CN104565803A - 珍珠岩填充装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种珍珠岩填充装置，包括：容置罐、储罐、以及热氮气产生装置；其中，所述容置罐与所述储罐相连，用于将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中；所述热氮气产生装置与所述容置罐相连，用于在将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中之前，用热氮气对所述容置罐内的珍珠岩进行烘干。本发明提供的珍珠岩填充装置，包括容置罐、储罐、以及热氮气产生装置，在将珍珠岩填充至储罐夹层之前，用热氮气对容置罐内的珍珠岩进行脱水、烘干，有效减少了珍珠岩的含水量，能够缩短储罐夹层抽真空的时间，并且储罐在使用过程中，由于夹层内的水汽含量较小，储罐夹层内的真空度能够维持较长时间，提高了储罐的真空寿命。
Description
技术领域
本发明涉及低温储罐制造技术，尤其涉及一种珍珠岩填充装置。
背景技术
珍珠岩作为低温粉末绝热储罐夹层中填充的绝热材料，由于具有表观密度轻、导热系数低、化学稳定性好、使用温度范围广、无毒无味等特点，因而广泛应用于空气分离设备冷箱、低温液体容器等装置。
目前，低温储罐的夹层上均留有填充口，在对储罐夹层进行填充之前，首先将袋装的珍珠岩置入一容置罐中，然后通过连接管路将容置罐中的珍珠岩输送到储罐夹层中，将储罐夹层填满后，再对储罐夹层抽真空，真空度抽到5Pa以内，即可以得到具有珍珠岩填充夹层的低温储罐。
现有技术的不足之处在于，在珍珠岩填充到储罐夹层后，对储罐夹层抽真空需要的时间较长，并且，在储罐使用过程中，夹层内的真空度难以维持，储罐真空寿命较短。
发明内容
本发明提供一种珍珠岩填充装置，用于解决现有技术中储罐夹层的真空度难以维持、储罐真空寿命较短的技术问题。
本发明提供一种珍珠岩填充装置，包括：容置罐、储罐、以及热氮气产生装置；
其中，所述容置罐与所述储罐相连，用于将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中；
所述热氮气产生装置与所述容置罐相连，用于在将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中之前，用热氮气对所述容置罐内的珍珠岩进行烘干。
进一步地，所述热氮气产生装置包括液氮罐、汽化器和加热炉；
其中，所述汽化器与所述液氮罐相连，用于对所述液氮罐内的液氮进行汽化，生成氮气；
所述加热炉与所述汽化器相连，用于对所述氮气进行加热，生成热氮气。
进一步地，所述汽化器和所述加热炉通过减压器相连，所述减压器用于调节所述氮气的压强。
进一步地，所述容置罐的底部设置有氮气入口，顶部设置有氮气出口，所述氮气入口与所述热氮气产生装置相连。
进一步地，所述珍珠岩填充装置还包括：第一水环泵；
所述第一水环泵与所述储罐夹层相连，用于在将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中之前，对所述储罐夹层抽真空。
进一步地，所述氮气产生装置与所述储罐相连，用于在利用第一水环泵对所述储罐夹层抽真空之前，将压强大于大气压强的热氮气压入储罐夹层。
进一步地，所述珍珠岩填充装置还包括：分别与所述容置罐相连的料斗和第二水环泵；
所述料斗用于向所述容置罐内填充珍珠岩；
所述第二水环泵用于在向所述容置罐内填充珍珠岩的同时，对所述容置罐抽真空。
进一步地，所述珍珠岩填充装置还包括：罗茨泵，用于在将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中之后，对所述储罐夹层抽真空。
进一步地，所述珍珠岩填充装置还包括：热风机组，用于对所述储罐内罐进行加热。
进一步地，所述珍珠岩填充装置还包括：震动泵，用于将储罐夹层内的珍珠岩震散。
