TCCGA 20004-2021 低溫冷箱設(shè)計和運行安全技術(shù)規(guī)范

T/CCGA20004—2021

低溫冷箱設(shè)計和運行安全技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了低溫冷箱的設(shè)計和運行安全技術(shù)要求，并根據(jù)運行涉及的風(fēng)險要素提供了相關(guān)的風(fēng)險

控制措施。

本文件適用于空分裝置、LNG生產(chǎn)裝置、液氦裝置、液氫裝置等使用的低溫冷箱。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB50007建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范

GB50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

GB50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

GB50205鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

GB50755鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范

GB51081低溫環(huán)境混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范

JGJ79建筑地基處理技術(shù)規(guī)范

JGJ94建筑樁基技術(shù)規(guī)范

T/CCGA10004珠光砂裝卸操作安全技術(shù)規(guī)范

T/CCGA90001氧氣和富氧氣氛的火災(zāi)危險（試行）

T/CCGA90002惰性氣體或缺氧場所的危險

EIGADoc.170低溫冷箱結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計和運行（Safedesignandoperationofcryogenic

enclosures）

3術(shù)語和定義

T/CCGA10004界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

低溫冷箱cryogenicenclosure

通常指將低溫設(shè)備及其管道置于一個或多個充填有絕熱材料的箱體，不包含平底貯罐。本文件中簡

稱“冷箱”。

冷箱分為圓柱形冷箱、方形冷箱。

3.2

圓柱形冷箱cylindricalenclosure

圍繞低溫設(shè)備和管道的圓柱形腔體。設(shè)備一般不會支撐在腔體結(jié)構(gòu)上，而是用分開的支撐系統(tǒng)支撐。

3.3

方形冷箱rectangularenclosure

許多或者所有的設(shè)備和管道都是支撐在這些橫梁上的方形結(jié)構(gòu)框架。

面板可以固定在框架內(nèi)側(cè)（朝向絕熱材料）或框架外側(cè)（朝向大氣環(huán)境）。

3.4

礦渣棉slagwool

利用工業(yè)廢料礦渣（高爐礦渣或銅礦渣、鋁礦渣等）為主要原料，經(jīng)熔化、采用高速離心法或噴吹

法等工藝制成的棉絲狀無機纖維。

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礦渣棉，具有質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、不燃燒、防蛀、價廉、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好、吸聲性能好等特

點。主要技術(shù)性能為：表觀密度為80kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)（常溫）為0.043W/（m·K）左右，使用溫度為650℃。

3.5

真空絕熱vacuuminsulation

在冷箱中，將要絕熱的部件置于其腔體中，在部件和腔體之間的環(huán)形空間抽真空，以降低其通過導(dǎo)

熱的熱傳遞。如果在該環(huán)形空間放置絕熱物（一般是珠光砂、金屬箔片或其他“超絕熱”），降低通過

導(dǎo)熱和輻射的漏熱，可以進一步的減小冷箱總體漏熱。

與礦棉或珠光砂絕熱相比，真空絕熱對漏熱熱流提供了更大的熱阻，特別對于小型冷箱或管道。真

空絕熱導(dǎo)致更好的絕熱性能和更緊湊腔體結(jié)構(gòu)，便于運輸和現(xiàn)場簡便安裝。

4設(shè)計要求

4.1絕熱方式

4.1.1冷箱常用的絕熱方式為采用珠光砂、礦渣棉和抽真空。

4.1.2主冷箱內(nèi)設(shè)備及管道與箱體之間的夾層應(yīng)采用珠光砂絕熱。

4.1.3為方便檢修，部分閥門宜單獨設(shè)置隔熱冷箱，宜使用便于檢修的礦渣棉作為絕熱材料。

4.2冷箱結(jié)構(gòu)

