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氦既可以液態(tài)方式貯存,既可用管道輸送又可用運(yùn)輸式罐裝容器直接輸送。用于罐裝氦的容器,小至0.001m3,大到30000m3。
(一)氣體氦
氣體氦一般用高壓鋼瓶包裝。充裝和貯運(yùn)氣態(tài)氦的高壓鋼瓶應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家準(zhǔn)GB5099《鋼質(zhì)無縫氣瓶》和國(guó)家勞動(dòng)總局《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定檢驗(yàn)和管理,鋼瓶漆色為灰色,標(biāo)綠色“氦”字。氣態(tài)氦的充裝應(yīng)按照GB14194《永久氣體充裝規(guī)定》的要求進(jìn)行操作。
氣瓶貯運(yùn)注意事項(xiàng):氦屬不燃性壓縮氣體,應(yīng)儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)倉間內(nèi),倉溫不宜超過30℃。遠(yuǎn)離火種、熱源。防止陽光直射。應(yīng)與易燃、可燃物分開存放。驗(yàn)收時(shí)要注意品名,注意驗(yàn)瓶日期,先進(jìn)倉的先發(fā)用。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸,防止氣瓶及附件破損。
(二)液體氦
在氦液化系統(tǒng)中,液氦貯槽常作為裝置的一個(gè)外節(jié)流部件用來貯存節(jié)流膨脹產(chǎn)生的液氦。液氦同貯槽也作為獨(dú)立的移動(dòng)式容器供用戶使用,容積一般為100~500L。在工業(yè)上則使用液氦運(yùn)輸貯槽或固定貯槽來運(yùn)輸和長(zhǎng)期貯存液氦。
有關(guān)液氦的低溫容器簡(jiǎn)介如下:
1、具有液氮保護(hù)屏的液氦貯槽
液氦的沸點(diǎn)很低,其汽化潛熱僅是液氧的百分之一,它的長(zhǎng)期有效貯存是十分困難的。計(jì)算表明,用一個(gè)日蒸發(fā)率為1%的50L多層絕熱液氮容器用來貯存液氦,預(yù)計(jì)液氦的日蒸發(fā)率達(dá)50%左右,顯然不能滿足貯存要求。為了減少液氦的蒸發(fā)損失,可以采用具有液氮保護(hù)屏的真空絕熱貯槽。液氦置于內(nèi)容器中,保護(hù)劑液氮裝于中間容器內(nèi),兩個(gè)容器都置于真空外套之中。由于液氮槽遮斷了來自熱壁的室溫輻射,將對(duì)液氦的輻射熱壁溫度降為77K,使到達(dá)內(nèi)的輻射熱流大為減少。這種具有液氦保護(hù)屏的容器,有較高的絕熱效率,能有效地貯存液氦。
早期的小型液氦器(25~100L)也有采用液氦保護(hù)屏的絕熱結(jié)構(gòu)。當(dāng)液氦保護(hù)屏容器用于公路運(yùn)輸時(shí)蒸發(fā)率要增加2~7倍,用于鐵路運(yùn)輸時(shí),增加60%~80%。
2、蒸氣冷卻傳導(dǎo)屏液氦貯槽
具有液氦保護(hù)屏的貯槽,液氦的損耗較小,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難,質(zhì)量增加,需要輔助冷源等,因此已逐漸為蒸氣傳導(dǎo)屏或多屏絕熱取代。氦與表列其他液體相比,具有最大的顯熱和潛熱比。這就是說,可利用氣冷卻傳導(dǎo)屏。在小型容器的排氣頸管上焊上單個(gè)或多個(gè)蒸氣冷卻屏,并延伸至多層絕熱層中,將容器包圍,借蒸發(fā)的冷氣體帶走屏上的熱量,降低屏溫,減少傳向液氦的熱流。
3、多屏絕熱液氦貯槽
多屏絕熱是一種將多層絕熱輻射屏與蒸倔冷卻傳導(dǎo)屏合二為一的超絕熱結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中采用層數(shù)較少、層密度較小的多層絕熱屏(鋁箔),用不遏制來自熱壁的室溫輻射。與此同時(shí),這些鋁箔屏又逐一與容器的頸管進(jìn)行熱聯(lián)結(jié),借助于輻射習(xí)平行方向的導(dǎo)熱,將屏中熱流導(dǎo)向頸管,被多頸管中逸出的冷蒸氣帶走。多屏絕熱結(jié)構(gòu)具有效率高、制作容易、重量輕、預(yù)冷快等優(yōu)點(diǎn)、采用多屏絕熱的100L液氦容器日蒸發(fā)率大約為1%,是一種先進(jìn)的絕熱結(jié)構(gòu),得到了廣泛的應(yīng)用。
液體氦的貯運(yùn)與其他氣體不同的是,由于氦的沸點(diǎn)特別低且汽化熱很小,用于貯存和運(yùn)輸液體氦的容器技術(shù)要求也很高。通常,除使用高效厚絕熱層絕熱外,還必須用另一種廉價(jià)的低溫液體(如液氮)的蒸發(fā)來屏敞它。小型液氮屏型液氦容器不承壓,其容量通常為10~100L液體,液氦蒸發(fā)率為0.2~0.6L/d,氦屏液氮消耗2~5L/d,僅適用于短同期貯存和短距離運(yùn)輸。
為了遠(yuǎn)距離運(yùn)輸大量液氦,可以利用沒有排放的承壓型液氦容器。在液化生產(chǎn)廠,用沸點(diǎn)下的液氦部分充滿容器并封閉。當(dāng)熱漏入容器時(shí),沒有氦氣排放,容器必須能承受流體溫度升高所引起的壓力升高。通常,當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地時(shí),容器的內(nèi)壓和溫度均在臨界點(diǎn)之上,裝填的不再是液體而是稠密的超臨界冷流體。然而,通過仔細(xì)排放,裝填物的主要部分可以作為液體回收,而排放的蒸氣可以壓縮充裝鋼瓶。運(yùn)輸期在一個(gè)星期內(nèi)可用大型拖車運(yùn)輸,拖車采用多層真空絕熱,熱泄漏量約30W。對(duì)于采用貨船的遠(yuǎn)洋海上運(yùn)輸,運(yùn)輸時(shí)間有可能長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月,可以采用大至40000L容量的移動(dòng)式槽車,用液氦屏和真空多層絕熱相結(jié)合的方式絕熱,其熱泄保持在8W左右,液氦耗量約40L/d。