本发明提供的珍珠岩填充装置，包括容置罐、储罐、以及热氮气产生装置，在将珍珠岩填充至储罐的夹层之前，用热氮气对容置罐内的珍珠岩进行脱水、烘干，有效减少了珍珠岩的含水量，能够缩短储罐夹层抽真空的时间，并且储罐在使用过程中，由于夹层内的水汽含量较小，储罐夹层内的真空度能够维持较长时间，提高了储罐的真空寿命。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的珍珠岩填充装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的珍珠岩填充装置的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的珍珠岩填充方法的流程图；
图4为本发明实施例四提供的珍珠岩填充方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的珍珠岩填充装置的结构示意图。如图1所示，本实施中的珍珠岩填充装置，可以包括：容置罐1、储罐2、以及热氮气产生装置3；
其中，容置罐1与储罐2相连，用于将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中；
热氮气产生装置3与容置罐1相连，用于在将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中之前，用热氮气对容置罐1内的珍珠岩进行烘干。
具体地，容置罐1可以为具有一定容积的密封罐体，例如砂罐等，容置罐1用于储存、加热珍珠岩，珍珠岩具体可以为珠光砂，容置罐1的顶部和底部可以分别设置有加砂口和出砂口，珍珠岩可以经由加砂口进入容置罐1。本领域中常用的容置罐1有卧式和立式两种，如果选用卧式容置罐，则在向储罐2的夹层填充珍珠岩时，容置罐的罐体底部会有一部分珍珠岩难以被吸入储罐夹层，因此可以采用立式容置罐，避免珍珠岩浪费。
在实际应用中，可以根据储罐2的夹层的容积来相应地确定容置罐1的容积，例如，LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)储罐的夹层空间约为32m3,按照珍珠岩填充容积与夹层容积之比为(1.7～1.9)：1计算，容置罐1的容积应大于60.8m3，例如，可以选择容积为70m3的容置罐，或分为两个35m3容置罐储存。
容置罐1的底部可以设置有氮气入口，顶部可以设置有氮气出口，热氮气产生装置3生成的热氮气由底部的氮气入口进入容置罐1，对容置罐1中的珍珠岩进行脱水、烘干。袋装珍珠岩在包装、运输过程中含水量会增加，容易结块，并且吸附了大量的不凝性气体，如果直接将珍珠岩置入储罐2的夹层内，则在储罐2使用过程中，由于珍珠岩内的水和气体不断释放，储罐2夹层内的真空度难以维持，导致储罐2真空寿命较短。用热氮气对容置罐1内的珍珠岩进行复热、干燥,能够有效减小珍珠岩的含水量，并且置换出珍珠岩内吸附的不凝性气体。
储罐为用于存放气态或液态的各种化学物质的容器，本实施例中的储罐可以是移动储罐，也可以是固定储罐，储罐2的夹层上可以开设有填充口，容置罐1的出砂口与储罐2的填充口相连，容置罐1中的珍珠岩在经热氮气烘干之后，被输送至储罐2的夹层中。待储罐2的夹层填满后，再对储罐2的夹层抽真空即可。
本实施例提供的珍珠岩填充装置，包括容置罐1、储罐2、以及热氮气产生装置3，在将珍珠岩填充至储罐2的夹层之前，用热氮气对容置罐1内的珍珠岩进行脱水、烘干，有效减少了珍珠岩的含水量，能够缩短储罐2夹层抽真空的时间，并且储罐2在使用过程中，由于夹层内的水汽含量较小，储罐2夹层内的真空度能够维持较长时间，提高了储罐2的真空寿命。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的珍珠岩填充装置的结构示意图。如图2所示，本实施中的珍珠岩填充装置，可以包括：容置罐1、储罐2、热氮气产生装置3、第一水环泵4、料斗5、第二水环泵6和罗茨泵7；
其中，容置罐1与储罐2相连，用于将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中。
具体地，对储罐2夹层的填充可以分为前期填充和后期填充两部分。其中前期填充可以包括：
步骤a、利用第一水环泵4对储罐2夹层抽真空，持续第一预设时间；
步骤b、将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层，持续第二预设时间；
重复步骤a和步骤b，直至储罐2夹层中的珍珠岩的量达到第一预设阈值。
