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1、二氧化碳损耗原因分析报告 前言：根据生管部历年对二氧化碳使用量的监测，发现仓库出仓数据与生产计量数据之间一直存在差异，差异度的变化很大，统计 08 年至今数据，差异度范围是-0.4%27.6。为此下文通过数据的监测分析和专业理论的支持，并结合具体的测试，力求找出影响二氧化碳损耗率的主要因素。下文分如下部分：1、系统简介。2、二氧化碳系统历年的改善。3、系统使用操作简介。4、液位计原理。5、二氧化碳损耗原因汇总。6、二氧化碳损耗主要原因分析。7、结论。8、改善措施。一、系统简介：二氧化碳系统属于低温高压系统，由储槽（液态） 、蒸发器、缓冲罐、输送管道和分气箱组成。公司共有 5 个储槽，现常用 1
2、#槽和 2#槽，每个容量标称均为 50 吨。 CO2公30公CO2CO2公 CO2公公CO2分 配 槽二 氧 化 碳 系 统 图 (按 现 使 用 实 际 情 况 ）1#储 槽 （ 50吨 ）2#储 槽 （ 50吨 ）3#储 槽 （ 8吨 ） 生 产 二 部 生 产 一 部C2公生 产 一 部 罐 三 线气 相 管液 相 管图一二、二氧化碳系统的历年改善：1、储槽的容量（质量）检测其质量的变化情况均由压差表反映，我公司原来使用的压差表是进口机械表，价格大约 11，000 左右，因为该类表未有安全保护装置，故极易损坏。至 06 年 5 个储槽的液位表已全部损坏，之前已更换了几个。根据二氧化碳供应
3、商提供的资讯，引进成都中阳的 CS60P-1 液位仪，该表有保护装置、液晶显示，价格为3900/台，较具性价比。所以在 06 年底到 07 年全部改造为新液位仪，到如今依然全部正常。图二2、制冷机的恢复储槽的制冷机在 07 年前因为使用日久，运行不正常，不能起到降压作用，06 年国庆长假后曾因为系统压力过高而要排空泄压，损耗极大。在 07 年底至 08 年初，恢复了常用的 13#槽制冷机的功能，在长假或碳酸线停产间隔期内起到降压作用，避免了排空。图三3、蒸发器的改造08 年利用原果汁厂设备翅片蒸发器作为二氧化碳的主要蒸发设备，因为有空压机余热的参与，该设备负荷已足以满足罐一线+1 条塑瓶线的生
4、产用量。该设备起到节能作用，操作极简单，运行稳定。图四4、净化器的使用根据新的工艺要求，在 08 年初全部生产线二氧化碳系统都设置了净化器。图五三、系统使用操作简介：在日常使用中，有两种不同的用法。1、气相用法：当系统压力较高时，关闭储槽底部供液管（见图七） ，打开顶部的气相阀（见图六） ，此阀长期处于常开状态） ，直接使用储槽内部自然蒸发产生的气态二氧化碳。见（图一）中的虚线，表示储槽气压直接到达缓冲罐，可以直接输出使用。图六2、液相用法在使用气相压力时，气相压力会逐渐降低，为保持系统压力达到要求，就需要使用液体蒸发来保压。我们设定操作压力标准为 15kg/cm，即压力降到 15kg/cm后
5、，关闭储槽上方的气相阀，打开底部供液阀，输出液体到蒸发器加热强制蒸发，以保持系统压力。见（图一）中的实线，储槽的液体输送到蒸发器，经蒸发器强制加热蒸发后进入缓冲罐，输出气态二氧化碳使用。图七四、液位计原理所谓损耗是指储槽液位计量与生产部使用时的涡街流量表计量之间的差异。即液位的下降与流量表的流量累计之间的差异。首先要了解储槽液位测量的仪表原理及使用中的一些常见现象。储槽液位测量的仪表名称是差压式液位变送器，安装在液体容器的底部，通过表压信号反映液位高度。此类差压式仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。差压式液位计有气相和液相两个取压口
