一、液态气体与压缩气体的核心储存特性对比
液态气体与压缩气体的储存状态不同,核心特性差异直接影响储存方案的选择,核心对比如下。
(一)储存密度与占地空间差异
压缩气体是将气态气体加压后储存在高压钢瓶或者储气瓶组中,气体仍保持气态,储存密度较低,标准压力下压缩氧气的储存密度仅为150kg/m³,相同储气量下需要占用更大的空间。液态气体是将气体降温加压液化后储存,储存密度大幅提升,液态氧气的储存密度可达1140kg/m³,是压缩气态的7倍以上,相同储气量下储存占地仅为压缩气体的1/6-1/5,对于大用量工业企业来说,占地优势十分明显。
(二)储存压力与安全风险差异
压缩气态气体普遍采用高压储存,常见的压缩气体钢瓶工作压力多为15MPa,储气球罐工作压力多为1-10MPa,压力较高,一旦发生泄漏容易引发快速扩散、爆炸等安全事故,对容器的承压性能要求较高。液态气体除了部分低压液化气体,多数采用低温常压或者低压储存,储存压力一般不超过1.6MPa,部分液态气体采用常压低温储存,压力接近大气压,储存压力更低,容器泄漏后的风险扩散速度更慢,更容易应急处置,但低温储存需要做好保温防护,避免液体气化升压。
(三)储存成本对比
压缩气体的储存容器为钢瓶或者高压储气瓶组,单次投资成本较低,但压缩气体的充装成本高,单位气体的存储成本较高,适合小用量场景。液态气体需要专用的低温绝热储罐,单次设备投资成本较高,但单位体积储气量更大,单位气体的储存成本仅为压缩气体的1/3-1/2,长期使用的综合成本更低,适合大用量连续生产的工业场景。
二、钢厂常用工业气体的适配储存方案
钢厂生产过程中需要消耗大量氧气、氮气、氩气、乙炔、液化石油气等多种工业气体,结合用气量与使用场景,储存方案选择如下。
(一)大宗工艺用气体:液态储存为主
钢厂炼钢、轧钢工序每天需要消耗数千立方米的氧气、氮气,属于连续大用量需求,普遍采用液态储罐储存方案,在厂区建设集中液态气体储罐区,分别配置低温液态氧气罐、液态氮气罐,通过气化器将液态气体气化为气态后,通过管道输送到各个生产工序。这种方案储存量大,占地小,供应稳定,不需要频繁更换钢瓶,综合成本比压缩气态储存低40%以上,能匹配钢厂连续大流量供气需求。
(二)少量切割、检修用气体:压缩气体钢瓶储存为主
钢厂日常设备检修、板材切割需要少量乙炔、丙烷,这类气体用量小、使用地点分散,不适合大规模液态储存,普遍采用压缩气体钢瓶分散储存,使用时直接搬运钢瓶到作业点,随用随换,灵活性更高,单次投资小,适合零散小用量需求。储存过程中按照规范分区存放,易燃易爆气体远离高温作业区,落实防火防爆要求。
(三)特殊保护用气体:混合储存模式
钢厂炼钢过程中保护焊需要少量氩气,大产能钢厂用量较大,可采用小型液态氩罐储存,中小型钢厂用量较小,采用压缩气体集束瓶组储存,平衡供气稳定性与储存成本,既保障供应稳定,又避免过大的设备投资浪费。
三、化工厂常用工业气体的适配储存方案
化工厂生产涉及的工业气体种类更多,包括原料气、辅料气、制冷剂等,需要结合气体用途、用量、危险性选择储存方案。
(一)大宗原料气体:液态储存为主
很多化工厂以乙烯、丙烯、液氨、液氯等气体作为生产原料,用量大且多为液化气体,普遍采用专用液态储罐储存:乙烯、丙烯等低沸点液化气体采用低温压力储罐储存,液氨、液氯等低压液化气体采用常压低压储罐储存,通过管道输送到生产装置,供应稳定,储存成本低,能满足化工厂连续生产的大规模需求。
(二)反应辅料气体:根据用量选择方案
氢化反应需要的氢气,作为辅料用量较大时,采用液态氢气低温储罐储存,用量较小时采用压缩气态高压储气球罐或者钢瓶组储存;合成反应需要的二氧化碳,大用量采用液态低温储罐储存,小用量采用压缩气体钢瓶储存。对于腐蚀性较强的气体,无论液态还是气态,都需要采用防腐材质的储存容器,定期检测容器腐蚀情况,保障储存安全。
(三)制冷剂类气体:承压储存方案
化工厂制冷循环使用的氟利昂、氨等,氨作为制冷剂时多为液态低压储存,储存在专用承压储罐中,配套冷却系统控制储罐温度,避免温度升高导致压力超标,符合特种设备安全规范要求。
四、两种储存方式的通用安全管理要求
无论采用液态还是压缩气体储存,都需要严格遵循特种设备安全规范,落实定期检验,泄漏监测,消防防护等要求,建立气体储存台账,定期开展隐患排查,作业人员经过专项培训合格后方可上岗。