Soláthraíonn an forbhreathnú seo moltaí maidir le dearadh sábháilte na gcóras píobaireachta le haghaidh dáileadh hidrigine.
Is leacht thar a bheith so-ghalaithe é hidrigin a bhfuil claonadh ard ann chun sceitheadh.Is meascán an-chontúirteach agus marfach é de chlaonta, leacht so-ghalaithe atá deacair a rialú.Is treochtaí iad seo le breithniú agus ábhair, gaiscéid agus rónta á roghnú, chomh maith le saintréithe dearaidh córais den sórt sin.Is iad na hábhair seo maidir le dáileadh H2 gásach fócas an phlé seo, ní táirgeadh H2, H2 leachtach, nó H2 leachtach (féach barra taoibh ar dheis).
Seo roinnt eochairphointí a chabhróidh leat an meascán de hidrigin agus H2-aer a thuiscint.Dó hidrigine ar dhá bhealach: deflagration agus pléascadh.
deflagration.Is modh dócháin coitianta é díbhoilsciú ina dtaistealaíonn lasracha tríd an meascán ar luasanna fosonacha.Tarlaíonn sé seo, mar shampla, nuair a dhéantar scamall saor in aisce de mheascán hidrigine-aer a adhaint ag foinse bheag adhainte.Sa chás seo, bogfaidh an lasair ag luas ó dheich go cúpla céad troigh in aghaidh an tsoicind.Cruthaíonn leathnú tapa an gháis te tonnta brú a bhfuil a neart comhréireach le méid an scamall.I gcásanna áirithe, is féidir le fórsa an tonn turrainge a bheith go leor chun damáiste a dhéanamh do struchtúir tógála agus rudaí eile ina cosán agus gortú a chur faoi deara.
pléascadh.Nuair a phléasc sé, thaistil lasracha agus tonnta turrainge tríd an meascán ar luasanna sársonacha.Tá an cóimheas brú i dtonn maidhmithe i bhfad níos mó ná mar atá i madhmadh.Mar gheall ar an bhfórsa méadaithe, tá an pléascadh níos contúirtí do dhaoine, d'fhoirgnimh agus do rudaí in aice láimhe.Tarlaíonn pléascadh nuair a lastar i spás teoranta é an gnáth-shlaodacht.I limistéar cúng den sórt sin, is féidir adhainte a bheith mar chúis leis an méid is lú fuinnimh.Ach chun meascán hidrigine-aer a mhadhmadh i spás gan teorainn, tá gá le foinse adhainte níos cumhachtaí.
Is é an cóimheas brú ar fud an tonn maidhmithe i meascán hidrigine-aer thart ar 20. Ag brú an atmaisféir, tá cóimheas de 20 300 psi.Nuair a imbhuaileann an brúthonn seo le réad atá ina stad, méadaítear an cóimheas brú go 40-60.Tá sé seo mar gheall ar fhrithchaitheamh brúthonn ó chonstaic stadach.
Claonadh chun sceitheadh.Mar gheall ar a shlaodacht íseal agus a mheáchan móilíneach íseal, tá claonadh ard ag gás H2 sceitheadh ​​​​agus fiú tréscaoilteacht nó dul i gcion ar ábhair éagsúla.
Tá hidrigin 8 n-uaire níos éadroime ná gás nádúrtha, 14 huaire níos éadroime ná aer, 22 uair níos éadroime ná própán agus 57 uair níos éadroime ná gal gásailín.Ciallaíonn sé seo nuair a shuiteáiltear lasmuigh é, go n-ardóidh agus go scaipfidh an gás H2 go tapa, rud a laghdóidh aon chomharthaí go bhfuil fiú sceitheadh ​​ann.Ach is féidir leis a bheith ina chlaíomh dhá-imeall.D’fhéadfadh pléascadh tarlú má tá táthú le déanamh ar shuiteáil lasmuigh os cionn nó síos na gaoithe de sceite H2 gan staidéar braite sceite roimh an táthú.I spás iata, is féidir le gás H2 ardú agus carnadh ón tsíleáil síos, coinníoll a ligeann dó cur le méideanna móra sula mbeidh sé níos dóichí go dtiocfaidh sé i dteagmháil le foinsí adhainte gar don talamh.
