1 引言
隨著銅冶煉行業(yè)競爭的加劇，冶煉企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，環(huán)保理念也越來越受到人們的重視，各種精密高端的檢測設(shè)備相繼被采用，如直讀光譜儀、X熒光儀、ICP光譜儀、原子吸收光譜儀等，所涉及的這些精密高端的檢測設(shè)備通常需要用到工藝用氣作為載氣、燃?xì)?、助燃?xì)饣虮Ｗo(hù)氣。因檢測設(shè)備工藝用氣具有耗用量小、純度要求高等特點(diǎn)，在以往的設(shè)計中，為方便工藝氣體的使用，通常是將工藝用氣的氣源設(shè)備和管路配置在鄰近檢測設(shè)備的區(qū)域，而沒有考慮工藝用氣對設(shè)備操作人員和電氣線路造成的安全隱患問題。目前關(guān)于檢測設(shè)備工藝用氣管路系統(tǒng)設(shè)計的文獻(xiàn)資料還很少，主要是檢測設(shè)備工藝用氣管路系統(tǒng)沒有得到人們的重視。今后隨著國家對工業(yè)生產(chǎn)中安全問題的重視，檢測設(shè)備工藝用氣管路系統(tǒng)的設(shè)計一定會得到人們的關(guān)注。
本文以廣西某雜銅冶煉廠檢測設(shè)備工藝用氣管路的設(shè)計為例，探討工藝用氣管路的設(shè)計原則和特點(diǎn)，為有色行業(yè)檢測設(shè)備的“氣體管路工程”的設(shè)計提供一定的參考。
2 供氣管路的設(shè)計原則和特點(diǎn)
2.1 供氣管路的設(shè)計原則
雜銅冶煉廠檢測設(shè)備工藝用氣管路的設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。國家標(biāo)準(zhǔn)《特種氣體系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，自燃性、可燃性、毒性、腐蝕性、氧化性、惰性的特殊氣體屬于特種氣體[1]。按照相關(guān)國標(biāo)的要求，特種氣體的氣源設(shè)備和管路的配置應(yīng)該滿足以下要求：
(1)因檢測設(shè)備工藝用氣的種類比較多，作為氣源設(shè)備的氣體鋼瓶、儲氣罐等應(yīng)盡可能集中存儲，但存儲之前應(yīng)考慮所存儲的氣體是否可以兼容，不能兼容的氣體應(yīng)該分類、分開存儲。存儲氬甲烷、乙炔、氬氣和氧氣鋼瓶的儲氣室應(yīng)根據(jù)存儲氣體的性質(zhì)分為可燃性氣體間、惰性氣體間和氧化性氣體間，應(yīng)根據(jù)建筑防火等級的不同，對儲氣室進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可燃性氣體間為甲類、氧化性氣體間為乙類、惰性氣體間為戊類[3]。
(2)為方便氣源設(shè)備的搬運(yùn)和安裝，存儲工藝用氣的儲氣室應(yīng)盡量配置在建筑物的底層，鄰近檢測設(shè)備且處于陰面朝向的單獨(dú)隔間內(nèi)，隔間需考慮一定的卸爆安全距離。存儲可燃性、氧化性、惰性氣體的儲氣室開門應(yīng)向疏散方向開啟，有爆炸危險的儲氣室門窗應(yīng)采用撞擊時不產(chǎn)生火花的材料制作[1]。
(3)存儲工藝用氣的儲氣室應(yīng)按氣體的防爆等級要求，考慮通風(fēng)排氣設(shè)施。
(4)工藝用氣的氣源設(shè)備應(yīng)盡量統(tǒng)一存儲在防爆氣瓶柜內(nèi)，防爆氣瓶柜應(yīng)具有安全防爆、聲光報警、排氣、防滑到等功能。為確保工藝用氣的安全使用，儲氣室內(nèi)還需安裝氣體泄漏報警系統(tǒng)。
(5)工藝用氣管路的材質(zhì)應(yīng)選用管道內(nèi)壁潔凈、光滑，不會被所輸送氣體腐蝕并易于現(xiàn)場加工的材料。
(6)工藝用氣管路從氣源設(shè)備的出口到檢測設(shè)備的用氣終端之間的管路應(yīng)盡可能短。管路施工時，應(yīng)優(yōu)先采用連續(xù)無接口、整根的管路，以減少管路接頭的數(shù)量，盡量避免管路上工藝用氣的泄露。工藝用氣管路在施工過程中，應(yīng)現(xiàn)場確定實(shí)際尺寸后，再將管線實(shí)行分割，以免浪費(fèi)材料，管路上的標(biāo)準(zhǔn)管卡安裝間距不大于1米。
