Применение кислорода в промышленности и других областях
Правильно подобранные компоненты имеют важное значение в рабочих процессах с использованием кислорода. Узнайте больше о подходящих решениях Bürkert и нашем участии в обеспечении надежности вашего технологического процесса.
Многообразие решений Bürkert для применения с кислородом
Знакомы ли вы с нашими электромагнитными, пропорциональными или регулирующими клапанами, подходящими для применения с кислородом? Познакомьтесь с ними и обратитесь к нам за индивидуальной консультацией. Для процессов с использованием кислорода в качестве среды мы рекомендуем следующие изделия.
Unable to display product type with the given sku.
Вас интересует, почему для работы с кислородом требуются специальные решения? Далее мы рассказываем об основных фактах по данной теме.
При атмосферных условиях (T = 18 °C, p = 760 мм рт. ст.) кислород представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса. Его доля в атмосфере составляет 21 об. %.
При определенных условиях кислород легко вступает в реакцию с большинством элементов и образует соответствующие оксиды. Он также необходим для процессов горения. При наличии масла и смазки или загрязненных ими текстильных материалов, например средств очистки, кислород может привести к самовоспламенению.
Кислород является неотъемлемым вспомогательным средством в различных областях.
Вот лишь несколько примеров применения:
в металлургии, литейном производстве и в пищевой промышленности;
в гидротехнике в ходе водоподготовки в качестве окислителя;
в медицине в системах искусственного дыхания;
во время экспедиций под водой;
в космонавтике в качестве окислителя для ракетного топлива;
в химической промышленности, например, при изготовлении серной или азотной кислоты;
при производстве технологических газов из угля и водорода, из тяжелых фракций нефти;
во время плавки металлов с высокой точкой плавления с использованием водородно-кислородного пламени;
в топливных элементах;
в технике газовой резки и сварки с использованием ацетилена;
во время газолазерной сварки в качестве режущего газа;
в качестве технологического газа при плазменной резке;
в бумажной промышленности для отбеливания;
в текстильной промышленности, например в прачечных;
в больницах.
Вещества, которые горят на воздухе, в чистом кислороде при нормальном давлении обладают более интенсивным действием. В атмосфере чистого кислорода при повышенном давлении возможно возникновение состояния взрывоопасного сгорания, так как при таких условиях требуется меньше энергии для воспламенения.
Имеется множество материалов, которые на воздухе не горят, но при одинаковых условиях вступают в реакцию в чистом кислороде. Опасность возгорания в таких случаях обусловлена высоким давлением, так как увеличивается число горючих материалов, пока растет давление.
Для возгорания решающее значение имеют три фактора: окислитель, горючий материал и источник воспламенения. Отсутствие одного из этих трех компонентов обычно препятствует возникновению возгорания.
Предположим, что в промышленном оборудовании под высоким давлением подается кислород. Детали внутри клапанов, регуляторов давления, трубопроводов и трубных фитингов превращаются в горючий материал. Кислород представляет собой окислитель, и его сжатие создает дополнительно энергию воспламенения.
В случае сброса давления кислорода с высокого до низкого, он может достигать скорости звука. Если он сталкивается при такой высокой скорости с каким-нибудь сопротивлением, то растет его температура по причине адиабатического сжатия. Предпосылкой этому является то, что за короткое время при сжатии никакая тепловая энергия не может отдаваться в окружающее пространство. Если увеличивается давление на выходе, то растет температура.
По причине роста температуры достигается точка самовоспламенения пластика, органических соединений и небольших частиц металла в используемом оборудовании, сгорание которых создает достаточно теплоты для воспламенения.
Загрязнения, выступающие частицы металла и грязи, которые, как правило, не горят, могут нагреться и вызвать дополнительно с энергией столкновения и теплотой трения возгорание вплоть до взрыва.
Подводя итог, здесь можно обратить внимание на механизмы воспламенения, которые охватывают категории столкновения частиц, механического столкновения, а также трения и нагрева под давлением.
Особенно важное значение имеет хорошая система управления рисками. Она включает в себя собственно производство, а также процесс эксплуатации и техобслуживания:
недопущение высокой скорости газа;
предотвращение внезапных препятствий;
применение пластиковых уплотнений только в тех случаях, когда обеспечивается адекватный отвод тепла через связанную металлическую поверхность;
выбор металлических материалов в соответствии с максимально возможным давлением, при котором частично требуется применение специальных сплавов;
исключение использования алюминия из-за его низкой энергии воспламенения и низкой точки плавления в случаях применения с кислородом;
необходимость проверки применения неметалических материалов, возможность использования в большей степени неметаллических материалов, испытанных также в соответствии со стандартами на предмет их пригодности для работы с кислородом;
необходимость избегания быстрого открытия и закрытия клапанов во время эксплуатации и предотвращения скачков давления.