Dóiteáin thaisme.Is feiniméan é féin-adhaint ina n-adhann meascán de gháis nó de ghal go spontáineach gan foinse sheachtrach adhainte.Tugtar “dó spontáineach” nó “dó spontáineach” air freisin.Braitheann féin-adhaint ar theocht, ní brú.
Is í an teocht uathadhainte an t-íosteocht ag a ndéanfaidh breosla adhaint go spontáineach roimh adhainte in éagmais foinse sheachtrach adhainte nuair a bhíonn sé i dteagmháil le haer nó le hoibreán ocsaídiúcháin.Is é an teocht uathadhainte de phúdar aonair an teocht ag a adhaint go spontáineach in éagmais oibreán ocsaídiúcháin.Is í an teocht féin-adhainte H2 gásach san aer ná 585°C.
Is é an fuinneamh adhainte an fuinneamh a theastaíonn chun iomadú lasair a thionscnamh trí mheascán indóite.Is é is fuinneamh adhainte íosta ann an t-íosmhéid fuinnimh a theastaíonn chun meascán indóite ar leith a adhaint ag teocht agus brú ar leith.Íosfhuinneamh spréach adhainte do H2 gásach in 1 atm aer = 1.9 × 10–8 BTU (0.02 mJ).
Is ionann teorainneacha pléascán agus uastiúchan agus íoschruinnithe gal, ceocháin nó deannaigh san aer nó san ocsaigin ag a dtarlaíonn pléascadh.Rialaíonn méid agus geoiméadracht an chomhshaoil, chomh maith le tiúchan an bhreosla, na teorainneacha.Uaireanta úsáidtear “teorainn phléasctha” mar chomhchiall do “theorainn phléasctha”.
Is iad na teorainneacha pléascacha do mheascáin H2 san aer ná 18.3 toirte (teorainn níos ísle) agus 59 toirte (uasteorainn).
Agus córais píobaireachta á ndearadh (Fíor 1), is é an chéad chéim ná na hábhair tógála is gá do gach cineál sreabhach a chinneadh.Agus déanfar gach sreabhach a aicmiú i gcomhréir le mír ASME B31.3.Deir 300(b)(1), “Tá an t-úinéir freagrach freisin as aicme D, M, ardbhrú agus píopaí ardíonachta a chinneadh, agus a chinneadh ar cheart córas cáilíochta áirithe a úsáid.”
Sainmhíníonn catagóiriú sreabhach an méid tástála agus an cineál tástála a theastaíonn, chomh maith le go leor ceanglais eile bunaithe ar an gcatagóir sreabhach.Is ar roinn innealtóireachta an úinéara nó ar innealtóir seachfhoinsithe a bhíonn an fhreagracht as seo de ghnáth.
Cé nach n-insíonn Cód Píobála Próisis B31.3 don úinéir cén t-ábhar atá le húsáid le haghaidh sreabhán áirithe, cuireann sé treoir ar fáil maidir le riachtanais neart, tiús agus nasc ábhair.Tá dhá ráiteas freisin sa réamhrá leis an gcód a shonraíonn go soiléir:
Agus leathnaigh ar an gcéad alt thuas, alt B31.3.Deir 300(b)(1) freisin: “Is é úinéir suiteála píblíne amháin atá freagrach as an gCód seo a chomhlíonadh agus as na ceanglais deartha, tógála, iniúchta, iniúchta agus tástála a bhunú a rialaíonn gach láimhseáil sreabhán nó próiseas a bhfuil an phíblíne ina cuid de.Suiteáil."Mar sin, tar éis roinnt bunrialacha a leagan síos maidir le dliteanas agus ceanglais maidir le catagóirí seirbhíse sreabhán a shainiú, féachaimis cá bhfuil gás hidrigine.