4.2.1冷箱外殼

4.2.1.1冷箱框架及面板圍護系統(tǒng)應(yīng)采用保證焊接質(zhì)量的鋼材，如Q235B等。低溫地區(qū)應(yīng)考慮冷脆影響，

按照GB50017選用相應(yīng)材料。

4.2.1.2冷箱殼體板材一般采用碳鋼板，冷箱內(nèi)設(shè)備及管道安全閥進口管路與冷箱板連接部位、低溫

液體輸出管道與冷箱板連接部位、低溫液體排放等部位宜采用不銹鋼板、鋁板過渡，或采用特殊的可裝

填絕熱材料過渡的結(jié)構(gòu)。板材連接一般采用焊接或螺栓連接，特殊連接部位（包括鋁板與主體冷箱板之

間）可采用螺栓和密封墊片連接。

4.2.1.3冷箱根據(jù)工藝要求，可設(shè)計為方形或者圓柱形。

4.2.1.4冷箱人孔、卸砂口等蓋板與冷箱板連接的部位應(yīng)采用密封墊片、樹脂膠或其他密封膠的進行

密封，防止水分進入。

4.2.1.5進出冷箱的工藝管道與箱體連接部位，應(yīng)采用防水膠套，并采用不銹鋼密封壓緊圈，保證冷

箱密封性能。

4.2.1.6冷箱防爆安全卸放板與支持座之間，應(yīng)設(shè)置密封墊圈，保證良好的密封性能。

4.2.1.7冷箱箱板及結(jié)構(gòu)外表面，應(yīng)噴涂防腐漆，保證良好的耐腐蝕性能。冷箱外表面與大氣接觸的

碳鋼板應(yīng)采用性能優(yōu)良的防腐底漆和面漆，面漆的噴涂工藝應(yīng)采用成熟的技術(shù)。

4.2.2冷箱安全設(shè)置

4.2.2.1冷箱應(yīng)設(shè)有足夠數(shù)量的壓力表、安全閥或安全泄放板等安全裝置。

4.2.2.2應(yīng)根據(jù)冷箱的高度，設(shè)置相應(yīng)壓力的安全閥，安全閥應(yīng)上、中、下均勻分布或根據(jù)工藝成套

商分析及設(shè)計，在冷箱頂部設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的安全閥。

4.2.2.3頂裝型安全閥，數(shù)量根據(jù)冷箱頂部面積決定。冷箱頂部面積小于15m2的，至少應(yīng)安裝1個安全

閥;大于15m2小于60m2的，至少應(yīng)安裝2個安全閥;大于60m2的，至少應(yīng)安裝4個安全閥。安全閥應(yīng)優(yōu)

先布置在可能的泄漏點附近。

4.2.2.4冷箱安全閥頂部起跳蓋板，應(yīng)考慮操作平臺。冷箱安全閥的起跳排放方向應(yīng)為安全區(qū)域。

4.2.2.5冷箱上、中、下均宜設(shè)置卸砂孔，便于分層卸砂。

4.2.2.6冷箱頂部平臺設(shè)置的人孔作為裝砂口使用時，應(yīng)設(shè)置可活動的防護網(wǎng)。裝砂時，需設(shè)置防護

網(wǎng)，保護人身安全。

4.2.2.7冷箱應(yīng)分層布置用于檢測冷箱安全狀態(tài)的壓力點、分析測點。

4.2.2.8低溫液體泵及膨脹機冷箱，應(yīng)采用獨立的隔離箱。

4.2.2.9主冷箱內(nèi)可設(shè)置用于檢修的垂直爬梯，爬梯頂部主冷箱結(jié)構(gòu)部位應(yīng)設(shè)置安全繩固定點，爬梯

對應(yīng)的冷箱結(jié)構(gòu)型鋼宜設(shè)置懸掛安全帶及安全繩的懸掛點。

4.2.3冷箱結(jié)構(gòu)

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4.2.3.1冷箱框架結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件(梁、柱、撐)宜采用單截面整體構(gòu)件，當(dāng)采用組合截面時，應(yīng)根

據(jù)GB50017的要求計算組合截面構(gòu)件在拉、壓、彎、剪等狀態(tài)下的螺栓和焊縫連接強度。

4.2.3.2冷箱框架結(jié)構(gòu)是空間桁架結(jié)構(gòu)，斜撐一般為二力桿，面板加勁肋宜與斜撐脫開，且凈距宜保

持在10mm以上。斜撐兼做面板支撐構(gòu)件時應(yīng)按照拉壓彎構(gòu)件進行補充分析設(shè)計。

4.2.3.3冷箱結(jié)構(gòu)設(shè)計中所有構(gòu)件的應(yīng)力比不應(yīng)超過1.0，考慮鋼板負公差及施工誤差，最大應(yīng)力比宜

取0.85～0.95。

4.2.3.4冷箱結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)充分考慮冷箱內(nèi)部設(shè)備、管道與冷箱板結(jié)構(gòu)之間的安全距離，和散熱損失及

低溫工藝系統(tǒng)額外的冷量傳遞引發(fā)冷箱碳鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生冷脆的風(fēng)險。

