Криогенные газификаторы приобретают все более широкое распространение в качестве источников технических газов, в различных областях промышленности. Типовой газификатор состоит из одного или нескольких криогенных сосудов, где хранится технический газ – кислород, азот, аргон при экстремально низкой температуре (-183-196 °С) в жидком виде, и продукционного атмосферного испарителя, в котором происходит испарение (газификация) жидкой фракции и далее подача газа в технологический трубопровод к потребителю. В зависимости от конкретного технологического процесса, для которого используется газификатор, производится выбор технического газа. Например, для создания защитной атмосферы в процессах сварки, лазерной резки, для консервации пищевых продуктов, используются инертный аргон, азот и CO2. Для ускорения процесса резки металлов – химически активный кислород.
Современные газификаторы являются достаточно универсальными устройствами и позволяют работать с несколькими типами газов. В ряде случаев у пользователя возникает необходимость перевода газификатора на другой газ. Процедура эта не представляет принципиальной сложности, однако, для ее успешного осуществления необходимо следовать определенному порядку действий.
Меры безопасности
При работе по смене газа в газификаторе нужно соблюдать правила техники безопасности. Все работы следует проводить в хорошо вентилируемом помещении либо на открытой площадке. Персонал, который задействован непосредственно в работе с газификатором, должен быть аттестован для проведения этих работ, проинструктирован и одет в защитную одежду.
Процедура переключения
Опорожнение газификатора
Прежде всего, перед сменой рабочего газа, необходимо полностью опорожнить газификатор, выпустив из него тот газ, которым он был заполнен. Следует помнить, что категорически недопустимо смешивать разные технические газы, поскольку они имеют разные физические свойства. Нельзя доливать один жидкий газ в другой. Например, температура плавления аргона −189,34 °C, а температура кипения жидкого азота −195,75 °C. При заливе жидкого азота в емкость с жидким аргоном может произойти образование твердой фракции аргона и закупоривание им парубков.
Поэтому, опорожнение газификатора проводят до тех пор, пока вся жидкая фракция внутри криогенного сосуда не будет удалена. По временным и экономическим соображениям, процедуру смены газа лучше всего проводить на уже пустом газификаторе, который почти полностью выработал «предыдущий» технический газ. Перед заменой газа газификатор должен быть отключен от технологического трубопровода.
Следует помнить, что слив жидкой фракции непосредственно на пол помещения недопустим. Жидкие газы могут вызвать переохлаждение и охрупчивание материалов перекрытий здания, разрушение материала площадки. Жидкий кислород, пропитывая горючие вещества образует с ними пожаро-взрывоопасную смесь. При испарении жидкие газы образуют холодную фракцию, которая первоначально тяжелее окружающего воздуха и скапливается у пола. Это представляет опасность для обсуживающего персонала т.к. может вызвать затруднение дыхания, холодный ожог дыхательных путей т.п.
В том случае, если необходимо провести срочную замену газа на газификаторе с заполненным криогенным сосудом, хорошим решением будет предварительный перелив жидкой фракции в промежуточный криогенный сосуд.
При опорожнении газификатора необходимо следовать пунктам руководства по эксплуатации. Выпуск остатков газовой фракции производится через вентиль понижения давления. Для ускорения процесса испарения остатков жидкой фракции необходимо открыть вентиль подачи газа в испаритель подъема давления газификатора, работа которого позволит дополнительно увеличить объем испаряемого криогенного продукта. Также можно производить испарение жидкой фракции через продукционный испаритель, отключив его от технологического трубопровода и открыв либо дренажный вентиль на обвязке испарителя, либо один из свободных шаровых кранов на рампе газификатора. Контроль давления газа в газификаторе проводят по показанию манометра. Контроль уровня жидкости по показанию уровнемера.
После опустошения газификатора все вентили необходимо закрыть. При этом следует учитывать, что лучше держать газификатор под небольшим избыточным давлением порядка 0,05-0,2 МПа (0,5-2 бар), для исключения попадания во внутренний сосуд внешней атмосферы, содержащей влагу и загрязнения.
Настройка и калибровка уровнемера, замена регулирующей и защитной арматуры, манометра
Перевод газификатора на другой газ потребует провести перенастройку уровнемера на другой тип газа. В большинстве случаев современные модели электронных уровнемеров позволяют провести такую перенастройку, без необходимости замены блока измерений. Также необходимо будет провести калибровку уровнемера на пустом сосуде – выставив «ноль», а затем, после наполнения газификатора новым газом, калибровать уровнемер на полноту, чтобы настроить новый диапазон изменений.