其中，第一预设时间和第二预设时间可以根据实际情况来确定，例如，可以每次抽真空30分钟后填充珍珠岩100秒。储罐2夹层上可以设置有多个填充口，对每个填充口填充一定次数后，换下一个填充口进行填充，能够更快速地将储罐2夹层填满填实。
当储罐2夹层中的珍珠岩的量达到第一预设阈值时，前期填充完成。第一预设阈值可以根据储罐2夹层的容积来计算，可以是储罐2夹层容积的一定倍数例如1.9倍左右。
后期填充可以包括：
在储罐2夹层中的珍珠岩的量达到第一预设阈值后，重复步骤c至步骤d，直至储罐2夹层中的珍珠岩的量达到第二预设阈值：
步骤c、将压强大于大气压强的热氮气压入储罐2夹层，持续第三预设时间，以使储罐2夹层中的珍珠岩被压实；
步骤d、对储罐2夹层抽真空，持续第四预设时间；
步骤e、将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层，持续第五预设时间。
其中，步骤d和步骤e与前期填充的步骤a和步骤b类似，因此，后期填充与前期填充的主要区别在于，在对储罐2夹层抽真空之前，首先用热氮气压入储罐2夹层中，将夹层内的珍珠岩压实。热氮气的压强应大于大气压强，优选为0.4MPa。
第三预设时间、第四预设时间和第五预设时间可以根据实际情况来确定，例如，可以热氮气压入储罐2夹层持续10秒后，抽真空30分钟，然后填充珍珠岩70秒。反复数次后，当储罐2夹层中的珍珠岩的量达到第二预设阈值时，后期填充完成。第二预设阈值可以是储罐2夹层容积的一定倍数例如2.2至2.3倍左右。
由于前期填充的珍珠岩已经达到一定的量，继续采用步骤a和步骤b向储罐2夹层内填充更多的珍珠岩就很困难，因此在后期填充中先将压强较大的热氮气压入储罐2夹层中，使得夹层中的珍珠岩被压实，然后进行抽真空和填充的操作，能够在前期填充的基础上，进一步填充更多的珍珠岩到储罐2夹层中，提高储罐2的绝热性能。
容置罐1的底部设置有氮气入口，顶部设置有氮气出口，氮气入口与热氮气产生装置3相连。
热氮气产生装置3用于在将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中之前，用热氮气对容置罐1内的珍珠岩进行烘干。
具体地，容置罐1上设置有氮气入口和氮气出口，氮气入口与热氮气产生装置3相连，热氮气产生装置3可以热氮气产生装置3具体可以包括液氮罐31、汽化器32和加热炉33；其中，汽化器32与液氮罐31相连，用于对液氮罐31内的液氮进行汽化，生成氮气；加热炉33与汽化器32相连，用于对氮气进行加热，生成热氮气；此外，汽化器32和加热炉33可以通过减压器34相连，减压器34用于对热氮气的压强进行调节。
待珍珠岩加入容置罐1后，可以用热氮气对珍珠岩进行干燥、脱水。此外，烘干时热氮气从容置罐1顶端的氮气出口排出，还能够将粒度过小的珍珠岩作为粉尘带出容置罐1，使得容置罐1内的珍珠岩粒度满足要求。优选的是，用于烘干珍珠岩的热氮气为高纯度(99.99％)，温度为120°，压强为0.2MPa，烘干时间持续24小时。
第一水环泵4与储罐2夹层相连，用于前期填充和后期填充的过程中，对储罐2夹层进行抽真空，还可以在将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中之前，对储罐2夹层抽真空。
氮气产生装置3还与储罐2相连，用于在利用第一水环泵4对储罐2夹层抽真空之前，将压强大于大气压强的热氮气压入储罐2夹层。
由于储罐2夹层内含有大量的水汽和不凝性气体，因此，在将烘干后的珍珠岩添加至储罐2夹层之前，首先要将储罐2夹层内的空气置换出去。具体的置换步骤可以包括：将热氮气压入至储罐2夹层中，直至储罐2夹层中的压强达到第一压强阈值；经过第六预设时间后，将储罐2夹层中的热氮气排除。
优选的是，第一压强阈值可以为0.2MPa，第六预设时间可以为6小时，用于置换出储罐2夹层内空气的热氮气的温度可以为120°，热氮气由储罐2夹层的填充口进入，当充入的热氮气达到第一压强阈值后，关闭填充口，使得热氮气和空气在储罐2夹层内充分混合，经过第六预设时间后，再将储罐2夹层的填充口打开，使得热氮气和空气排出。根据需要，可以进行对储罐2夹层内的空气进行多次置换。
料斗5和第二水环泵6分别与容置罐1相连，料斗5用于向容置罐1内填充珍珠岩；第二水环泵6用于在向容置罐1内填充珍珠岩的同时，对容置罐1抽真空。
