氮气气调储粮工程设计规范试行1.doc

中国储备粮管理总公司 发布
2011-03-01实施
2011-03-01发布
氮气气调储粮工程设计规范（试行）

Q/ZCL T9-2011
Q/ZCL
中国储备粮管理总公司企业标准
ICS

前 言
本标准附录A、附录B、附录C、附录D和附录E为资料性附录。
本标准由中国储备粮管理总公司提出并归口。
本标准负责起草单位：中国储备粮管理总公司。
本标准主要起草人：卜春海、杨健、高素芬、付鹏程、罗飞天、麦超雄、汪喜波、李浩杰、李克强。
本标准为首次发布。

氮气气调储粮工程设计规范（试行）
1　 范围
本标准规定了氮气气调储粮工程设计的术语和定义、总体要求、制氮设备、制氮机房、主供气管网、氮气进仓管道、智能控制管理系统、安全防护等内容。
本标准适用于平房仓、浅圆仓氮气气调储粮的工程设计。
2　 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
GB150 钢制压力容器
GB8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
GB12358 作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求
GB50235 工业金属管道施工及验收规范
GB50251 输气管道工程设计规范
GB50268 给水排水管道工程施工及验收规范
GB/T5836.1 建筑排水用硬聚氯乙烯管材
GB/T8162 无缝钢管
GB/T13663 给水用聚乙烯管材
GB/T18742 冷热水用聚丙烯管道系统
SL105-95 水工金属结构防腐蚀规范
Q/ZCL T8-2009 氮气气调储粮技术规程
3　 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1　 变压吸附制氮
利用分子筛对氮气和氧气的选择吸附和解吸性差异，使用两吸附塔并联交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离并富集氮气。
3.2　 膜分离制氮
利用不同气体组分在膜中的溶解扩散速率不同，在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过纤维膜壁的速率不同，完成氮氧分离并富集氮气。
3.3　 主供气管网
以并联、串联等方式组成，在制氮机房和粮仓之间输送气体的系统，由输气管、连接件、控制阀、检修井等组成。
3.4　 氮气进仓管道
与主供气管网连接，安装在仓墙上向仓内供气的管道。
3.5　 固定式供气
制氮设备固定安装在制氮机房内，氮气通过库区主供气管网和氮气进仓管道输送至气调粮仓。
3.6　 移动式供气
制氮设备安装在可移动的设施上，氮气通过进仓管道输送至气调粮仓。
4　 总体要求
4.1　 供气方式。包括固定式供气和移动式供气，优先采用固定式供气。
4.2　 制氮设备。非深冷氮氧分离包括变压吸附制氮和膜分离制氮，优先选用变压吸附制氮。
4.3　 制氮机房。应选择总体布局合理、空气质量良好、靠近配电房、满足氮气制备与输送工艺要求的地点建设。
4.4　 主供气管网。应根据仓库平面布局、制氮机房位置、已有地下管道、库区绿化、尾气利用等具体情况设计。
4.5　 氮气进仓管道。应根据氮气输送工艺、磷化氢环流熏蒸系统、粮仓气密专用双槽管位置、机械通风风网等具体情况设计。
4.6　 粮面气体分配管道。应根据仓房大小、机械通风风网等具体情况设计。
4.7　 仓房气密性处理。应根据仓房内部结构、漏气部位、气密现状等具体情况，进行改造，使其符合Q/ZCL T8-2009第4.1条的规定。
5　 制氮设备
5.1　 系统组成
5.1.1　 变压吸附制氮
系统包括空压机、空气储气罐、冷干机、三级过滤器、活性炭除油装置、吸附塔、氮气储气罐、流量计、检测装置、控制系统、阀门、连接管道等。
5.1.2　 中空纤维膜分离制氮
系统包括空压机、空气储气罐、三级过滤器、活性炭除油装置、加热器、中空纤维膜、流量计、检测装置、控制系统、阀门、连接管道等。
5.2　 功能要求
5.2.1　 应具备PLC控制的一键自动运行和手动操作分步运行。
5.2.2　 应具备良好的人机对话界面，宜采用触摸屏。
5.2.3　 自动控制排污、排水系统，自动提示系统维护。
5.2.4　 能实时显示氮气流量和浓度，空压机、冷干机的运行状况，排污排水情况等数据。
5.2.5　 能自动保存每次开机时间、当次运行时间、氮气产量、排空次数、报警次数及内容等数据。
5.2.6　 具备紧急停机功能。
5.3　 主要技术参数
5.3.1　 产气量
5.3.1.1　 产气量（Nm3/h）=气调仓容（吨）×（0.002～0.0039）Nm3/h.t。
5.3.1.2　 实际产气量按空压机的流量配套设计，充分利用空压机的产能。
5.3.2　 氮气浓度
5.3.2.1　 变压吸附制氮，输出氮气浓度不小于99.5%。
5.3.2.2　 膜分离制氮，输出氮气浓度不小于99.0%。
