件 由于贮运介质的特殊性,低温液体槽车一
般满载送液,空车返回,运输效率≤50%,与普通
运输车辆相比效率偏低。因此,提高运输效率,降
低吨公里成本是用户的迫切需要。
如果采用半挂车运输低温液体,其一次运载的
液体重量大大高于单车。例如,STYER1491系列挂
(LO2);而拖挂 2(】 挂车时,载重量为 22800kg
(LO:)。但是,汽车的耗油量井未随着载重量的增
加而成比例增加,汽车列车的耗油量与同功率的单
车相比增加量不多,因此半挂低温液体槽车的吨公
里成本远小于单车。采用二类汽车底盘改装单车式
槽车,由于受底盘载重量和整车几何尺寸的限制
(长度≤12m),罐体的容积不大;而采用半挂汽车
列车,其长度的限制为≤16.5m,可以设计大容量
槽车。另外,采用半挂车运输可以提高运输效率已
成为共识,欧美国家中半挂列车占运输车辆中的比
例远高于中国。因此,低温液体槽车向大型化、列
车化发展是必然的趋势。
美国空气化工产品公司在中国的空分厂使用了
数台大型半挂低温液体槽车,最大的槽车水容积达
到26m 。这些槽车均采用半挂承载式结构、多层
缠绕绝热、泵送液体,罐体结构轻巧,装车高度
低,装备重量轻,具有很高的技术水准。
近几年来,国内的槽车制造商亦开始研制半挂
槽车,容积多为 l5—2(】 ,采用承载或 非承载式
结构,真空粉末绝热,技术水平与进口罐车相比存
在较大差距。
2 措车的运行速度向高速化发展
低温液体槽车由于结构上具有一定的特殊性,
例如多数采用双层罐体和绝热支撑,且对绝热支撑
的要求是既要减少热传递又要保证必要的强度,罐
郁 峙.男,1994年毕业于南京化工大学化工机械系.1994—1999年在南京晨光集团公司设计所从事低温液体贮运
设备的设计工作;现受聘于艾筇气体产品 (南京)有限公司
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郁 峰 江镇海:低韫{馥体槽车发展的主要拉术问题 专题综述
体结构较复杂。另外,低温液体槽车的贮运介质具
有很大的危险性。因此,对低温液体槽车进行限速
行驶是必要的。JB/T 6898---93《低温液体贮运设
备使用安全
规则
编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf
》中规定:贮运介质的槽车最高时
速≤50km/h,转弯时速 ≤20km/h。现在,这个规
定已明显不适应实际使用需要。因此,JB 6898—
1997《低温液体贮运设备使用安全规则》将上述规
定修改为:贮运介质的槽车最高时速在一级公路上
~60km/h,二 一三级公路上为 30~50km/h,在高
速公路上宜低速行驶,应避免紧急制动,严防撞
击。此规则对槽车在高速公路上的限速无明确规
定,但由于高速公路路况好,运输车辆的平均速度
高,因此,低温液体槽车在高速公路上的平均时速
普遍较高,为 70—90km/h。
提高槽车的运行速度可以提高运输效率,加以
高速公路和高等级公路的建设在我国蓬勃发展,因
此低温液体槽车有高速化发展的趋势。这对槽车的
质量提出了更高的要求,具体表现为:底盘的可靠
性、整车的动力性、横向稳定性、制动性能、绝热
支撑的强度等。
为了使低温液体槽车适应高速行驶的需要,下
面几点需要考虑 :
(1)选择性能可靠的汽车底盘和牵引车,轴载
和牵引座的负荷低于许用值。
(2)宜使用适合高速行驶的子午线轮胎。
(3)改装后保证整车的动力性能,半挂槽车的
比功率宜在 5.88~6.22kW/t之间,并尽力提高牵
引车驱动桥的附着重量.4 x 2型牵引车的附着重
量≥32%的列车总重量,6×4型牵引车的附着重
量≥40%的列车总重量。