其中，在将珍珠岩添加至容置罐1的同时，可以利用第二水环泵6对容置罐1抽真空。具体地，第二水环泵6与容置罐1相连，容置罐1上可以开设有加砂口，加砂口与料斗5相连，专门用于向容置罐1中输送珍珠岩。在将珍珠岩添加至容置罐1的过程中，先开启第二水环泵6，然后打开容置罐1的加砂口，将袋装珍珠岩倒入料斗5，通过料斗5与容置罐1的压强差可以将料斗5内的珍珠岩抽进容置罐1。
此外，还可以在料斗5上设置震动筛网，以预先将较大颗粒的珍珠岩去除。由于通常珍珠岩粒度在0.1-1.2mm之间可有效满足低温绝热要求，因此可以通过放置合适的网孔尺寸的震动筛网，避免粒度大于1.2mm的珍珠岩颗粒进入容置罐1。
罗茨泵7与储罐2相连，用于在将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中之后，对储罐2夹层抽真空。
具体地，在述储罐2夹层中的珍珠岩的量达到第二预设阈值后，利用罗茨泵7对储罐2夹层抽真空，直至储罐2夹层内的压强达到第二压强阈值。
其中，第二压强阈值可以为5Pa。经过前期填充和后期填充后，可以首先用第一水环泵4对储罐2夹层进行初抽真空，真空度达到100Pa左右后，再利用罗茨泵对储罐2夹层进一步抽真空，真空度抽到5Pa以内。
本实施例提供的珍珠岩填充装置中，由于热氮气产生装置3与容置罐1和储罐2夹层分别相连，能够置换出珍珠岩内部和储罐2夹层的水和不凝性气体，因此有效缩短了储罐2夹层抽真空时间，并且储罐2内填充有更多的珍珠岩，使得储罐2夹层内的真空度能够维持较长时间，进一步提高了储罐2的真空寿命。此外，对容置罐1内的珍珠岩进行烘干和对储罐2夹层的空气进行置换，均可以采用一套氮气产生装置3，提高了工作效率，降低了制造成本。
在上述实施例提供的技术方案的基础上，优选的是，珍珠岩填充装置还包括：热风机组，用于对储罐2内罐进行加热。在将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中之前，可以利用热风机组对储罐2内罐进行加热。其中，加热温度可以控制在200°以下，优选的是120°至150°，利用热风机组对储罐2内罐加热，使得储罐2夹层的温度也相应升高，有利于储罐2夹层内的水汽排出，提高储罐2的真空寿命。
在上述实施例提供的技术方案的基础上，优选的是，珍珠岩填充装置还包括：震动泵，用于将储罐2夹层内的珍珠岩震散。具体地，可以在储罐2的外壁上均匀设置多个震动泵，在将容置罐1内的珍珠岩填充至储罐2夹层中的同时，震动泵在储罐2的外壁上震动，可以带动储罐2夹层内的珍珠岩震动，将珍珠岩震散，避免储罐2运行一段时间后，夹层内的珍珠岩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。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的珍珠岩填充方法的流程图。如图3所示，本实施例中的珍珠岩填充方法，可以包括：
步骤301、将珍珠岩添加至容置罐中。
步骤302、用热氮气对所述容置罐内的珍珠岩进行烘干。
步骤303、将所述容置罐内的珍珠岩填充至储罐夹层中。
本实施例中的珍珠岩填充装置，可以用于执行实施例一中的珍珠岩填充方法，此处不再赘述。
本实施例提供的珍珠岩填充方法中，在将珍珠岩置入容置罐之后，先用热氮气对罐内珍珠岩进行脱水、烘干，有效减少了珍珠岩的含水量，然后再将珍珠岩填充至储罐夹层中，能够缩短储罐夹层抽真空的时间，并且储罐在使用过程中，由于夹层内的水汽含量较小，储罐夹层内的真空度能够维持较长时间，提高了储罐的真空寿命。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的珍珠岩填充方法的流程图。如图4所示，本实施例中的珍珠岩填充方法，可以包括：
步骤401、将珍珠岩添加至容置罐中。
步骤402、用热氮气对所述容置罐内的珍珠岩进行烘干。
步骤403、用热氮气置换出储罐夹层内的空气。
步骤404、将所述容置罐内的珍珠岩填充至储罐夹层中。
步骤405、对储罐夹层进行最终抽真空。
本实施例中的珍珠岩填充装置，可以用于执行实施例二中的珍珠岩填充方法，此处不再赘述。