4.2.3.5冷箱內(nèi)塔器、換熱器、分離罐等設(shè)備不宜采用冷箱板對應(yīng)的結(jié)構(gòu)框架進行支撐。如果無法通

過冷箱底部基礎(chǔ)設(shè)置支撐框架或無法采用懸吊方式，通過冷箱碳鋼結(jié)構(gòu)型材作為設(shè)備承重支點時，冷箱

內(nèi)低溫設(shè)備連接的承重梁，應(yīng)采用耐低溫不銹鋼材質(zhì)的結(jié)構(gòu)型材與主體冷箱結(jié)構(gòu)型材連接。

4.2.3.6冷箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)考慮在其整個壽命期間可能承受的載荷。主要包括以下內(nèi)容：

——運輸時可能產(chǎn)生的載荷，包括公路、鐵路、海運；

——安裝載荷；

——由置換密封氣或流動珠光砂所產(chǎn)生的流體壓力；

——熱和冷兩種不同運行模式的載荷。兩種模式應(yīng)考慮到包含和不包含工藝流體情況，系統(tǒng)充壓和

不充壓情況，任何暫時工況模式等；

——作用于管道、設(shè)備、冷箱殼體和基礎(chǔ)上的珠光砂載荷；

——現(xiàn)場環(huán)境條件帶來的載荷，包括風(fēng)載荷、雪載荷、地震載荷等；

——設(shè)備拉架、導(dǎo)向塊、生根于冷箱結(jié)構(gòu)上支架等對冷箱的負荷，設(shè)備拉架在地震中的耦合載荷。

4.2.3.7冷箱鋼結(jié)構(gòu)強度計算，宜采用通過行業(yè)安全注冊的計算軟件進行強度計算。

4.3冷箱內(nèi)管道

4.3.1基本要求

4.3.1.1冷箱內(nèi)的管道宜采用焊接型式，避免采用機械連接接頭（法蘭、螺紋等），以降低氣體或低

溫液體介質(zhì)泄漏的風(fēng)險。當(dāng)采用機械接頭時，應(yīng)使用獨立保溫隔箱進行隔離，便于維護檢修。

4.3.1.2保溫隔箱頂部和底部宜帶有坡度或其他利于珠光砂流動的措施，以確保珠光砂能自流到冷箱

空隙處，保證冷箱的整體絕熱性能。

4.3.1.3冷箱內(nèi)承壓管道對接焊縫應(yīng)100%射線探傷，角焊縫100%著色探傷，保證焊接接頭的質(zhì)量。

4.3.1.4空分冷箱等宜采用角式調(diào)節(jié)閥插入冷箱內(nèi)部。LNG、液氫等可燃氣體冷箱，無論采用直角閥門

或角式閥均宜放置在冷箱外。

4.3.2管道設(shè)計

4.3.2.1管道設(shè)計應(yīng)考慮下列因素：

——珠光砂絕熱材料對管道產(chǎn)生的負荷；

——兩相流管道的支撐和防震動措施；

——異金屬接頭的設(shè)計和選取；

——氧用閥門嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)要求及質(zhì)量檢驗；

——管道支架與管道絕熱墊板應(yīng)根據(jù)管道內(nèi)介質(zhì)狀態(tài)及管徑大小進行合理設(shè)置；

——管道滑動支架和固定支架，應(yīng)在管道設(shè)計過程中，通過管道支架詳圖進行標(biāo)識。。

4.3.2.2冷箱內(nèi)進出精餾塔的工藝管道宜靠近精餾塔布置，管道支架宜設(shè)置于精餾塔容器器壁的補強

板上，冷箱中上部，避免管道支架生根于冷箱板結(jié)構(gòu)上，減少冷箱內(nèi)管道熱損失，確保管道冷態(tài)收縮時

與塔器實現(xiàn)同步均勻性。

4.3.2.3冷箱內(nèi)工藝管道補償類型宜通過管道柔性設(shè)計，采用管道自身補償類型，不宜設(shè)置波紋補償

器，以提高設(shè)備運行安全的可靠性。

4.3.3冷箱內(nèi)管道應(yīng)力分析

4.3.3.1冷箱內(nèi)所有管道、儀表點的設(shè)計應(yīng)確保其熱應(yīng)力和機械應(yīng)力低于最大許可值，盡可能減小管

道破裂風(fēng)險。

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4.3.3.2冷箱內(nèi)管道的設(shè)計應(yīng)能應(yīng)對冷卻與加溫過程、變負荷過程，低溫吸附切換管道等冷熱循環(huán)的