Toisc go bhfeidhmíonn gás hidrigine mar leacht so-ghalaithe le sceitheadh, is féidir gás hidrigine a mheas mar ghnáthleacht nó leacht Aicme M faoi chatagóir B31.3 le haghaidh seirbhíse leachtach.Mar a dúradh thuas, is ceanglas úinéara é aicmiú láimhseála sreabhán, ar choinníoll go gcomhlíonann sé na treoirlínte do na catagóirí roghnaithe a bhfuil cur síos orthu i B31.3, alt 3. 300.2 Sainmhínithe sa rannán “Seirbhísí hiodrálacha”.Seo a leanas sainmhínithe ar ghnáthsheirbhís sreabháin agus ar sheirbhís sreabhán Aicme M:
“Gnáthsheirbhís Sreabhán: Seirbhís sreabhán is infheidhme maidir leis an gcuid is mó de phíobáin faoi réir an chóid seo, .i. nach bhfuil faoi réir rialachán maidir le haicmí D, M, ardteocht, ardbhrú, nó glaineacht ard sreabháin.
(1) Tá tocsaineacht an tsreabháin chomh mór sin gur féidir le haon nochtadh amháin do mhéid an-bheag den sreabhán de bharr sceitheadh ​​a bheith ina chúis le díobháil thromchúiseach buan dóibh siúd a ionanálann nó a thagann i dteagmháil leis, fiú má dhéantar bearta téarnaimh láithreach.tógtha
(2) Tar éis smaoineamh ar dhearadh píblíne, taithí, coinníollacha oibriúcháin agus suíomh, cinneann an t-úinéir nach bhfuil na ceanglais maidir le gnáthúsáid an tsreabháin leordhóthanach chun an tightness is gá a sholáthar chun pearsanra a chosaint ó nochtadh.”
Sa sainmhíniú thuas ar M, ní chomhlíonann gás hidrigine critéir mhír (1) toisc nach meastar gur leacht tocsaineach é.Trí fho-alt (2) a chur i bhfeidhm, áfach, ceadaíonn an Cód córais hiodrálacha a aicmiú in aicme M tar éis breithniú cuí a dhéanamh ar “…dearadh píobaireachta, taithí, coinníollacha oibriúcháin agus suíomh…” Ceadaíonn an t-úinéir an gnáthláimhseáil sreabhán a chinneadh.Ní leor na ceanglais chun freastal ar an ngá atá le leibhéal níos airde sláine i ndearadh, tógáil, iniúchadh, iniúchadh agus tástáil na gcóras píopaí gáis hidrigine.
Féach le do thoil do Tábla 1 sula bpléifear Creimeadh Hidrigin Ardteochta (HTHA).Tá cóid, caighdeáin agus rialacháin liostaithe sa tábla seo, lena n-áirítear sé dhoiciméad ar an ábhar a bhaineann le breabú hidrigine (HE), aimhrialtacht choiteann creimthe a chuimsíonn HTHA.Is féidir le OH tarlú ag teocht íseal agus ard.Meastar gur cineál creimthe é, is féidir é a thionscnamh ar bhealaí éagsúla agus bíonn tionchar aige freisin ar raon leathan ábhar.
Tá foirmeacha éagsúla ag HE, ar féidir iad a roinnt ina scoilteadh hidrigine (HAC), scoilteadh strus hidrigine (HSC), scoilteadh creimeadh strus (SCC), scoilteadh creimeadh hidrigine (HACC), bubbling hidrigine (HB), scoilteadh hidrigine (HIC).)), scoilteadh hidrigine atá dírithe ar strus (SOHIC), scoilteadh forásach (SWC), scoilteadh struis sulfíde (SSC), scoilteadh crios bog (SZC), agus creimeadh hidrigine ardteochta (HTHA).