(4)尽量降低整车高度和质(重)心高度.提高
槽车的横向稳定性。
(5)保证槽车的制动性能,半挂槽车应采用双
管路制动系统。制动时,挂车应先于牵引车制动,
以防止列车紧急制动时出现失去转向和折角。
(6)双层罐体间的绝热支撑,应能承受高速行
驶紧急制动时的冲击载荷。
总之,随着我国公路条件的不断改善,运输车
辆的平均行驶速度会有较大的提高,研究适合高速
公路行驶的低温液体槽车对于槽车制造商和使用者
注:带 “** 者为审阅者加上的内容。
有较大的实际意义。
3 槽车绝热方式的发展
槽车的绝热方式有许多种,例如真空粉末、真
空多层、聚氨酯发泡等。应根据贮运介质的品种选
择合适的保冷型式,选择的原则是绝热可靠,施工
工艺简单。例如:液态乙烯、液态二氧化碳一可
用真空粉末和聚氨酯发泡,液氢、液氦一 使用真
空多层等。
由于真空粉末绝热具有真空度要求不高、工艺
简单、绝热效果较好的特点,对于贮运液氧、液
氮、液氩的槽车,国内槽车制造商普遍选用真空粉
末绝热,因此在真空粉末绝热制造工艺上具有较丰
富的经验。
真空多层绝热主要用于液氢、液氦一槽车和
贮槽,在其它低温液体贮运设备上使用不多。
美国空气化工产品公司在中国的空分厂使用的
低温液体槽车 (贮运 LN 、LO:、I|Ar)都采用了真
空多层绝热,而不是真空粉末绝热 该种槽车对真
空度的要求较高,但经过实际使用证明,真空度可
以维持,日蒸发率比采用真空粉末绝热的槽车低,
使用效果较好。
在制造工艺成熟的前提下,真空多层绝热与真
空粉末绝热相比具有以下优点:
(1)真空多层绝热的夹层厚度约为 ]00ram,而
真空粉末绝热的夹层厚度需 200mm。因此,对于相
同容级的外壳,真空多层绝热槽车的内容器的容积
比真空粉末绝热槽车的内容器容积大约 27%。这
样,可以在不改变槽车外形尺寸的前提下,提供更
大的载液容积。
(2)对于大型半挂槽车而言,由于夹层空间较
大,粉末的重量也相应增大,从而增加了槽车的装
备重量,降低载液重量。例如:20m 的半挂槽车
采用真空粉末绝热时.粉末的重量将近 1.8t;而采
用真空多层绝热时,重量仅约200kg 因此,采用
真空多层绝热可以降低槽车的装备重量。
(3)采用真空多层绝热可以避免因槽车运动产
生的保冷层绝热材料沉降。真空多层绝热比真空粉
末绝热的施工难度大,但在解决了制造工艺难题、
适合批量生产后.相信其不仅在液氢槽车上,在贮
运液氧、液氮、液氩、液态甲烷、液态乙烯等深冷
深冷技术 2000年第 1期 7
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专题综述 郁 峰 江镇海:低温液体槽车发展的主要拄术问题
介质方面也具有较好的发展前景。
4 槽车输液方式的发展
低温液体槽车的输液方式有两种:压力传送
(自增压输液)和泵送液体。
4.1 压力传送
所谓压力传送是利用蒸发器汽化低温介质返回
贮罐增压,借助压差挤压出低温液体。这种输液方
式较简单,只需装配简单的管路和阀门,在国产槽
车中应用较多。
这种输液方式的缺点是:
①转注时间长。低温液体槽车一般有 0.8MPa
和 1.6MPa两种压力规格,如果固定贮槽带压操作,
即使选用 1.6MPa的高压槽车,转注压差也有限,
导致转注流量降低。况且由于槽车空间的限制,蒸
发器的换热面积有限,1.6MPa的高压槽车经常出
现增压慢、罐内压力下降过快的情况。总之,转注
时间长是采用压力传送经常出现的问题,给槽车的
使用单位造成了很多麻烦。
②罐体设计压力高,槽车空载重量大,载液重
量与整车重量的比例 (重量利用系数)下降,导致
运输效率降低。由于低温液体用户普遍要求带压充