В том случае, если предполагается использовать газификатор на другом газе, при другом (более низком) давлении, то будет необходимо провести замену предохранительных клапанов на клапаны с другим давлением срабатывания. Также возможно потребуется заменить регулятора давления, если диапазон регулировки штатного регулятора не позволяет перенастроить его на более низкое значение рабочего давления. Дополнительно может потребоваться замена манометра на меньший диапазон.
Перевод газификатора на повышенное давление, выше значений, указанных в паспорте на изделие, осуществлять нельзя. При изготовлении газификатора производителем выполняется предварительный расчёт на прочность, исходя из максимально рабочего давления, для которого предназначен газификатор. На основании этого расчета определяется толщина стенок внутреннего сосуда и кожуха, а также подбираются предохранительные клапаны. Попытка заполнить сосуд газом с давлением, превышающем давление срабатывания штатных предохранительных клапанов приведет к их аварийному открытию и сбросу газа. Попытка самостоятельно установить предохранительные клапаны с большим значением давления срабатывания может привести к катастрофическому разрушению внутреннего сосуда и причинению вреда обсуживающему персоналу.
Замещение рабочей среды
Перед наполнением криососуда газификатора новым газом необходимо провести процедуру замещения предыдущей рабочей среды, либо консервационной инертной среды. Для этого производится продувка газификатора. Продувку можно выполнять двумя методами –постоянным потоком газа или диффузионным способом. Замещение рабочей среды выполняется новым рабочим газом низкой температуры, источником которого может являться транспортная криогенная цистерна, другой криогенный газификатор либо криоцилиндр. Для этого необходимо провести подключение узла заправки газификатора через металлорукав наполнения к источнику газа. Перед началом процедуры необходимо продуть от атмосферного воздуха металлорукав наполнения в течении 1 минуты.
Продувка постоянным потоком осуществляется в течение примерно 3-10 минут, в зависимости от объема газификатора, при открытом вентиле наполнения и вентиле понижения давления газификатора. Если газификатор представляет собой сборку из нескольких криогенных сосудов, то необходимо продуть каждый сосуд последовательно или одновременно, в зависимости от особенностей обвязки.
Диффузионный способ заключается в периодическом заполнении газификатора 3-5 раз новым газом, выдержке в течении нескольких минут, а затем сбросе газа, повышая и понижая давление, открывая и закрывая вентили наполнения, и понижения давления.
В случае диффузионного способа расход газа на операцию продувки до полного замещения газа примерно в 10 раз меньше. Но время проведения процедуры больше.
При использовании газов марки ОСЧ, после продувки, рекомендуется провести лабораторный анализ газа на содержание компонентов.
Следует иметь в виду, что необходимо будет провести продувку не только криососуда, но всех патрубков, а также продукционного испарителя газификатора, чтобы полностью вытеснить предыдущий рабочий газ.
Также предстоит продувка всего технологического трубопровода от места подсоединения газификатора, до точек потребления. Продувку трубопровода можно осуществлять сразу на этапе замещения рабочей среды газификатора, либо после наполнения газификатора новым газом. Время продувки технологического трубопровода зависит от его длины и разветвленности, и определяется индивидуально.
Также следует помнить, что при переводе газификатора и всей газовой системы на кислород необходимо провести процедуру обезжиривания. Правила и составы для обезжиривания кислородного оборудования содержаться в ГОСТ Р 54892-2012. «Монтаж установок разделения воздуха и другого криогенного оборудования».
Наполнение газификатора новым газом
После этапа замещения рабочей среды можно приступать к наполнению газификатора новым рабочим газом. Наполнение газификатора новым рабочим газом производится согласно методикам, изложенным в соответствующе руководстве по эксплуатации. Рекомендуется первоначально заполнить криососуд газификатора полностью, чтобы провести полноценную калибровку уровнемера «на полноту».
Заключение
Перевод газификатора на другой газ не является сложной технической процедурой. Тем не менее, смена газа требует следования определенному алгоритму, правильное выполнение этапов которого обеспечит эффективность и безопасность эксплуатации газификатора в дальнейшем.