Чистота во время монтажа является самым важным требованием, так как это поможет исключить попадание каких-либо органических соединений или частиц в область чистого потока кислорода. Из-за опасности воспламенения все контактирующие с кислородом детали оборудования для работы с кислородом должны быть очищены, их следует содержать в чистоте, насколько это возможно. Они должны быть очищены от шлака, ржавчины, остатков сварки, материалов струйной обработки, масла, смазки, растворителей, а также инородных веществ и частиц (упаковок, очистителей ржавчины, стружки). В этой связи следует категорически отказаться от привычной смазки, например, во время монтажа трубопроводов в системе. Необходимо также избегать контакта с содержащими масло тряпками или покрытыми смазкой руками. Запрещается носить загрязненную маслом или смазкой одежду при работе с кислородом.
Во время процессов изготовления и технического обслуживания также следует обращать особое внимание на правильный выбор деталей. С одной стороны, они должны изготавливаться в условиях максимальной чистоты для предотвращения загрязнений, с другой стороны, они должны быть совместимы с рабочей средой и используемыми вспомогательными средствами.
В Федеральном институте исследований и испытаний материалов (BAM) можно получить информацию о том, какие компоненты могут использоваться в процессах с потоком кислорода. Под «Разрешением BAM на использование» понимается проверка неметаллических материалов, контактирующих с рабочей средой (например, материалы уплотнений), на предмет их реакции с газообразным или сжиженным кислородом при различных температурах и давлениях.
Кроме этого, следует соблюдать указания информационного листка M 034 BG RCI (Объединение работников сырьевой и химической промышленности). В настоящем информационном листке приводится описание характеристик и свойств кислорода, опасностей и защитных мероприятий при обращении с кислородом и кислородными смесями, а также рекомендации по приобретению и эксплуатации кислородных установок.
Какую роль играют клапаны?
Горючим веществом становится клапан, например, из-за своей мембраны, небольшой пружины или фильтра, как только в нем воспламеняется самоподдерживаемый огонь. Частицы потока газа, а также нагрев под давлением эластомерного уплотнения или загрязненной поверхности могут быть при этом источниками воспламенения. Опасны также препятствия, образующие нагрев под давлением. К ним относятся закрытые клапаны или регуляторы давления, в которых сжимается газ. Даже в самом клапане может возникать нагрев под давлением, например, из-за прямого открывания седла клапана, или на выходе частично открытого регулятора.
Производство клапанов для работы с кислородом как фактор безопасности
В процессе разработки клапанов для применения с кислородом Bürkert обращает внимание на выбор подходящих материалов и изготавливает их в соответствии с высокими стандартами в отношении чистоты. Все контактирующие с рабочей средой компоненты (неметаллические материалы уплотнения, пластик и клей) должны быть пригодны для применения с кислородом.
Определенные технологии очистки и чистящие средства гарантируют достаточную очистку конечных изделий, а также чистоту для их эксплуатации с кислородом. Здесь вы сможете получить небольшое представление об одной из наших «серых зон», в которых изготавливаются также клапаны подачи кислорода.
При производстве клапанов, подходящих для работы с кислородом, мы соблюдаем следующие условия:
Очистка отдельных деталей. Все контактирующие с рабочей средой детали перед сборкой подвергаются плазменной очистке.
Внутренняя транспортировка и хранение. Очищенные отдельные детали и собранные устройства укрываются пленкой и транспортируются в отдельных ящиках.
Сборка в условиях «серой зоны». Контактирующие с рабочей средой компоненты монтируются без дополнительного применения масел, смазок или силикона. В качестве вспомогательного монтажного средства используется только дистиллированная вода.
Проверка в условиях «серой зоны». Проверка готовых устройств осуществляется на специальном испытательном стенде. Инспектор подтверждает с помощью свой подписи или персонального штампа на заказе правильность соблюдения заданных параметров.
Обеспечение качества. Введенная система управления качеством согласно ISO 9001 вместе с проводимым внутренним аудитом являются также частью системы обеспечения качества как и проверка средств испытаний и измерений.
Клапаны получают уникальный код для их идентификации на предмет пригодности применения с кислородом и упаковываются в специальную готовую упаковку.
Разрешения на использование (декларация изготовителя)
Рабочая группа «Безопасное обращение с кислородом» Федерального института исследований и испытаний материалов (BAM) составляет протокол испытаний, который является основой для декларации изготовителя Bürkert. В декларациях изготовителя (HEE) содержатся следующие данные.
Обозначенные переменным кодом NL02 изделия, поставляемые фирмой Bürkert Werke GmbH без масла и смазки, подходят для применения с кислородом.
Такие свойства теряются в случае использования рабочей среды с содержанием масла и смазки, или внешнего загрязнения изделия.
Изделия с переменным кодом NL02 можно определить по обозначению на заводской табличке в области указания максимальной температуры, например «O2»: Tmed макс. 60 °C.
Достаточно декларации изготовителя, т. е. разрешения на применение неметаллических материалов, контактирующих с рабочей средой, в отношении их реакционной способности с кислородом. Разрешение на использование всего устройства принципиально возможно, но, как правило, выдается лишь при максимально допустимом давлении, начиная со 100 бар. Только при таком высоком давлении неметаллические материалы (уплотнения) проверяются в конструктивном окружении.
Хотели ли бы вы обменяться с нами мнениями по теме кислорода? Обратитесь к нам!
Bürkert