Ina fhoirm is simplí, is meicníocht é an bhrabú hidrigine chun teorainneacha gráin miotail a scriosadh, rud a fhágann go bhfuil insínteacht laghdaithe mar gheall ar dhul i bhfód na hidrigin adamhach.Tá éagsúlachtaí sna bealaí ina dtarlaíonn sé seo agus sainítear cuid díobh lena n-ainmneacha faoi seach, amhail HTHA, áit a bhfuil gá le hidrigin ardteochta agus ardbhrú comhuaineach don bhrabús, agus SSC, áit a dtáirgtear hidrigin adamhach mar gháis dúnta agus mar hidrigin.mar gheall ar chreimeadh aigéadach, téann siad isteach i gcásanna miotail, rud a d'fhéadfadh brittleness a bheith mar thoradh air.Ach tá an toradh foriomlán mar an gcéanna le gach cás de bhrabúsáil hidrigine ar a gcuirtear síos thuas, nuair a laghdaítear neart an mhiotail trí bhrabús faoi bhun a raon struis incheadaithe, rud a shocraíonn an chéim le haghaidh teagmhas a d’fhéadfadh a bheith tubaisteach i bhfianaise luaineacht an leachta.
Chomh maith le tiús bhalla agus feidhmíocht chomhpháirteach meicniúil, tá dhá phríomhfhachtóir le breithniú nuair a bhíonn ábhair á roghnú le haghaidh seirbhíse gáis H2: 1. Nochtadh do hidrigin teocht ard (HTHA) agus 2. Imní tromchúiseacha maidir le sceitheadh ​​féideartha.Tá an dá ábhar á bplé faoi láthair.
Murab ionann agus hidrigin mhóilíneach, féadann hidrigin adamhach leathnú, ag nochtadh an hidrigin chuig teochtaí agus brúnna arda, rud a chruthaíonn an bonn le haghaidh HTHA féideartha.Faoi na coinníollacha seo, tá hidrigin adamhach in ann idirleathadh isteach in ábhair nó i dtrealamh píopaí cruach carbóin, áit a n-imoibríonn sé le carbón i dtuaslagán miotalach chun gás meatáin a fhoirmiú ag teorainneacha gráin.Ní féidir éalú, leathnaíonn an gás, rud a chruthaíonn scoilteanna agus scáintí i mballaí píopaí nó soithí - is é seo HTGA.Is féidir na torthaí HTHA a fheiceáil go soiléir i bhFíor 2 áit a bhfuil scoilteanna agus scoilteanna le feiceáil sa bhalla 8″.An chuid den phíobán méid ainmniúil (NPS) a theipeann faoi na coinníollacha seo.
Is féidir cruach carbóin a úsáid le haghaidh seirbhíse hidrigine nuair a choimeádtar an teocht oibriúcháin faoi bhun 500 ° F.Mar a luadh thuas, tarlaíonn HTHA nuair a choinnítear gás hidrigine ag ardbhrú páirteach agus teocht ard.Ní mholtar cruach carbóin nuair a mheastar go mbeidh an brú páirteach hidrigine thart ar 3000 psi agus go bhfuil an teocht os cionn thart ar 450 °F (is é sin an riocht timpiste i bhFíor 2).
Mar atá le feiceáil ó phlota modhnaithe Nelson i bhFíor 3, tógtha go páirteach ó API 941, tá an éifeacht is mó ag teocht ard ar fhorfheidhmiú hidrigine.Is féidir le páirtbhrú gáis hidrigine dul thar 1000 psi nuair a úsáidtear é le cruach carbóin a oibríonn ag teochtaí suas le 500 ° F.
Fíor 3. Is féidir an chairt seo de chuid Nelson modhnaithe (arna oiriúnú ó API 941) a úsáid chun ábhair oiriúnacha a roghnú le haghaidh seirbhíse hidrigine ag teochtaí éagsúla.
Ar fig.Léiríonn 3 an rogha steels atá ráthaithe chun ionsaí hidrigine a sheachaint, ag brath ar an teocht oibriúcháin agus brú páirteach hidrigine.Tá steels dhosmálta Austenític neamhíogair do HTHA agus is ábhair shásúla iad ag gach teocht agus brú.
