CN202149355U - 液氩储罐纯度自保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液氩储罐纯度自保护装置，其包括：一气源总管，其与氩气管网连接，所述气源总管上沿着氩气的输送方向依次设置有一一级切断阀和一一级减压阀；至少一第一支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端对应设于至少一液氩储罐切断阀处，所述至少一第一支管上沿着氩气的输送方向依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀；一第二支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端与保温层导通，所述第二支管上沿着氩气的输送方向也依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀；至少一第三支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端对应设于至少一液氩泵处，所述至少一第三支管上沿着氩气的输送方向也依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀。

Description

液氩储罐纯度自保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种液氩储存装置，尤其涉及一种保证储罐内液氩纯度的装置。

背景技术

采用低温精馏工艺，从空气中分离出氧、氮、氩产品的制氧机组被称为“空分”，而“液氩系统”则是空分的一个重要组成部分。如图1所示，氩产品在空分10的氩分离系统12中经高纯提取，通过其出口管道上的采样51、52，分别经含氧量分析仪61、含氮量分析仪62检测其纯度合格(即含氧量、含氮量均接近于0ppm)后，以液态形式送入低温液氩储罐20(以下简称为“氩罐”)中储存备用。氩罐20为一密闭容器，工艺上对罐内压力和液位等参数的控制有较为严格的要求。氩罐20内液位根据系统平衡要求进行动态控制。当氩气管网30有系统平衡要求、需要补充时，氩罐20的两个切断阀22打开，液氩经两台液氩泵23增压并输出，其中一路经水浴蒸发器24蒸发为气态氩，而另一路则进入空分10的氩换热器13亦转换为气态氩，两路氩气均被送入管网30，供用户使用；富余的液氩则继续储存备用或直接外销。氩罐20上部为自然气化后的氩气，当罐内压力上升时，紧急状态下，上部氩气将对大气放空；为避免浪费，该系统中设有氩回收装置11，其可将上部氩气再次液化、利用。

继续参见图1，为确保该系统平稳运行，氩罐20及相关设备配备有辅助气源，主要包括氩罐保温层21的吹扫气44、两个切断阀22及其它气动阀门的仪表气43、两个液氩泵23的密封气45等，由空分系统的辅助气源管网接引而来，其介质为氮气42或空气41或二者的混合气。

继续参见图1，理论上，只要从氩分离系统12送出的液氩纯度是合格的，那么，氩罐20以及管网30中氩产品的纯度也应是合格的，且纯度值极为相近。故在现有的系统中，对空分氩分离系统12送出的液氩产品通过采样51、52进行含氧量、含氮量的连续式纯度检测、分析；对管网30的氩气通过采样53仅作含氧量的断续式纯度检测；而对氩罐20则完全不设置含氧量或含氮量纯度分析，但在其底部和顶部分别设有采样预留口54、56，以备异常状况下进行离线采样分析。

但是在生产实践中却发现：液氩从氩分离系统12送出时纯度是合格的，但进入氩罐20储存后却遭到污染、破坏，其纯度严重超标，尤其是含氮量会大幅上升。其后果是：既不能继续蒸发为氩气供应用户，也不能进行液氩外销，更不能进行氩回收利用；只能一边将氩罐20内氩气向大气排放，一边补充来自空分氩分离系统12的合格液氩，逐渐稀释、置换直至纯度合格；如污染源不能被消除，则其纯度将始终无法恢复。由于氩产品是稀有气体，其提取成本高，大量的排放将造成极大的浪费，经济损失巨大。

发明内容

发明人经过分析认为，影响氩罐中液氩纯度的污染源来自辅助气源，主要污染来源有三条：

其一，氩罐的气动阀门仪表气为空、氮混合气。其中，氩罐的两个切断阀执行机构在罐顶部，阀体则在底部，连接二者的阀杆贯穿整个氩罐，阀杆在氩罐顶部的一部分有保护壳，保护壳与氩罐本体焊接，执行机构与阀杆保护壳之间以法兰密封连接。当密封件老化、损坏时，执行机构内的仪表气将穿过密封件、通过阀杆保护壳混入氩罐内，形成污染，造成罐内含氧量、含氮量均超标。

其二，氩罐保温层内通入纯氮气作为吹扫气，其目的是在保温层间形成正压，以防止因罐内低温而形成保温层内负压，外部空气发生倒吸。当氩罐内胆出现破裂、泄漏，吹扫氮气将渗透入氩罐内，形成污染，造成罐内含氮量超标。