6、。气相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。差压计一端接液相，另一端接气相时，根据流体静力学原理，有：PB=PA+Hg （1）；式中： H液体高度； 被测介质密度；g 被测当地的重力加速度。 由式（1 ）可得： P= PBPA= Hg ；在一般情况下，被测介质的密度和重力加速度都是已知的，因此，差压计测得的差压与液体的高度 H 成正比，这样就把测量液体的高度的问题变成了测量差压的问题。差压变送器测量示意图 图八1、液相取压点 PB 2、气相取压点 PA 3、差压式液位变送器根据液位计原理的原理，可以解
7、释我们在使用中遇到的一个异常现象：在停产一段时间后开始生产（碳酸线） ，特别是塑瓶线用气量小，我们使用气相供气时，储槽的液位表显示不降反升，原因就是使用气相时，气相压力 PA 逐渐下降，根据 PBPA= Hg公式，液位高度 H 稍有上升（实质：气压下降，密度降低，液体体积增大，液面高度有所上升）出现越用越多的现象。出现这种情况时，仓库的出仓记录表在当日的记录只能记“0”处理，例如表一二氧化碳（吨）库存容量 入库情况序号 记录日期1#槽/（50T） 2#槽/(50T) 合计消耗量数量 槽位7 6 月 8 日 19.580 19.620 39.200 0.570 8 6 月 9 日 19.580
8、19.620 39.200 0.000 表一以上情况已多次出现。五、二氧化碳损耗的原因汇总通过使用过程中的经验和搜寻到的一些专业理论，认为损耗原因存在以下四个方面。一）储槽内液体“蒸发损失”1、储槽内液体自然蒸发量。公司的储槽最新的已是 96 年投产的，是外包保温层保温，本身效果不如真空绝热保温技术，加上有一定的使用年限，保温性能已有下降，所以低温的液体容易在储槽内自然蒸发。在不开制冷机的情况下，系统的压力会随着储槽内液体的不断蒸发而升高。这个可以在仓库每天的库存记录表反映出来，即使全厂停产期间，每天库存都有 0.5 吨左右的损失，这其中有部分是液体蒸发产生。可以说，这部分损失是储槽液位表显示
9、出来的损失，因为它蒸发到系统里了。根据在网上搜寻到的专业论文显示，低温液体的蒸发受环境温度的影响很大，见（表二）和（图九）表二该实验过程方法是：在一个温度下每天测量 1 次低温容器（内有低温液体）的质量，测 4 次，并选取 4 个温度重复一次。图九2、系统内气相二氧化碳的使用储槽液体蒸发到系统中，造成了“损失” ，有部分在初期生产的时候在数据上反映得到回补，意思是初期生产用气相的时候，因不用液态强制蒸发，所以液位不降低（反回升） ，而生产部流量表依然正常计量，这时损耗方面出现负数，即使用量大于出仓量。下表数据取自工务部每天监测二氧化碳使用情况报表，此类情况也是比较常出现的。日期 计量用气一部用
10、气 （吨）二部用气（吨） 每天用气 （吨） 汇总 （吨）仓库每天出仓（吨）每天差异（吨） 2010-3-24 4.891 0.96 5.851 50.314 5.16 -0.6912010-4-23 0.005 1.521 1.526 13.417 0 -1.5262010-5-22 3.974 0.019 3.993 20.243 2.43 -1.563表三 3、储槽液位表计量与生产部涡街流量表计量之间的差异液位表计量出来的是体积的增减，涡街流量计的是通过流体力学的原理而设计，两者之间计量出来的结果是否相符，现在未有理论和数据支持。 二）系统的泄漏 1、系统外泄漏外泄漏是指系统的管道焊缝或法
11、兰、螺纹等地方因密封不良而产生的泄漏。这部分损耗是最可控的，可通过定期检查或平时巡检发现，较大的泄漏在近处可听到声音，微漏的话需在连接处抹泡沫才能发现。2、系统内泄漏内泄漏是指生产部停产时，二氧化碳缓冲罐阀门关闭不严，微量的二氧化碳不断渗到下游缓冲罐或管道中去，流量表是无法计量这部分气量的，而液位表逐步有所反映，造成损耗。这方面要设法测试一下阀门的密封程度。3、充注时的损失槽车在充注时在两方面会造成损耗：A、接头连接不紧密泄漏，这部分可通过我方人员对供应商进行监督，尽量减少。B、充注时软管的置换，这是必须工序，不能避免。C、系统高压时充注，此时充注时间大大延长，增大损耗。三）部分用气没纳入计量