装液体以减少损失,为了增加转注流量,提高罐体
的设计压力是唯一的方法 因此,目前槽车的设计
压力有增加的趋势,这使罐体重量增加,从而降低
了槽车的重量利用系数。例如,STYER1491底盘改
装的 11m 槽车 (1.6MPa),其空重约为 17000kg,
载液量为 8910kg(LN.),重量利用系数仅为0.52,
运输过程都是重车往返,运输效率较低。
4.2 泵送液体
鉴于采用压力传送有以上所提及的缺点,槽车
运用泵送液体是较好的方法。这种输液方式采用配
置于车上的离心式低温液体泵泵送液体。
这种输液方式的优点是:
①转注流量大,转注时间短 例如美国低温集
团 (ACD.INc)的AC 30型离心泵的流量范围是
3600~204000L/h,这缩短了转注时间。
②泵后压力高,可以适应各种压力规格的贮
槽。上面所提及的离心泵,其最大出口压力达到
3.45MPa,有能力做到客户贮槽带压工作时的大流
量转注。
③泵前压力 (NPSH.)要求低,无需消耗大量
的液体进行增压。
④泵前压力 (NPSH)要求低,因此,槽车罐
体的最高工作压力和设计压力低,槽车的装备重量
轻,重量利用系数和运输效率高。例如,美国空气
化工产品公司在中国的空分厂使用的 7000加仑半
挂低温液体槽车运用了泵送技术,其最高工作压力
仅为45Psi(绝压,约 316kPa),整车空重约 17000kg
(含牵引车),载液量为 19660(kg、LNa),重量利用系
数达到了 1.16,运输效率较高。
由于槽车采用泵送液体具有以上所述的优点,
虽然整车造价高,结构较复杂;而且使用低温液体泵
时存在合理预冷和防止气蚀的问题,因此对使用者
的技术要求较高,但其代表了槽车输液方式的发展
趋势。
5 槽车的安全性设计
低温液体槽车贮存的是深冷液化气体,且有些
介质是易燃或助燃的,因此低温液体槽车的安全性
设计至关重要,不安全的设计会带来严重的后果。
保证槽车安全有以下两个方面:防止超压;清除燃烧
的可能性(禁火、禁油、消除静电)。
防止槽车超压的手段主要有设置安全阀、爆破
片等超压泄放装置。但在处理深冷液体的领域,有
一 定的特殊性,例如:材料与低温液体的相容性和安
全阀的冻结问题等。参考文献[2]中论述:“气体制
造企业多年来的经验确定,所有的客户贮罐必须有
两套安全在线安装的双路系统。这种系统还安装一
个转换阀,当其中一路安全阀需要更换或检修时,转
换阀转换到另一路上,而不妨碍生产,并维持最少一
套安全系统在线使用。事故分析报告显示只装有单
一 安全阀系统的事故率极高,所以,双路系统被广泛
采用。低温液体槽车也有类似设计”。为了防止超
压和便于维修,低温液体槽车采用双路安全系统是
非常必要的。系统中的转换阀(三通球阀)可以防止
应误操作引起的安全阀失去作用。在安全阀下设置
截止阀,即使加上铅封,也已被实际发生的事故证明
是不安全的。在槽车的气相管线上不设置转换阀而
直接安装安全阀,由于不便于检修,也是不合适的。
在深冷系统中安全阀由于冻结而不能及时开启
所造成的危险应引起重视。安全阀冻结大多由于阀
门内漏、低温介质不断通过阀体而造成,这可以通过
目视检查安全阀是否结冰或结霜而判断,如果出现
· 8· 深冷技术 2000年第 1期
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冻结情况应及时拆下安全阀排除内漏故障
一 般情况下,低温液体槽车设置双重安全保护
系统已经十分安全。在工业气体生产领域具有丰富
经验的美国空气制品与化工产品公司(AeCI)出于对
贮运安全的重视,在其使用的槽车上除了安全阀和
爆破片,还设置了公路运输泄放阀(见图 1)。所谓