其三，与氩罐底部连通的两个液氩泵的密封气为纯氮气，当液氩泵密封组件发生老化、损坏，密封氮气将穿过密封件，通过连通管道混入氩罐内，形成污染，造成罐内含氮量超标。

基于上述分析，本实用新型的目的是提供一种液氩储罐纯度自保护装置，采用该装置可以彻底消除液氩污染源，即使在氩罐破裂、泄漏的情况下，也不会降低所储存的液氩的纯度。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供了一种液氩储罐纯度自保护装置，其设置于一液氩系统上，所述液氩系统包括一液氩储罐，一与液氩储罐连接的氩气管网，一设于所述液氩储罐外围的保温层，至少一液氩储罐切断阀，以及至少一液氩泵；所述液氩储罐纯度自保护装置包括：

一气源总管，其与所述氩气管网连接，所述气源总管上沿着氩气的输送方向依次设置有一一级切断阀和一一级减压阀；

至少一第一支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端对应设于所述至少一液氩储罐切断阀处，作为液氩储罐切断阀仪表气的输送管道，所述至少一第一支管上沿着氩气的输送方向依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀；

一第二支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端与所述保温层导通，作为保温层吹扫气的输送管道，所述第二支管上沿着氩气的输送方向也依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀；

至少一第三支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端对应设于所述至少一液氩泵处，作为液氩泵密封气的输送管道，所述至少一第三支管上沿着氩气的输送方向也依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀。

上述液氩储罐纯度自保护装置将氩气管网中的氩气接入，作为保护气源，通过第一支管、第二支管和第三支管分别输送至液氩储罐切断阀处、保温层和液氩泵处，即仪表气、吹扫气和密封气均为氩气，其取代了原有的氮气或空气，从而防止了液氩的污染。

优选地，所述液氩储罐纯度自保护装置还包括一第四支管，其一端在所述一级切断阀和一级减压阀之间与所述气源总管连接，其另一端设有一盲板，所述第四支管上设有一第四支管切断阀。

优选地，所述第一支管为两根，其分别通向两个液氩储罐切断阀。

优选地，所述第三支管为两根，其分别通向两个液氩泵。

优选地，所述至少一第三支管上还对应设有一流量开关，流量开关用作检测密封气的实际流量，并在密封气流量过低时报警提醒，以防止密封气保护的失效。

优选地，所述第二支管上还设有一流量计，其用于检测吹扫气的实际流量。

优选地，所述液氩储罐纯度自保护装置还包括一检测装置，其包括：

一第一采样管，其一端与所述液氩储罐底部的任意一预留口连接，所述第一采样管上连接有一第一旁通管，所述第一旁通管上设有相应的旁通流量计，所述第一采样管的尾端分为两个支路，分别对应接入一含氧量分析仪和一含氮量分析仪；

一第二采样管，其一端与所述液氩储罐顶部的任意一预留口连接，所述第二采样管上连接有一第二旁通管，所述第二旁通管上设有相应的旁通流量计，所述第二采样管的尾端分为两个支路，分别对应接入所述含氧量分析仪和所述含氮量分析仪。

优选地，所述检测装置还包括：一第三采样管，其一端与所述氩气管网连接，另一端接入所述含氮量分析仪。

由于现有的液氩储罐并不设置有含氧量、含氮量在线纯度分析装置，因此当液氩的纯度被破坏后，并不能被及时侦知，往往会继续蒸发送入氩气管网，进而造成氩气管网输送的氩气纯度超标，而当得到纯度超标信息后再采取补救措施时，其纯度破坏状况已非常严重，生产损失进一步扩大。故本实用新型的优选方案进一步设置了检测装置，以便于实时监测氩产品的质量。

采用本实用新型所述液氩储罐纯度自保护装置可以彻底消除液氩污染源，即使在氩罐破裂、泄漏的情况下，也不会降低所储存的液氩的纯度，从而保证了输出的氩产品的质量，避免了生产损失。

附图说明

以下结合附图和具体实施例来对本实用新型所述的液氩储罐纯度自保护装置做进一步说明。

图1为现有液氩系统的结构示意图。

图2为本实用新型所述液氩储罐纯度自保护装置在一种实施方式中的结构示意图。

图3为本实用新型所述的液氩储罐纯度自保护装置在另一种实施方式中包括的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，在本实施例中液氩储罐纯度自保护装置包括：气源总管31，其与图1中所示的氩气管网30连接，将氩气管网30中的氩气接入气源总管31，气源总管31上沿着氩气的输送方向依次设置有一级切断阀311和一级减压阀312，一级减压阀312将氩气气源从约2300kPa减至约600kPa。第四支管313作为辅助气源的预留口，其一端在一级切断阀311和一级减压阀312之间与气源总管31连接，其另一端设有盲板315，防止氩气泄漏，第四支管313上设置的第四支管切断阀314处于常闭状态。当自氩气管网30输出的氩气气源无法使用时，可使用该第四支管313引入其他气源。两根第一支管32的一端与气源总管31连接，另一端分别对应设于图1中所示的液氩储罐切断阀22处，第一支管32上沿着氩气的输送方向依次设置有二级切断阀321和二级减压阀322，该二级减压阀进一步地将氩气的压力从约600kPa降至约500kPa，作为液氩储罐切断阀仪表气。第二支管33一端与气源总管31连接，其另一端与图1中所示的保温层21导通，第二支管33上沿着氩气的输送方向也依次设置有二级切断阀331、二级减压阀332和流量计333，该二级减压阀332将氩气从约600kPa降至约2kPa作为保温层吹扫气。两根第三支管34的一端与气源总管31连接，其另一端对应设于图1中所示的两个液氩泵23处，第三支管34上沿着氩气的输送方向也依次设置有二级切断阀341、二级减压阀342和流量开关343，该二级减压阀342将氩气的压力从约600kPa降至约500kPa，作为液氩泵密封气，流量开关用作检测密封气的实际流量，当第三支管34中的氩气流量低于预设值时报警提醒，以防止密封气保护的失效。

