[分享]低温储罐保冷隔热材料的真空充填技术
1 、前言
随着经济的发展，用户对用于储存各种液态气体的绝热低温储罐的需求量日益增大，生产厂家对绝热低温储罐保冷隔热材料的选用以及保冷隔热材料的充填方式的改进成了保证产品质量、提高产品寿命的一个不可忽视的任务。当前，膨胀珍珠岩是一种广泛运用于深冷保冷隔热工程中、有着微孔结构、并具有密度低、导热系数低、无毒和无污染的保冷隔热材料。我公司生产的低温储罐根据国内各厂家生产的膨胀珍珠岩的特性，选用的绝热保冷材料是GR605型膨胀珍珠岩。这种材料在全封闭的真空条件下进行充填，它的导热性是常态下的二十分之一，保冷性能可提高约20倍，是比较理想的保冷隔热材料。而如何解决膨胀珍珠岩在绝热低温储罐夹层中充填，在当时成为公司必须解决的技术问题。
2、充填技术分析
GR605型膨胀珍珠岩作为绝热低温储罐夹层充填的绝热材料，充填前它的密度以（40～60）kg/m3、颗粒度以（0.15～1.18）mm占70％～90％、含水量≤0.5％颗粒重量为最佳。根据我们收集的资料及理论分析，充填技术的重点在如下几方面：①夹层充填前必须真空检漏。在低温储罐制造过程中，按JB/T9072-1999《固定式真空粉末绝热低温液体贮槽》要求，要控制贮槽的封结真空度。对影响真空寿命的重要指标——漏率，相对来说，漏率越大，真空寿命越短；漏率越小，真空寿命越长，绝对不漏的容器是没有的。随着时间的推移，容器夹层真空度总是呈降低的趋势。理论实验数据显示真空度降到以下13.3 Pa以下，珍珠岩绝热层的表现平均导热系数明显升高，从而造成低温介质蒸发率明显升高。结果不仅影响储存量，严重时会带来设备、人员安全问题。此外，充填时可利用压力差将珍珠岩颗粒吸入夹层。②膨胀珍珠岩的振实密度。从热传导方面来考虑，热传导的方式有三种：传导、对流、辐射。传导认为：真空储罐的松散密度在30 kg/m3左右为好。但通过实践发现在真空储罐的热损失中，由辐射造成是主要的。为了减少辐射热损耗，通过实验和实践认为填充后振实密度在65 kg/m3以上的膨胀珍珠岩保冷效果最好。另外实践表明，由于膨胀珍珠岩的振实密度不够，低温储罐运行一段时间后，由于内部夹层的膨胀珍珠岩介质的颗粒沉降而导致局部位置形成空洞，致使罐内的低温介质与外部空气进行热交换。③上部充填口与下部抽空口之间距离。上部充填口与下部抽空口之间距离不能过大，否则将造成夹层内充填的膨胀珍珠岩厚度越来越大，而下部抽空口的抽空效果不理想，以致于内部夹层内未充填满膨胀珍珠岩而形成局部空洞。
3、 解决方案
根据以上分析，我们采用如下真空填充管路控制系统（见附图）：①夹层真空检漏系统：由容器最底部夹层抽空座的出口外接抽空阀与真空泵机组（由水环真空泵与罗茨真空泵组成）连接，它们的运行方式为：抽空阀打开→开启水环真空泵进行粗抽，当抽至表压8 000 Pa时（-0.1 Mpa真空表读数）关闭→开启罗茨真空泵进行精抽，直至所要达到的封结真空度之内（YG-F智能热偶真空计读数），→关闭抽空阀→关闭真空泵→停置24小时，检查夹层漏率是否在标准所规定的范围内。②夹层充填管路系统：将罐装式珍珠岩填料罐连接一个控制球阀并通过柔性透明钢丝管连接钢性管道，最后用真空金属波纹管与罐体夹层最上端法兰连接。运行的方式：夹层内为真空负压，当打开控制球阀时，由于两罐体内的压力差，珍珠岩颗粒将被迅速吸入容器的夹层内。③氮气压实管路系统：将氮气缓冲罐连接一截止阀，并通过截止阀管路与夹层充填管路系统形成“＞”连接（在靠近充填口位置），它的作用是，在膨胀珍珠岩被充填的同时，通过氮气缓冲罐的氮气对被填入容器夹层内的膨胀珍珠岩进行层层压实，以实现充填材料密度的最大化，此系统最为关键。
4 、结论
采用上述真空充填技术将膨胀珍珠岩装入绝热低温储罐夹层中，并保持一定的密度要求（经测算约为原密度的1.7倍比目前国内先进技术水平稍高），便完成制造低温储罐容器的关键一步。用此种真空充填技术能有效的控制膨胀珍珠岩在充填过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胀珍珠岩的密度明显提高。显著的提高了绝热低温储罐的保冷隔热的使用效果。近年来，我公司采用这种真空充填技术已成功地为近百台各种规格（5～20）m3的绝热低温储罐进行了膨胀珍珠岩的充填。