5.3.3　 空氮比
5.3.3.1　 变压吸附制氮空氮比＜2.7。
5.3.3.2　 膜分离制氮空氮比＜4.0。
5.3.4　 其它
53.4.1　 空气净化系统处理能力不小于1.4倍制氮系统耗气量。
5.3.4.2　 整机噪音不大于80dB。
5.4　 关键零部件基本要求
5.4.1　 空压机
5.4.1.1　 应选用螺杆式空压机。
5.4.1.2　 应具备智能控制系统。
5.4.1.3　 应具备自动保护和报警功能。
5.4.1.4　 应具备保养计划提示功能。
5.4.2　 空气净化装置
5.4.2.1　 包括冷干机、一级、二级、三级过滤器及活性炭除油装置。
5.4.2.2　 应选用高温型冷干机，处理量不小于1.4倍实际压缩空气流量。
5.4.2.3　 一级、二级过滤器处理量不小于1.6倍实际压缩空气量。
5.4.2.4　 三级过滤器、活性炭除油装置处理量不小于1.2倍实际压缩空气量。
5.4.2.5　 压缩空气最终应无液态水，含油量不大于0.003ppm，尘埃不大于0.01μm。
5.4.3　 空气储气罐
5.4.3.1　 容积不小于0.15倍原料压缩空气流量，设计参照GB150。
5.4.3.2　 外表面喷砂除锈清理，达GB8923之Sa2.5级要求。
5.4.3.3　 涂料符合SL105-95第3.2.3.3条的要求，设备外表防腐寿命不小于5年。
5.4.4　 氮气储气罐
5.4.4.1　 容积不小于1.5倍空气储气罐体积，设计参照GB150。
5.4.4.2　 外表面处理及涂料保护要求参照5.4.3.2及5.4.3.3的要求。
5.4.5　 其它
5.4.5.1　 气动角座阀使用寿命不小于200万次。
5.4.5.2　 流量计选用金属转子、涡街或智能旋进漩涡流量计，变压吸附制氮设备测量量程不小于1.3倍氮气出口流量，膜分离制氮设备测量量程不小于2倍氮气出口流量，精度等级不大于3。
6　 制氮机房
6.1　 机房选址
6.1.1　 与库区整体布局协调。
6.1.2　 远离办公、生活区。
6.1.3　 周围空气质量较好、管网距离较短、靠近配电房。
6.2　 机房主体
6.2.1　 机房由设备间和值班室组成，主体包括地坪、墙体、屋面、门窗
6.2.2　 地基回填土应分层夯实或碾压，其压实系数不应小于0.93；地面坚固平整。墙体内表面应抹灰刷白。
6.2.3　 建筑防雷满足当地防雷等级要求。
6.2.4　 窗户满足通风及采光要求；门满足设备进出要求。
6.3　 土建设计
6.3.1　 制氮机房屋架下弦或梁底的高度，应符合设备拆装起吊和通风的要求，其净高宜大于5m。
6.3.2　 设备间的大小满足设备的布置并有方便的操作维修空间，操作维护通道不宜小于1.2m。
6.3.3　 隔音值班室或控制室应设观察窗，其窗台标高不宜高于0.8m。
6.3.4　 预留通风、散热、采光、门窗等工艺空洞。
6.3.5　 预埋排水、排污、供电、富氧空气排出、氮气输送等管线。
6.3.6　 预埋照明、值班室空调、风机、插座等配电设施。
6.4　 工艺设计
6.4.1　 储气罐与供气主管道之间应设置具备手动操作功能的截断阀。
6.4.2　 富氧空气应排至机房外。
6.4.3　 空压机散热废气应排至机房外。
7　 主供气管网
7.1　 管网布局
7.1.1　 根据仓房平面布置图、制氮设备产气量，参考GB50251设计管道。
7.1.2　 输气管道沿线应设置管道走向标志。
7.2　 管道材质
7.2.1　 选用PPR、PE、UPVC管或无缝钢管。
7.2.2　 公称压力不小于0.8Mpa。
7.23　 PPR管相关参数应符合GB/T18742的要求。
7.2.4　 PE管相关参数应符合GB/T13663的要求。
7.2.5　 UPVC管相关参数应符合GB/T5836.1的要求。
7.2.6　 无缝钢管相关参数应符合GB/T8162的要求。
7.3　 管道直径
7.3.1　 产气量不大于150Nm3/h，供气管道公称直径可选择65mm。
7.3.2　 产气量不大于220Nm3/h，供气管道公称直径可选择75mm。
7.3.3　 产气量不大于310Nm3/h，供气管道公称直径可选择90mm。
7.4　 铺设要求
7.4.1　 新建库的供气管道可沿排水管道或与埋地电缆共沟敷设。
7.4.2　 旧库改造供气管道宜采用开沟暗埋或利用排水管道，也可地面铺设或架空敷设。
7.4.3　 开沟暗埋宜选择绿化带开沟。
7.4.4　 埋地管道应考虑防腐处理，主干道下的输气管道应外套保护管。
7.4.5　 管顶至路面结构底层距离不少于0.5m
7.4.6　 埋地管道试压防腐后，应用细沙垫底铺平，回填土夯实。
7.4.7　 埋地直管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力，应小于管道最小屈服强度的90%。
7.4.8　 管道附件的强度不应小于相连直管段的设计强度。
7.4.9　 管道安装、检查、试压等参见标准GB 50268、GB 50235。
8　 氮气进仓管道