12、1、使用点本身未设流量计经过调查，热塑一线糖配工序偶尔使用；主剂原有使用，后因工艺变化已停用。2、使用点用量小，流量表没有反映热塑二线生产时洗瓶工序需微量二氧化碳，这部分流量表没读数。四）计量仪表本身存在一定系统误差无论差压式液位计或者涡街流量计都是通过一定的物理定律原理设计而成，本身会受系统环境因素影响，在数值上存在一定的系统误差。六、二氧化碳损耗主要原因分析一）经过数据图表分析排除的因素1、与碳酸线产量无关，即与用量无关通过 08 年至今每月碳酸线产量与损耗率的对比，发现两者没有关联，如下图表：08年 碳 酸 产 量 与 CO2损 耗 率 对 比0.005.0010.0015.0020.0
13、025.0030.0035.0040.001月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月产 量 （ 千 吨 ）损 耗 率图十09年 碳 酸 产 量 与 CO2损 耗 率 对 比-2.000.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.001月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月产 量 （ 千 吨 ）损 耗 率图十一10年 碳 酸 产 量 与 CO2关 系0.005.0010.0015.0020.0025.001月 2月 3月 4月 5月产 量 （ 千 吨 ）损 耗 率图十二 从图十二看今年的损耗与气温
14、有一定的关联，但因为 08、09 年在这方面没反映，所以不能确定。2、与充注次数及充注量没关联。这方面同样通过对比 08 年至今数据得出，限篇幅关系这里不再详列。二）损耗主要因素是储槽内蒸发所致本月产量较少，根据工务部每日的监测记录显示，到 16 日累积损耗是 2.351 吨，损耗率为 8.15%。为此设计一个试验，通过启动制冷机降温来控制蒸发量。在 17 日早上开始启动制冷机，当时压力为 20kg/cm（设定自动启动压力为 21 kg/cm） 。遇碳酸线生产前 1小时停机，停产再启动，这个试验由 17 号至 25 日，因 26 日罐二线生产开始用液相，27 日有 22.63 吨充入，改变了试
15、验条件而终止，原计划持续到本月结束的。下面是具体的监测数据： 日期 计量用气一部用气 （吨） 二部用气 （吨） 每天用气 （吨） 汇总 （吨）仓库每天出仓（吨）仓库出仓汇总（吨）每天差异（吨）汇总差异（吨） 6-16 0 0 0 26.499 1.63 28.85 1.63 2.3516-17 0 0 0 26.499 0 28.85 0 2.3516-18 0 0 0 26.499 0 28.85 0 2.3516-19 0 0.103 0.103 26.602 0 28.85 -0.103 2.2486-20 0.013 0.856 0.869 27.471 0.78 29.63 -0.0
16、89 2.1596-21 0.02 2.323 2.343 29.814 1.8 31.43 -0.543 1.6166-22 0.001 0 0.001 29.815 0 31.43 -0.001 1.6156-23 0.001 0.005 0.006 29.821 0 31.43 -0.006 1.6096-24 0.012 0.945 0.957 30.778 0.956 32.386 -0.001 1.6086-25 0.369 1.496 1.865 32.643 0.908 33.294 -0.957 0.6516-26 4.519 0.066 4.585 37.228 0 33.294 -4.585 -3.9346-27 4.81
