一、核心控制參數(shù)

1. 充裝壓力范圍

• 工作壓力匹配：
  杜瓦瓶設(shè)計壓力通常為 2.3MPa、2.88MPa 或 3.5MPa22，充裝壓力需與設(shè)備工作壓力匹配。以 2.3MPa 工作壓力的杜瓦瓶為例，充裝過程中壓力控制如下：
• 初始階段（液位＜30%）：充裝壓力 4-5MPa，流速≤5kg/min1。
• 中后階段（液位 30%-80%）：壓力逐步升至 6-7MPa，流速≤3kg/min1。
• 臨界預(yù)警值：當瓶內(nèi)壓力≥7MPa 且溫度≥25℃時，立即暫停充裝并啟動噴淋冷卻。
• 安全聯(lián)鎖控制：
  充裝系統(tǒng)需設(shè)置壓力聯(lián)鎖，當瓶內(nèi)壓力達到設(shè)計壓力的 90%（如 2.3MPa 瓶體為 2.07MPa）時，自動關(guān)閉充裝電磁閥。

2. 溫度控制范圍

• 液態(tài) CO?溫度：
  充裝過程中瓶內(nèi)溫度需維持在 - 20℃~-10℃1，此溫度區(qū)間對應(yīng)液態(tài) CO?的飽和蒸氣壓約為 1.6-2.2MPa32。若溫度超過 - 10℃，需通過噴淋冷卻（水溫≤15℃）降低溫度。
• 環(huán)境溫度限制：
  充裝現(xiàn)場環(huán)境溫度需≤30℃（低于臨界溫度 31.1℃），否則 CO?無法液化112。若環(huán)境溫度＞35℃，需啟動強制冷卻系統(tǒng)（制冷量≥5kW）。

二、關(guān)鍵技術(shù)要點

1. 防止干冰形成的壓力下限

• 液態(tài) CO?的飽和蒸氣壓降至 0.483MPa（70psi）時會形成固態(tài)干冰，因此充裝過程中瓶內(nèi)壓力需始終＞0.483MPa。實際操作中，建議壓力保持在 1.0MPa 以上。

2. 充裝量與壓力的協(xié)同控制

• 充裝系數(shù)限制：
  液態(tài) CO?充裝量按 0.6kg/L 標準控制（公稱工作壓力 15MPa 氣瓶）。例如 50L 杜瓦瓶最大充裝量為 30kg（50L×0.6kg/L），對應(yīng)液態(tài)體積約 37.5L（液態(tài)密度 0.8kg/L），預(yù)留 12.5L 氣相空間以應(yīng)對溫度升高時的體積膨脹。
• 充裝終止條件：
  滿足以下任一條件即停止充裝：
  ① 稱重法：實際充裝量達到計算值的 98%（預(yù)留 2% 膨脹空間）；
  ② 壓力法：瓶內(nèi)壓力在 5 分鐘內(nèi)上升≥0.5MPa（表明液態(tài)接近滿罐）。

3. 溫度 - 壓力動態(tài)平衡

• 液態(tài) CO?的壓力與溫度呈強相關(guān)性。例如：
• 溫度 - 20℃時，飽和蒸氣壓約 1.6MPa；
• 溫度 - 10℃時，飽和蒸氣壓約 2.2MPa。
  充裝過程中需通過調(diào)節(jié)充裝速度和冷卻系統(tǒng)，維持溫度 - 20℃~-10℃，防止壓力超限。

三、特殊場景控制

1. 運輸型杜瓦瓶

• 充裝壓力上限可適當降低 0.5MPa（如正常上限 7MPa 調(diào)整為 6.5MPa），以應(yīng)對運輸震動導(dǎo)致的壓力波動。
• 運輸前需用尼龍綁帶（抗拉強度≥5000N）固定，傾斜角度≤15°，并檢查防震膠墊（厚度≥5cm）完好性。

2. 高溫環(huán)境充裝

• 當環(huán)境溫度＞30℃時，需對杜瓦瓶采取遮陽措施（遮陽布防曬系數(shù)≥UPF50+），并將充裝壓力上限降低 0.5MPa。
• 同時監(jiān)測瓶內(nèi)溫度，若超過 - 10℃，需啟動噴淋冷卻。

四、安全防護與驗證

1. 壓力與溫度監(jiān)測

• 實時監(jiān)控：
  配備電子液位計（誤差≤±5mm）和鉑電阻溫度計（精度 ±0.5℃），實時顯示液位和溫度。
• 定期校準：
  每年用二等標準溫度計校準溫度傳感器，在 - 196℃時誤差應(yīng)≤±2℃。

2. 泄漏與超壓處理

• 密封性檢測：
  充裝后用氦質(zhì)譜檢漏儀（精度 1×10??Pa?m3/s）檢測，泄漏率需＜5×10??Pa?m3/s。
• 緊急泄壓：
  若壓力驟升（每分鐘上升＞1MPa），立即打開放空閥泄壓，同時開啟噴淋冷卻，泄壓口需朝向安全區(qū)域（距人員≥15 米）。

五、典型故障與預(yù)防

1. 壓力異常升高：
• 可能原因：超量充裝或環(huán)境溫度過高。
• 處理措施：立即停止充裝，轉(zhuǎn)移至陰涼處自然降溫，嚴禁直接噴淋冷水（可能導(dǎo)致溫差應(yīng)力破裂）。
2. 干冰堵塞管路：
• 可能原因：充裝壓力低于 0.483MPa。
• 處理措施：用熱氮氣（≤50℃）吹掃管路，同時緩慢升壓至 1.38-2.07MPa 解凍。

六、行業(yè)標準與設(shè)備選型

• 標準依據(jù)：
  充裝操作需符合 GB 14193-2009《液化氣體氣瓶充裝規(guī)定》，其中明確高壓液化氣體充裝系數(shù)為 0.6kg/L（公稱工作壓力 15MPa）。
• 設(shè)備選型：
  優(yōu)先選擇工作壓力≥2.3MPa 的高壓杜瓦瓶（如 DPL 系列），其設(shè)計溫度 - 196℃，可承受充裝過程中的壓力波動。

通過以上參數(shù)控制，可確保二氧化碳杜瓦瓶的充裝安全與效率。建議建立充裝作業(yè) “三查三對” 制度（查設(shè)備、查參數(shù)、查安全；對銘牌、對規(guī)程、對資質(zhì)），并定期進行第三方校準，形成全流程質(zhì)量管控體系。