一、核心原料與輸送環(huán)節(jié)

二、過濾與雜質(zhì)控制環(huán)節(jié)

（一）過濾的重要性

三、液氮儲存環(huán)節(jié)

• 罐體材質(zhì)：罐體內(nèi)膽采用 06Cr19Ni10 不銹鋼，具備優(yōu)異的低溫耐腐蝕性和韌性，可適應(yīng) - 196℃的低溫環(huán)境；外膽為 Q345R 碳鋼，強度高、成本低，為罐體提供可靠的結(jié)構(gòu)支撐。

• 絕熱設(shè)計：內(nèi)膽與外膽之間抽至 10?3Pa 的高真空度，同時填充絕熱性能的膨脹珍珠巖，大幅降低熱量傳遞，減少液氮蒸發(fā)損耗，保障儲罐長時間穩(wěn)定儲存液氮。

• 支撐與沉降防護：罐底安裝 6 組不銹鋼支撐腿，每組支撐腿與基礎(chǔ)之間墊有 30mm 厚的聚四氟乙烯板，能有效減少地基沉降對罐體的擠壓變形，延長儲罐使用壽命。

• 液位監(jiān)測：儲罐頂部裝有磁翻板液位計，液位顯示精度達 ±5mm，方便現(xiàn)場操作人員直觀查看液位；同時配備雷達液位變送器，可將液位數(shù)據(jù)實時傳輸至中央控制室的監(jiān)控屏幕，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，便于及時調(diào)整液氮輸送量。

四、儲罐壓力控制環(huán)節(jié)

• 安全閥泄壓：當(dāng)外界環(huán)境溫度升高，液氮蒸發(fā)導(dǎo)致罐內(nèi)壓力升至 0.6MPa 時，儲罐頂部的安全閥會自動起跳，釋放的低溫氮氣通過放空管道引至 30m 高的放空筒，避免氮氣在低空積聚引發(fā)安全風(fēng)險。放空管道采用煨彎工藝，無直角彎頭，可減少局部阻力，確保泄壓順暢；管道外壁同樣做保溫處理，防止低溫氮氣導(dǎo)致管道結(jié)霜，影響周圍設(shè)備正常運行。

• 事故警示：某天然氣處理廠曾因安全閥校驗不準(zhǔn)確，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力超升至 0.8MPa，引發(fā)罐體法蘭密封面泄漏，雖經(jīng)緊急降壓處理避免事故擴大，但也警示了安全閥定期精準(zhǔn)校驗的重要性。

• 爆破片備用防護：為防止安全閥失靈導(dǎo)致的超壓風(fēng)險，儲罐還裝有爆破片，其爆破壓力設(shè)定為 0.7MPa。當(dāng)安全閥無法正常泄壓，罐內(nèi)壓力持續(xù)升高至 0.7MPa 時，爆破片會在超壓瞬間破裂，快速釋放壓力，保護罐體安全。爆破片需每年更換一次，更換時必須確保密封面清潔無劃痕，防止更換后出現(xiàn)泄漏。

• 

五、液氮增壓輸送環(huán)節(jié)

• 設(shè)備參數(shù)：采用柱塞式結(jié)構(gòu)，電機功率 75kW，流量可在 20-100m3/h 范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，出口壓力最高可達 2.5MPa，能滿足不同下游用戶的壓力與流量需求。

• 低溫防護設(shè)計：泵體外殼包裹聚氨酯發(fā)泡層，減少冷量損失；軸封采用波紋管機械密封，密封面材質(zhì)為 WC-Co 合金，具備優(yōu)異的低溫密封性和耐磨性，確保在 - 196℃工況下無泄漏。

• 啟動操作規(guī)范：啟動泵前必須進行預(yù)冷，打開泵體上的預(yù)冷閥，讓液氮緩慢流過泵腔，待泵殼溫度降至 - 180℃以下方可啟動電機。若未按規(guī)范預(yù)冷，溫差過大可能導(dǎo)致泵體部件變形，引發(fā)設(shè)備故障。

六、液氮汽化環(huán)節(jié)

• 換熱器參數(shù)：采用 316L 不銹鋼材質(zhì)的釬焊板式結(jié)構(gòu)，單板面積 0.5㎡，總傳熱面積 80㎡，具備高效的傳熱性能；高溫側(cè)通入來自蒸汽管網(wǎng)的 0.8MPa 飽和蒸汽，通過蒸汽冷凝釋放的熱量將液氮加熱至常溫。

• 溫度控制：換熱器進出口管道上裝有溫度傳感器，當(dāng)出口氮氣溫度低于 - 5℃時，蒸汽調(diào)節(jié)閥會自動開大，增加蒸汽供應(yīng)量，確保氮氣汽化。

• 事故案例：某煤化工項目曾因蒸汽壓力波動，導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱不足，汽化不充分的 - 30℃氮氣進入后續(xù)管道，造成法蘭墊片凍裂，引發(fā)氮氣泄漏，凸顯了該環(huán)節(jié)溫度穩(wěn)定控制的重要性。

• 緊急汽化保障：系統(tǒng)還配備緊急汽化器，當(dāng)板式換熱器出現(xiàn)故障，氮氣出口溫度低于 - 10℃時，蒸汽進口閥會關(guān)閉，同時打開旁通閥，讓未充分汽化的氣液混合物進入緊急汽化器。該汽化器為空氣浴式，翅片管總長度達 500m，可利用環(huán)境空氣的熱量將剩余液氮汽化，確保進入下游管道的是干燥的氮氣，避免低溫氣液混合物損壞下游設(shè)備。