8.1　 利用磷化氢环流熏蒸管道改造
8.1.1　 固定式供气
8.1.1.1　 主供气管网与檐墙平行时，在离仓房中部通风口最近的位置，从主管网引出氮气进仓支管，支管与熏蒸管道连接，支管上增加阀门，熏蒸管道上安装截断向通风道进气的阀门。
8.1.1.2　 主供气管网与山墙平行时，在离仓房端部通风口最近的位置，从主管网引出氮气进仓支管，支管与熏蒸管道连接，支管上增加阀门，熏蒸管道上安装截断向通风道进气的阀门。
8.1.1.3　 浅圆仓从主管网分别引出氮气进仓支管，支管与两套熏蒸管道连接，支管上增加阀门，熏蒸管道上安装截断向仓内空间进气的阀门。
8.1.1.4　 高大平房仓在每个通风口增加直径110mm的带阀门的排气口。
8.1.1.5　 浅圆仓在仓顶通风口增加直径110mm的带阀门的排气口。
8.1.2　 移动式供气
8.1.2.1　 在熏蒸管道上增加充气接口和阀门，平房仓在熏蒸管道上安装截断向通风道进气的阀门，浅圆仓在熏蒸管道上安装截断向仓内空间进气的阀门。
8.1.2.2　 排气口见8.1.1.4或8.1.1.5。
8.2　 新安装氮气进仓管道
8.2.1　 若现有磷化氢环流熏蒸管道改造困难，可在仓墙中间部位或仓墙一端新增氮气进仓管道。
8.2.2　 管道进仓口在粮仓气密专用双槽管下50mm左右。
8.2.3　 管道直径同主供气管道直径，管道上增加供气阀门。
8.2.4　 排气口见8.1.1.4或8.1.1.5。
9　 智能控制管理系统
9.1　 系统组成
9.1.1　 粮仓现场自动控制系统。由自动阀门组、控制箱、设备控制模块、数据传输模块、控制软件等组成，实现充气、排气、环流、补气、尾气利用等气调作业实时自动控制。
9.1.2　 仓内压力自动测控系统。由压力传感器、数据采集模块、数据传输模块、采集控制软件等组成，实现气囊内气体压力自动检测和控制。
9.1.3　 制氮机房自动控制系统。由制氮设备、控制柜、设备控制模块、数据传输模块、控制软件等组成，根据气调作业需要自动控制制氮设备。
9.1.4　 氮气浓度自动检测系统。由氮气浓度传感器、数据采集模块、数据传输模块、采集控制软件等组成，实现粮仓内氮气浓度自动检测。
9.1.5　 手机短信工作进程提示及系统硬件设备故障报警提示系统。
9.1.6　 手机遥控系统。用手机可以对系统开关机、充氮作业、仓内氮气浓度进行自动检测并以短信的形式获取相关资料。
9.2　 系统功能
9.2.1　 具备计算机自动、手机和手动现场控制功能。
9.2.2　 具备计算机或手机远程自动控制功能。
9.2.3　 能实时检测粮堆内氮气浓度和气囊内气体的压力。
9.2.4　 具备实现高大平房仓和浅圆仓充氮气调储粮的各项基本功能。
9.2.5　 根据杀虫、防虫、储藏等作业需求，能适时自动控制仓房现场有关自动阀门组、设备开关。
9.2.6　 能自动控制制氮机房成套设备的启停并提取相关数据内容。
9.2.7　 具备充氮储粮各项数据、氮气浓度变化曲线、充氮作业日志的存储、检索、统计以及打印功能。
9.2.8　 能实时巡测多栋粮仓氮气浓度，分时控制多栋粮仓充氮气调作业。
9.2.9　 具备将所有操作过程数据通过手机短信发送到指定人员手机上的功能。
9.2.10　 具备任务暂停、终止及系统紧急停机功能。
10 安全防护
10.1 空气呼吸器
10.1.1 根据气调规模，应配置3套以上。
10.1.2 空气呼吸器有效使用时间不小于30分钟。
10.1.3 压力表应具有夜视功能。
10.1.4 应配置与呼吸器配套的充气泵1台。
10.2 氧气浓度报警仪
10.2.1 根据气调规模，应配置2个以上。
10.2.2 测量范围 0～25％，测量精度±0.3%以内。
10.2.3 响应时间不大于30s。
10.3 氮气浓度检测仪
10.3.1 根据气调规模，应配置2台以上。
10.3.2 量程：70%～99.999%。
10.3.3 精度：氮含量大于95%时，±0.15%；氮含量75%～95%时，±0.2%。
10.4 安全生产
按Q/ZCL T8-2009第8章执行。
11 附录
11.1 制氮机房参考图。
11.2 高大平房仓氮气进仓管道改造参考图。
11.3 浅圆仓氮气进仓管道改造参考图。