本实施例提供的珍珠岩填充方法中，首先利用热氮气将容置罐内的珍珠岩烘干，然后用热氮气对储罐夹层内的空气进行置换，有效减少了珍珠岩的含水量，并且在向储罐夹层内填充珍珠岩时，利用压强较大的热氮气将夹层内的珍珠岩压实，然后再进行抽真空和填充操作，由于置换出了珍珠岩内部和储罐夹层的水和不凝性气体，因此5天之内即可完成珍珠岩填充和抽真空流程，小于行业内平均15-20天的时间，并且储罐内填充有更多的珍珠岩，使得储罐夹层内的真空度能够维持较长时间，进一步提高了储罐的真空寿命。此外，对容置罐内的珍珠岩进行烘干和对储罐夹层的空气进行置换，均可以采用一套氮气产生装置，提高了工作效率，降低了制造成本。
在上述实施例提供的技术方案的基础上，优选的是，在将容置罐内的珍珠岩填充至储罐夹层中之前，还包括：利用热风机组对所述储罐内罐进行加热。其中，加热温度可以控制在200°以下，优选的是120°至150°，利用热风机组对储罐内罐加热，使得储罐夹层的温度也相应升高，有利于储罐夹层内的水汽排出，提高储罐的真空寿命。
在上述实施例提供的技术方案的基础上，优选的是，在将容置罐内的珍珠岩填充至储罐夹层中的同时，利用震动泵将储罐夹层内的珍珠岩震散。具体地，可以在储罐上均匀设置多个震动泵，震动泵能够将储罐夹层内的珍珠岩振散，避免储罐运行一段时间后，夹层内的珍珠岩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。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种珍珠岩填充装置，包括：容置罐、储罐、以及热氮气产生装置；
其中，所述容置罐与所述储罐相连，用于将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中；
所述热氮气产生装置与所述容置罐相连，用于在将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中之前，用热氮气对所述容置罐内的珍珠岩进行烘干。
2.根据权利要求1所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，所述热氮气产生装置包括液氮罐、汽化器和加热炉；
其中，所述汽化器与所述液氮罐相连，用于对所述液氮罐内的液氮进行汽化，生成氮气；
所述加热炉与所述汽化器相连，用于对所述氮气进行加热，生成热氮气。
3.根据权利要求2所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，
所述汽化器和所述加热炉通过减压器相连，所述减压器用于调节所述氮气的压强。
4.根据权利要求1所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，所述容置罐的底部设置有氮气入口，顶部设置有氮气出口，所述氮气入口与所述热氮气产生装置相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，还包括：第一水环泵；
所述第一水环泵与所述储罐夹层相连，用于在将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中之前，对所述储罐夹层抽真空。
6.根据权利要求5所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，所述氮气产生装置与所述储罐相连，用于在利用第一水环泵对所述储罐夹层抽真空之前，将压强大于大气压强的热氮气压入储罐夹层。
7.根据权利要求5所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，还包括：分别与所述容置罐相连的料斗和第二水环泵；
所述料斗用于向所述容置罐内填充珍珠岩；
所述第二水环泵用于在向所述容置罐内填充珍珠岩的同时，对所述容置罐抽真空。
8.根据权利要求5所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，还包括：罗茨泵，用于在将所述容置罐内的珍珠岩填充至所述储罐夹层中之后，对所述储罐夹层抽真空。
9.根据权利要求5述的珍珠岩填充装置，其特征在于，还包括：热风机组，用于对所述储罐内罐进行加热。
10.根据权利要求5所述的珍珠岩填充装置，其特征在于，还包括：震动泵，用于将储罐夹层内的珍珠岩震散。
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