蒸汽在车用CNG气瓶定期检验中的应用

刘洋，王雄，栗丽

（乌海市特种设备检验所，内蒙古 乌海 016000）

蒸汽在车用CNG气瓶定期检验中的应用

刘洋，王雄，栗丽

（乌海市特种设备检验所，内蒙古 乌海 016000）

车用CNG气瓶定期检验中气瓶内部清洗和内部干燥是非常重要的两个环节，目前国内较为普遍的检验工艺采用压缩清洗机进行气瓶内部清洗和热空气吹扫进行气瓶内部干燥，这两种传统工艺方法存在一定弊端。本文探讨引入蒸汽用于车用CNG（压缩天然气）气瓶定期检验气瓶内部清洗和内部干燥的工艺方法及可行性，以期提高车用CNG气瓶定期检验效率。

车用气瓶；定期检验；蒸汽；烘干；清洗

近年来，随着CNG气瓶生产技术水平的不断提升，以及CNG作为汽车能源在环保性、经济性优势显现，全国范围内，车用CNG气瓶数量越来越多。而车用CNG气瓶定期检验作为法定检验，面对全国数以百万的CNG气瓶，检验中耗费的人力物力巨大。车用气瓶检验机构形式丰富，有民办的，有公办的，也有合作检验的，这也使严格保证定期检验质量难度较大。保障车用气瓶检验质量和提高检验效率是气瓶检验工作者需要更多去考虑的问题。

1 蒸汽的应用

空气中所含水蒸汽达到最大限度成为饱和蒸汽，饱和蒸汽中的水分完全蒸发成为干饱和蒸汽。从不饱和蒸汽到湿饱和蒸汽再到干饱和蒸汽过程温度是不变的，干饱和之后继续加热则温度会上升，成为过热蒸汽。饱和蒸汽的压力与温度是线性对应关系，而过热蒸汽压力与温度不存在对应关系（如图1）。

蒸汽被广泛应用于食品加工、物质干燥、污染土壤治理等诸多领域。蒸汽干燥具有节能效果显著、干燥品质好、传热传质效率高、无失火和爆炸危险等特点，是一种新兴的具有较大潜力的干燥技术，随着对其研究不断深入，过热蒸汽干燥技术被广泛应用于褐煤、木材、纸张、食品、污泥等。

蒸汽清洗是通过高温高压作用下的饱和蒸汽，对被清洗表面的油渍物颗进行溶解，并将其汽化蒸发，能让饱和蒸汽清洗过的表面达到超净态。蒸汽可以有效切入任何细小的孔洞和裂缝，剥离并去除其中的污渍和残留物。

图1 水的相图

2 蒸汽用于车用CNG气瓶干燥

CNG缠绕气瓶内部干燥的具体要求在环GB24162-2009《汽车用压缩天然气金属内胆纤维缠绕气瓶定期检验与评定》中有明确规定，干燥时间应足够长以保证瓶内完全干燥，国内CNG气瓶检验站现多采用热风干燥方式，汽车用压缩天然气金属内胆纤维环缠绕气瓶工作温度为-40～65℃，所以热风干燥时，通常热空气温度不可超过65℃。从实际检验中干燥效果来看，使用热风干燥耗时较长，使气瓶内部完全干燥需要超过1h。当气瓶检验数量大时，检验结构不可能耗用这么长时间直至气瓶完全干燥。而气瓶中有水分残留时，遇CNG气源杂质H2S，会对钢制内胆造成腐蚀，并有可能产生应力腐蚀，埋下安全隐患（表1）。

具体工艺方法为待干燥气瓶垂直90°倒立放置，饱和蒸汽通过管路连接至气瓶内部，瓶口不可完全封堵，瓶口需留有1/2面积供蒸汽流出。连接至瓶内管路近瓶口端可切换蒸汽和压缩空气。先使用压缩空气对气瓶内部进行吹扫，吹扫时间可精确控制到秒，然后用压缩空气对气瓶内部进行吹扫。如该工艺方法可行整个干燥过程用时控制在2min之内，有效提高烘干效率，将大大减少整个定期检验耗时。检验车间如不具备蒸气源可使用电加热或其他燃料方式的民用蒸气发生装置作为蒸气源。

表1 饱和蒸汽压力温度对照简表

表2 某QL-358型清洗机清洗气瓶用水量统计表

3 蒸汽用于车用CNG气瓶内部清洗

目前CNG气瓶内部清洗大多采用加压的水流冲洗气瓶内部，水流出时带走瓶内的残留物。而油质组分通常不溶于水，所以清洗时很难完全清洗干净，气瓶内油污越多需要冲洗时间越长，如检验机构不具备检验用水回收利用能力，会造成大量的水资源浪费，而且带有油污的废水直接排放会造成公共水体污染。某型号清洗机清洗气瓶时耗水量见表2，使用3MPa压缩水清洗气瓶，每次同时清洗2只气瓶3分钟，清洗1万只气瓶需要用水350吨。我国巨大的车用气瓶保有量，气瓶定期检验中气瓶清洗用水总量非常大，因此而造成的水资源浪费和水污染问题非常值得关注（表2）。

具体工艺方法为将待干燥气瓶置于垂直90°气瓶倒水机上，通过管路引入蒸汽吹扫气瓶内部，利用高温高压的蒸汽将油污从气瓶内壁分离，蒸汽吹扫之后再用清洗机压缩水流对气瓶内部进行冲洗，带出已与气瓶内壁分离的油污。气瓶内部清洗过程中蒸汽吹扫时间需要严格控制，不可过长，以免影响缠绕气瓶缠绕纤维结构性能。经清洗的油污通常浮于水上层，可在气瓶清洗环节中加入油污回收装置，对瓶内残留油分加以回收利用，同时避免油污造成水体污染。

4 结语

如蒸汽成功应用于车用CNG气瓶定期检验内部清洗和气瓶干燥环节可以有效提高检验效率，在内部清洗项目中可以节约大量清洗用水。但蒸汽具体应用到实际检验中来还有很多工作要做，需要进行大量不同蒸汽压力、温度和蒸汽吹扫时间等条件的对比实验，积累大量的试验数据，系统分析验证蒸汽吹扫对车用CNG气瓶结构性能的影响，以作为蒸汽吹扫应用于车用CNG气瓶定期检验中的理论支撑，并不断优化具体工艺方法，以便将蒸汽的应用更好的服务于车用CNG气瓶定期检验工作。

[1]潘永康，王忠喜，刘相东.现代干燥技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]史勇春.褐煤过热蒸汽气流干燥过程动力学模型研究[D].山东：山东大学能源与动力工程学院，2012.

[3]马怡光.城市污泥过热蒸汽干燥试验研究[D].南昌航空大学，2013.

[4]王静娴. 大容积全缠绕复合材料气瓶设计方法研究[D].太原理工大学，2015.

[5]叶建国. 宁波市公共交通天然气汽车应用及发展研究[D].浙江工业大学，2012.

[6]郭卫江. CNG气瓶安装监督检验风险控制[J]. 宁夏工程技术，2012,03:271～274+279.

[7]吕亮国. 长管拖车气瓶瓶口外螺纹磨损数值分析[D].太原理工大学，2016.

[8]陈元利，陈志刚. 广州地区提前做好车用CNG专用装置检验准备工作的探讨[J]. 中国新技术新产品，2010,13:62.

[9]潘永康，王忠喜，刘相东.现代干燥技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[10]史勇春.褐煤过热蒸汽气流干燥过程动力学模型研究[D].山东：山东大学能源与动力工程学院，2012.

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