公路运输泄放阀就是在槽车的气相管路上设置一个
降压调节阀(Ec0N0MIzER),作为第一道安全保护
系统,该阀的卸放压力远小于罐体的最高工作压力
和安全阀起跳压力,仅在槽车运输时与气相空间相
通;罐车输液时,用截止阀隔离降压调节阀,其不起
作用。
围 1 公路运输泄放 阀示意图
在低工作压力、泵送低温液体槽车上设置公路
运输泄放阀有以下优点:
①公路运输时罐内压力低,降低了由静压力引
起的壳体应力,有利于罐体的安全保护。
②公路运输时如果压力增高,降压调节阀先缓
慢开启以降低压力,防止因安全阀起跳压力低而造
成介质的突然大流量卸放.既提高了安全性,又节约
了介质。
原劳动部颁发的《液化气体汽车罐车安全监察
规程》中规定充装易燃介质的罐车,在罐体的液相
管、气相管出口处应设置紧急切断装置。因此,充装
液态乙烯、液态甲烷的槽车应按照规定设置低温型
紧急切断阀。低温型紧急切断阀一般为气动的球阀
或截止阀,通气开启,放气截止;阀上气缸设置了易
熔台金,外界起火燃烧温度达到 7O℃时,易熔塞熔
化,阀门放气截止将易燃物与外界隔离。液压控制
的紧急切断阀,由于液压油在低温下凝固,一般不能
用于低温液体槽车。对于液氧、液氮、液氩槽车,目
※
前国内的
标准
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规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
没有强制规定设置紧急切断阀,
但国外进 口的此类槽车有在液相设置紧急切断阀的
先例,因此,国产低温液体槽车是否需设置紧急切断
阀值得研究和关注。
6 结论及建议
(1)低温液体槽车向大型化、列车化、高速化发
展是必然的趋势,这对槽车整车的动力性、稳定性、
底盘的可靠性、制动性能、绝热支撑的强度等提出了
更高的要求。
(2)低温液体槽车采用离心泵输送液体具有转
注流量大、转注时间短、泵后压力高、槽车操作压力
低、整车重量轻的优点,虽然结构较复杂、对操作者
的技术水平要求高,但这代表了低温液体槽车输液
方式的发展趋势,应引起国内槽车制造行业的重视,
积极向国外先进水平靠拢。
(3)低温液体槽车的安全性设计至关重要,除了
设置双路安全系统外,在低压力槽车上设置公路运
输泄放阀,可以有效地防止因安全阀起跳压力低而
造成的突然的大流量泄放,既有利于罐体的安全保
护,又可节约介质,值得国内同行借鉴学习。
(4)采用低温液体汽化直接供气符台我国的国
情,是必然的技术发展趋势。由此,低温液体槽车的
数量将大量增加,这是我国低温液体槽车事业进一
步发展的内在动力。目前,国内的低温液体槽车制
造厂家较多,但在技术水平上与国外厂商相比存在
一 定的差距,特别是在安全性设计和大型半挂低温
液体槽车设计方面缺乏足够的经验,有些产品可以
使用,但设计不尽合理精细,有的甚至存在安全隐
患。为了适应激烈竞争的市场,国内制造商迫切需
要提高设计和制造水平,以推动我国低温液体槽车
制造事业的发展。
参 考 文 献
1 庄胜强 江苏省气体分离与液化的现状及展望.杭州制氧
机研究所空分总同第十一次垒同大会暨学术交流会,河
北承德 ,1998
2 薛诺被.关于探冷系统的安全问题.杭州制氧机研究所空
分总同第十一次全同大会暨学术交流会,河北承德,1998
3 劳动部.演化气体汽车罐车安全监察规程
※ ※
新千年、新世纪、新面貌、新起点
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深冷技术 2000年第 1期 9
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