七、氮氣緩沖與壓力穩(wěn)定環(huán)節(jié)

• 壓力穩(wěn)定功能：當(dāng)下游用戶用氣量突然增加時，緩沖罐內(nèi)儲存的氮氣可及時補充，將壓力波動控制在 ±0.05MPa 范圍內(nèi)，避免壓力驟降影響用戶生產(chǎn)；罐頂裝有壓力表和壓力變送器，當(dāng)壓力低于 1.8MPa 時，液氮泵會自動提速，增加供氣量；壓力高于 2.0MPa 時，泵會減速或停機，實現(xiàn)壓力自動調(diào)節(jié)。

• 防腐設(shè)計：罐體內(nèi)壁做噴砂除銹處理，去除表面氧化層，然后涂刷環(huán)氧富鋅底漆和面漆，具備優(yōu)異的防腐蝕性能，延長緩沖罐使用壽命。

八、氮氣分配與提純環(huán)節(jié)

• 高純氮支路：一路氮氣經(jīng)過精密過濾器，過濾器內(nèi)裝有活性炭和分子篩，可有效去除氮氣中的水分和油分，使氮氣露點降至 - 70℃，滿足電子行業(yè)對高純氮的嚴(yán)苛需求，保障電子元器件生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量。

• 工業(yè)氮支路：另一路氮氣直接進入總管，輸送至化肥廠的合成氨裝置，作為保護氣使用，防止合成氨過程中原料與產(chǎn)品被氧化，保障生產(chǎn)安全與產(chǎn)品純度。

• 流量計量：兩路管道上均裝有渦街流量計，測量精度為 ±0.5%，可實時計量各用戶的用氣量，并將數(shù)據(jù)上傳至能源管理系統(tǒng)，便于企業(yè)進行能源消耗統(tǒng)計與成本核算。

九、系統(tǒng)安全聯(lián)鎖與防護環(huán)節(jié)

• 液氮泵安全保護：當(dāng)液氮泵的軸承溫度超過 80℃時，會觸發(fā)停機信號，同時自動關(guān)閉泵出口閥，防止泵體干磨導(dǎo)致設(shè)備損壞或引發(fā)火災(zāi)等安全事故。

• 換熱器安全保護：當(dāng)板式換熱器的氮氣出口溫度低于 - 10℃時，除了啟動緊急汽化器外，還會關(guān)閉蒸汽進口閥，避免蒸汽持續(xù)通入造成能源浪費或設(shè)備異常。

• 儲罐液位安全保護：當(dāng)儲罐液位低于 15% 時，中央控制室會發(fā)出低液位報警，提醒操作人員聯(lián)系空分裝置增加液氮產(chǎn)量；液位低于 10% 時，系統(tǒng)會自動關(guān)閉出液閥，優(yōu)先保證空分塔的正常運行，避免空分塔因原料不足引發(fā)連鎖故障。

十、管道布置與防護環(huán)節(jié)

• 布置原則：遵循 “冷上熱下" 的原則，低溫管道盡量架空敷設(shè)，與高溫管道之間保持至少 300mm 的距離，避免高溫管道向低溫管道傳遞熱量，減少液氮蒸發(fā)損耗。

• 支架設(shè)計：低溫管道的支架采用滑動支架，允許管道在低溫下收縮時自由移動，避免管道因熱脹冷縮產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致破裂；支架與管道之間墊有木塊，防止金屬直接接觸產(chǎn)生冷橋效應(yīng)，進一步減少冷量損失。

• 閥門選擇：管道上的閥門均采用低溫球閥，閥芯材質(zhì)為銅合金，具備良好的低溫韌性；密封面為聚四氟乙烯，確保在低溫工況下開關(guān)靈活，泄漏率低于 1×10??Pa?m3/s，保障系統(tǒng)密封性。

十一、系統(tǒng)整體優(yōu)勢與應(yīng)用案例

（一）整體優(yōu)勢

1. 高安全性：從儲罐的安全閥、爆破片雙重超壓防護，到設(shè)備的溫度、壓力聯(lián)鎖保護，再到管道的低溫防護設(shè)計，系統(tǒng)形成了全面的安全保障體系，可有效規(guī)避低溫、高壓環(huán)境下的安全風(fēng)險。

2. 低損耗率：通過儲罐的高真空絕熱、管道的雙重保溫、換熱器的高效傳熱等設(shè)計，大幅減少液氮蒸發(fā)與冷量損失，某大型鋼鐵廠應(yīng)用該系統(tǒng)，液氮損耗率控制在 0.5% 以下，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

3. 高穩(wěn)定性：PLC 系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)流量、壓力，緩沖罐穩(wěn)定壓力，過濾器攔截雜質(zhì)，各環(huán)節(jié)協(xié)同作用，確保氮氣供應(yīng)的流量、壓力、純度穩(wěn)定，滿足下游用戶連續(xù)生產(chǎn)需求。

4. 強適應(yīng)性：液氮泵流量可靈活調(diào)節(jié)，氮氣分為高純氮與工業(yè)氮兩路輸出，能適配電子、化肥、煤化工等不同行業(yè)的需求，應(yīng)用范圍廣泛。

（二）應(yīng)用案例