(7)可燃性、氧化性特種氣體管道應(yīng)設(shè)置導(dǎo)出靜電的接地措施 。
(8)工藝氣體鋼瓶上的減壓閥應(yīng)專用且不漏氣。開啟高壓氣瓶時，操作者應(yīng)站在氣瓶出口的側(cè)面，動作要慢以減少氣流摩擦，防止產(chǎn)生靜電。工藝氣體鋼瓶內(nèi)氣體不能全部用盡，應(yīng)保持0.2-1.0MPa的余壓，以備充氣單位檢驗(yàn)取樣時防止其它氣體倒灌。應(yīng)限定氣體鋼瓶的最低使用壓力，因?yàn)樵诟邏合職怏w中的雜質(zhì)可能吸附在氣瓶內(nèi)壁上，而當(dāng)氣瓶壓力下降時，被吸附在內(nèi)壁上的雜質(zhì)會解吸出來污染高純氣體[4]。
(9)工藝用氣氣源設(shè)備和管路的安裝、驗(yàn)收是一項專業(yè)性較強(qiáng)的工作，必須由具有特種氣體管道安裝資質(zhì)的專業(yè)公司來進(jìn)行。
(10)工藝用氣管路在使用前，應(yīng)使用合適的去油脂溶劑清洗管道等部件上的顆粒物、油污、水分等，并采用高純氮?dú)膺M(jìn)行三遍以上的吹掃，以保證管路內(nèi)壁的清潔。吹掃完畢后，應(yīng)采用高純氮?dú)膺M(jìn)行檢漏保壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.15倍，試壓12小時，考慮溫度波動后壓力表讀數(shù)變化小于5%為合格。
(11)易起聚合反應(yīng)的乙炔氣體鋼瓶應(yīng)保證在存儲期限內(nèi)使用[4]。
(12)工藝用氣氣源設(shè)備和管路在使用過程中，為確保操作人員的安全，應(yīng)保證兩個或兩個以上操作人員同時進(jìn)入存儲氣源設(shè)備的儲氣室。工藝用氣氣源設(shè)備和管路在使用過程中應(yīng)定期檢查和維護(hù)。
廣西某雜銅冶煉廠檢測設(shè)備工藝用氣按照國標(biāo)要求統(tǒng)一存儲在儲氣室內(nèi)，采用集中供氣的方式將工藝氣體輸送至各檢測設(shè)備的用氣終端。鑒于冶煉廠檢測設(shè)備工藝用氣管路的特點(diǎn)，下面對工藝用氣管路在設(shè)計過程中的情況做一些介紹。
2.2 供氣管路的特點(diǎn)
廣西某雜銅冶煉廠需要用到工藝用氣的檢測設(shè)備分別是1臺直讀光譜儀、1臺X熒光儀、1臺ICP光譜儀、1臺原子吸收光譜儀、1臺原子熒光光譜儀和1臺高溫管式電阻爐，各檢測設(shè)備用氣情況見表1。檢測室精密高端的檢測設(shè)備采用氬甲烷、乙炔、氬氣和氧氣作為工藝用氣。具體是直讀光譜儀和ICP光譜儀采用高純氬氣作為載氣和背景氣，X熒光儀采用氬甲烷氣作為正比計數(shù)器，原子吸收光譜儀采用乙炔氣作為燃?xì)?，原子熒光光譜儀采用氬氣作為載氣，高溫箱式電阻爐采用氧氣作為助燃?xì)鈁2]，檢測設(shè)備工藝用氣的種類越來越多，管路系統(tǒng)的設(shè)計越來越重要。
表1 檢測設(shè)備用氣情況
雜銅冶煉廠檢測室現(xiàn)場的實(shí)際情況是：(1)檢測室是一棟單獨(dú)的三層建筑物，直讀光譜儀和X熒光儀配置在檢測室的一樓。(2)ICP光譜儀、原子吸收光譜儀、原子熒光光譜儀和高溫管式電阻爐配置在檢測室的二樓。(3)檢測室一樓靠陰面的端頭區(qū)域設(shè)置兩個儲氣室，分別是儲氣室(一)和儲氣室(二)。按工藝用氣分類儲存的原則，儲氣室(一)存儲氬甲烷氣鋼瓶和乙炔氣鋼瓶，儲氣室(二)存儲氬氣和氧氣鋼瓶。各工藝用氣的存儲量一般按一晝夜耗用量的4-5倍進(jìn)行存儲。(4)儲氣室(一)和儲氣室(二)室內(nèi)的工藝用氣鋼瓶存儲在防爆氣瓶柜內(nèi)，室內(nèi)設(shè)置通風(fēng)換氣設(shè)施，防爆氣瓶柜內(nèi)的氣體探頭和通風(fēng)換氣設(shè)施的電氣開關(guān)連鎖，當(dāng)探頭檢測到氣體泄漏時，通風(fēng)換氣設(shè)施的電氣開關(guān)立即開啟，保證通風(fēng)排氣的順利進(jìn)行。