在本实用新型的另一种实施中，液氩储罐纯度自保护装置除了上述图2显示的各元件之外，还包括如图3所示的检测装置：第一采样管与如图1所示的液氩储罐20底部的任意一个预留口54连接，第一采样管上分路出旁通管543，并安装有对应的旁通流量计544，旁通管544对大气常排放，以加快采样速度并保持采样气新鲜，此外第一采样管在尾端分路为两路支管541和542，其中支管541接入含氧量分析仪61的切换阀611，而支管542则接入含氮量分析仪62的切换阀621(由于原有的液氩系统中就设有含氧量分析仪和含氮量分析仪，故为了与本技术方案中的元件区别，图3中采用虚线表示含氧量分析仪和含氮量分析仪)。第二采样管与如图1所示的液氩储罐20顶部的预留口56连接，其与第一采样管相同，也是先分路出旁通管563，并安装对应的旁通流量计564，旁通管563对大气常排放，然后在第二采样管的尾端分路为两路支管561和562，其中支管561接入含氧量分析仪61的切换阀611，而支管562则接入含氮量分析仪62的切换阀621。此外，本实施例中将原有的来自氩气管网30的采样管53分出1路第三采样管532接入含氮量分析仪62的切换阀621(由于原液氩系统中就设有采样管53，其仅接入到含氧量分析仪61的切换阀611中，故图3中该部分也用虚线表示)。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种液氩储罐纯度自保护装置，其设置于一液氩系统上，所述液氩系统包括一液氩储罐，一与液氩储罐连接的氩气管网，一设于所述液氩储罐外围的保温层，至少一液氩储罐切断阀，以及至少一液氩泵；其特征在于，所述液氩储罐纯度自保护装置包括：

一气源总管，其与所述氩气管网连接，所述气源总管上沿着氩气的输送方向依次设置有一一级切断阀和一一级减压阀；

至少一第一支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端对应设于所述至少一液氩储罐切断阀处，所述至少一第一支管上沿着氩气的输送方向依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀；

一第二支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端与所述保温层导通，所述第二支管上沿着氩气的输送方向也依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀；

至少一第三支管，其一端与所述气源总管连接，其另一端对应设于所述至少一液氩泵处，所述至少一第三支管上沿着氩气的输送方向也依次设置有一二级切断阀和一二级减压阀。

2.如权利要求1所述的液氩储罐纯度自保护装置，其特征在于，还包括一第四支管，其一端在所述一级切断阀和一级减压阀之间与所述气源总管连接，其另一端设有一盲板，所述第四支管上设有一第四支管切断阀。

3.如权利要求1所述的液氩储罐纯度自保护装置，其特征在于，所述第一支管为两根，其分别通向两个液氩储罐切断阀。

4.如权利要求1所述的液氩储罐纯度自保护装置，其特征在于，所述第三支管为两根，其分别通向两个液氩泵。

5.如权利要求1所述的液氩储罐纯度自保护装置，其特征在于，所述至少一第三支管上还对应设有一流量开关。

6.如权利要求1所述的液氩储罐纯度自保护装置，其特征在于，所述第二支管上还设有一流量计。

7.如权利要求1所述的液氩储罐纯度自保护装置，其特征在于，还包括一检测装置，其包括：

一第一采样管，其一端与所述液氩储罐底部的任意一预留口连接，所述第一采样管上连接有一第一旁通管，所述第一旁通管上设有相应的旁通流量计，所述第一采样管的尾端分为两个支路，分别对应接入一含氧量分析仪和一含氮量分析仪；

一第二采样管，其一端与所述液氩储罐顶部的任意一预留口连接，所述第二采样管上连接有一第二旁通管，所述第二旁通管上设有相应的旁通流量计，所述第二采样管的尾端分为两个支路，分别对应接入所述含氧量分析仪和所述含氮量分析仪。

8.如权利要求7所述的液氩储罐纯度自保护装置，其特征在于，所述检测装置还包括：一第三采样管，其一端与所述氩气管网连接，另一端接入所述含氮量分析仪。

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