Is é cruach dhosmálta Austenitic 316/316L an t-ábhar is praiticiúla maidir le hiarratais hidrigine agus tá cuntas teiste cruthaithe aige.Cé go moltar cóireáil teasa iar-weld (PWHT) le haghaidh steels carbóin chun hidrigin iarmharach a chailcíniú le linn táthú agus cruas an limistéir teasa (HAZ) a laghdú tar éis an táthú, níl sé ag teastáil le haghaidh steels dhosmálta austenític.
Níl mórán éifeacht ag éifeachtaí teirmeacha de bharr cóireála teasa agus táthú ar airíonna meicniúla steels dhosmálta austenític.Mar sin féin, is féidir le fuar-obair feabhas a chur ar airíonna meicniúla steels dhosmálta austenític, mar shampla neart agus cruas.Nuair a bhíonn píopaí déanta as cruach dhosmálta austenític á lúbadh agus á bhfoirmiú, athraíonn a n-airíonna meicniúla, lena n-áirítear laghdú ar phlaisteacht an ábhair.
Má éilíonn cruach dhosmálta austenític foirmiú fuar, cuirfidh anáil tuaslagáin (téamh go dtí thart ar 1045 ° C agus múchadh nó fuarú tapa ina dhiaidh sin) airíonna meicniúla an ábhair ar ais chuig a luachanna bunaidh.Cuirfidh sé deireadh freisin leis an deighilt cóimhiotail, íogrú agus céim sigma a bhaintear amach tar éis fuar-obair.Agus anáil réitigh á déanamh agat, bí ar an eolas gur féidir le fuarú tapa an strus iarmharach a chur ar ais san ábhar mura láimhseáiltear é i gceart.
Déan tagairt do tháblaí GR-2.1.1-1 Innéacs Sonraíochta Ábhar Tionóil Píobáin agus Feadáin agus Innéacs Sonraíochta Ábhar Píobáin GR-2.1.1-2 in ASME B31 le haghaidh roghnúcháin ábhar inghlactha do sheirbhís H2.is áit mhaith é píopaí le tosú.
Le meáchan adamhach caighdeánach de 1.008 aonad mais adamhach (amu), is í hidrigin an eilimint is éadroime agus is lú ar an tábla peiriadach, agus mar sin tá claonadh ard chun sceitheadh, agus d'fhéadfainn a chur leis go bhféadfadh iarmhairtí tubaisteach a bheith ann.Dá bhrí sin, ní mór an córas píblíne gáis a dhearadh ar bhealach a theorannú naisc chineál meicniúla agus na naisc sin atá ag teastáil i ndáiríre a fheabhsú.
Nuair a theorannaítear pointí sceite féideartha, ba cheart an córas a tháthú go hiomlán, ach amháin i gcás naisc flanged ar threalamh, eilimintí píopaí agus feistis.Ba cheart naisc snáithithe a sheachaint chomh fada agus is féidir, mura bhfuil siad go hiomlán.Mura féidir naisc snáithithe a sheachaint ar chúis ar bith, moltar iad a cheangal go hiomlán gan séalaithe snáithe agus ansin an táthú a shéaladh.Nuair a bhíonn píopa cruach carbóin á úsáid, ní mór na hailt píopaí a tháthú le butt agus cóireáil teasa iar-táthaithe (PWHT).Tar éis an táthú, tá píopaí sa chrios teas-tionchar (HAZ) faoi lé ionsaí hidrigine fiú ag teocht chomhthimpeallach.Cé go dtarlaíonn ionsaí hidrigine go príomha ag teochtaí arda, laghdóidh céim PWHT an fhéidearthacht seo go hiomlán, fiú amháin faoi choinníollacha comhthimpeallacha, mura gcuirtear deireadh leis.
Is é pointe lag an chórais uile-táthaithe an nasc flange.Chun leibhéal ard tightness a áirithiú i naisc flange, ba cheart gaiscéid Kammprofile (fig. 4) nó foirm eile gaiscéid a úsáid.Déanta beagnach mar an gcéanna ag roinnt déantúsóirí, tá an ceap seo an-mhaith.Tá sé comhdhéanta de fháinní uile-mhiotail fiaclacha atá nasctha idir ábhair shéalaithe bhog, dhífhoirmithe.Díríonn na fiacla ualach an bolt i limistéar níos lú chun oiriúnach daingean a sholáthar le níos lú strus.Tá sé deartha sa chaoi is go bhféadfaidh sé cúiteamh a dhéanamh ar dhromchlaí flange míchothrom chomh maith le coinníollacha oibriúcháin luaineacha.