3 供氣管路設(shè)計簡介
3.1 供氣管路系統(tǒng)簡圖
廣西某雜銅冶煉廠檢測設(shè)備工藝用氣氬甲烷氣和乙炔氣供氣管路，氬氣和氧氣供氣管路系統(tǒng)簡圖見圖1、圖2，因甲烷和乙炔屬于易燃易爆氣體，在其輸送管路上增加了回火防止器。
氬甲烷氣(乙炔氣)氣體鋼瓶 → 一級減壓閥 → 輸送管道 → 二級減壓閥 → 球閥 → 回火防止器 → 各工藝用氣終端
圖1 氬甲烷氣和乙炔氣供氣管路系統(tǒng)簡圖
氬氣(氧氣)氣體鋼瓶 → 一級減壓閥 → 輸送管道 → 二級減壓閥 → 球閥→ 各工藝用氣終端
圖2 氬氣和氧氣供氣管路系統(tǒng)簡圖
3.2 供氣管路簡述
氬甲烷氣和乙炔氣氣源設(shè)備分別是氬甲烷氣鋼瓶和乙炔氣鋼瓶，氣體鋼瓶內(nèi)的高壓氣體壓力為0.8-1.0MPa，高壓氣體經(jīng)一級減壓閥減壓到0.3-0.4MPa后由輸送管道輸送至二級減壓閥，經(jīng)二級減壓閥再次減壓到檢測設(shè)備的使用壓力后送至各工藝用氣的終端。為防止檢測設(shè)備點(diǎn)火時對甲烷氣或乙炔氣燃?xì)夤苈废到y(tǒng)中回火現(xiàn)象的發(fā)生，在輸送管上安裝1個回火防止器。為方便管路系統(tǒng)的開啟，在輸送管上安裝1個球閥。
氬氣和氧氣氣源設(shè)備及管路系統(tǒng)與氬甲烷和乙炔氣體的基本相同，唯一不同的是在輸送管路系統(tǒng)末端未安裝回火防止器。
3.3 供氣管路的材料統(tǒng)計表
檢測設(shè)備工藝用氣供氣管路系統(tǒng)主要由氣源設(shè)備(氣體鋼瓶)、一級減壓閥、輸送管路、二級減壓閥、球閥、回火防止器、管卡、監(jiān)控及報警裝置。
檢測設(shè)備氬甲烷、乙炔、氬氣和氧氣供氣管路系統(tǒng)材料統(tǒng)計見表2。
表2 供氣管路系統(tǒng)材料統(tǒng)計
4 結(jié)論及建議
廣西某雜銅冶煉廠檢測設(shè)備工藝用氣管路系統(tǒng)主要有氬甲烷氣、乙炔氣、氬氣和氧氣共四套管路系統(tǒng)，根據(jù)對各管路系統(tǒng)的設(shè)計得出了以下結(jié)論及建議。
對已建設(shè)并存在安全隱患的檢測設(shè)備工藝用氣系統(tǒng)應(yīng)盡量按照相應(yīng)的國標(biāo)及規(guī)范要求進(jìn)行改造和完善。對正在建設(shè)和未建設(shè)的檢測設(shè)備工藝用氣系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的國標(biāo)及規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計和建設(shè)。
[參考文獻(xiàn)]
[1] GB50646-2011，特種氣體系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].
[2] 熊少華.大型銅冶煉廠檢化驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計探討[J].銅業(yè)工程，2011，(5)：91-92.
[3] GB50016-2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].
[4] 駱巨新.分析實(shí)驗(yàn)室裝備手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.63，68.
聲明：
“雜銅冶煉廠檢測設(shè)備工藝用氣管路的設(shè)計” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
994
編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：中國瑞林工程技術(shù)有限公司、江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點(diǎn)贊 0
中冶有色技術(shù)平臺
2024年10月25日 ~ 27日 