Fíor 4. Tá croí miotail nasctha ag gaiscéid Kammprofile ar an dá thaobh le filler bog.
Fachtóir tábhachtach eile maidir le sláine an chórais ná an comhla.Is fíorfhadhb é sceitheadh ​​ar fud an tséala gas agus feansaí coirp.Chun seo a chosc, moltar comhla a roghnú le séala bellows.
Úsáid 1 orlach.Píobán cruach carbóin Scoil 80, inár sampla thíos, i bhfianaise lamháltais déantúsaíochta, creimthe agus lamháltais mheicniúla de réir ASTM A106 Gr B, is féidir an t-uasbhrú oibre incheadaithe (MAWP) a ríomh in dhá chéim ag teochtaí suas go dtí 300 ° F (Nóta : Is é an chúis atá le "…le haghaidh teochtaí suas le 300ºF ..." ná toisc go sáraíonn an strus incheadaithe (S106 °F) an t-ábhar AS B. 0.03 go dtí an ráta teochta de réir ráta AS B. (S), mar sin éilíonn Cothromóid (1) Coigeartaigh go teocht os cionn 300ºF.)
Ag tagairt do fhoirmle (1), is é an chéad chéim ná brú pléasctha teoiriciúil an phíblíne a ríomh.
T = tiús bhalla píopa lúide lamháltais mheicniúla, creimeadh agus déantúsaíochta, in orlach.
Is é an dara cuid den phróiseas ná an brú oibre uasta incheadaithe Pa den phíblíne a ríomh tríd an bhfachtóir sábháilteachta S f a chur i bhfeidhm ar an toradh P de réir cothromóide (2):
Mar sin, nuair a bhíonn ábhar 1″ scoile 80 á úsáid, ríomhtar an brú pléasctha mar seo a leanas:
Cuirtear Sf sábháilteachta de 4 i bhfeidhm ansin i gcomhréir le Moltaí Árthaigh Bhrú ASME Roinn VIII-1 2019, Mír 8. UG-101 arna ríomh mar seo a leanas:
Is é luach MAWP mar thoradh air ná 810 psi.Tagraíonn orlach do phíobán amháin.Is é an nasc flange nó an chomhpháirt leis an rátáil is ísle sa chóras an fachtóir cinntitheach chun an brú incheadaithe sa chóras a chinneadh.
De réir ASME B16.5, is é 285 psi an brú oibre uasta incheadaithe do 150 feisteas flange cruach carbóin.orlach ag -20°F.Tá brú oibre uasta incheadaithe de 740 psi ag Aicme 300.Beidh sé seo mar fhachtóir teorainn brú an chórais de réir an tsonraíocht ábhair thíos sampla.Chomh maith leis sin, ach amháin i dtástálacha hidreastatacha, is féidir leis na luachanna seo níos mó ná 1.5 uair.
Mar shampla de shonraíocht bhunúsach ábhar cruach carbóin, sonraíocht líne seirbhíse gáis H2 ag feidhmiú ag teocht chomhthimpeallach faoi bhun brú deartha de 740 psi.orlach, féadfaidh na ceanglais ábhartha a thaispeántar i dTábla 2 a bheith iontu. Is iad seo a leanas na cineálacha a bhféadfadh aird a thabhairt orthu a bheith san áireamh sa tsonraíocht:
Seachas an phíblíne féin, tá go leor gnéithe sa chóras píobaireachta mar fheistis, comhlaí, trealamh líne, srl. Cé go gcuirfear go leor de na heilimintí seo le chéile i bpíblíne chun iad a phlé go mion, beidh níos mó leathanach ag teastáil uaidh seo ná mar is féidir freastal orthu.An t-alt seo.