管道，以及其他可能遇到的工況造成的應(yīng)力變化。

4.3.3.3管道應(yīng)力分析設(shè)計應(yīng)保證管道在設(shè)計和工作條件下，具有足夠的強度和合適的剛度，防止管

道因熱脹冷縮、支撐或端點的附加位移及其他的荷載（如壓力、自重、地震等）造成損壞或泄漏等問題。

4.3.3.4液氧排放管路應(yīng)采用避免有害物質(zhì)積聚在排放管路排放閥部位的特殊連接方式。

4.3.3.5冷箱內(nèi)管道設(shè)計應(yīng)通過行業(yè)安全注冊的應(yīng)力分析軟件的應(yīng)力分析。

4.4冷箱基礎(chǔ)

4.4.1冷箱基礎(chǔ)設(shè)計包含基礎(chǔ)形式選擇、基礎(chǔ)平面尺寸、基礎(chǔ)厚度、混凝土強度等級及基礎(chǔ)配筋等。

在滿足工藝要求的條件下，應(yīng)根據(jù)冷箱結(jié)構(gòu)柱腳反力、設(shè)備支架柱腳反力、珠光砂荷載及其他設(shè)備荷載

等荷載作用，結(jié)合地質(zhì)條件綜合考慮設(shè)計計算。

4.4.2大、中型冷箱基礎(chǔ)上應(yīng)設(shè)置足夠的測溫點，原則根據(jù)冷箱內(nèi)低溫設(shè)備的布置情況，在每個低溫

設(shè)備中心對應(yīng)的冷箱基礎(chǔ)上應(yīng)設(shè)置一個測溫點，其他位置依具體情況而定。

4.4.3冷箱基礎(chǔ)頂面應(yīng)設(shè)置加溫管或其他隔冷通風(fēng)措施，加溫管間距不宜大于1200mm，加溫管距離冷

箱基礎(chǔ)上表面宜為150mm左右。

4.4.4冷箱基礎(chǔ)為一整體結(jié)構(gòu)，不應(yīng)將其人為中間切開，且宜在板厚中間部位設(shè)置直徑不小于12mm、

間距不大于300mm的雙向鋼筋網(wǎng)，每層鋼筋網(wǎng)間距不應(yīng)大于1000mm。

4.4.5冷箱基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)符合GB50007、GB50010、GB51081、JGJ79、JGJ94的要求。

4.4.6冷箱基礎(chǔ)承臺設(shè)計應(yīng)驗算冷箱柱腳錨栓在受拉狀態(tài)下的抗沖切。

4.4.7冷箱柱腳底板與混凝土的摩擦力不能承受柱腳水平反力時，冷箱柱腳應(yīng)設(shè)置抗剪鍵，同時不應(yīng)

考慮柱腳錨栓的抗剪作用。

4.4.8可燃、有毒氣體的冷箱還應(yīng)符合本文件4.7的要求。

4.5冷箱底部

4.5.1冷箱底部采用碳鋼板結(jié)構(gòu)，應(yīng)在設(shè)備正下方的冷箱部位設(shè)置溫度檢測元件，并對溫度檢測元件

進行可靠的固定及將信號送入主操作臺。

4.5.2冷箱底部箱體與混凝土基礎(chǔ)之間應(yīng)有可靠的防水措施，避免雨水通過冷箱底部的碳鋼板與混凝

土連接處進入冷箱內(nèi)部。

4.6儀表檢測管路和小口徑工藝管道

4.6.1管道設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮珠光砂載荷及與之連接的設(shè)備和管道冷態(tài)收縮階段，儀表管路的

柔性設(shè)計及支架類型的選擇。儀表管路在設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)冷箱不同的垂直高度及取樣設(shè)備和管道冷

態(tài)收縮時的具體狀態(tài)（包括位移方向和位移量），設(shè)計安裝指導(dǎo)圖。

4.6.2應(yīng)根據(jù)管道空間布置位置及管道冷態(tài)收縮的位移及方向，對冷箱內(nèi)小口徑工藝管道設(shè)置相應(yīng)的

保護支架，保護支架應(yīng)充分考慮珠光砂載荷及管道冷態(tài)收縮的位移及方向，避免影響管道冷態(tài)收縮。

4.7可燃、有毒氣體冷箱的特殊要求

4.7.1應(yīng)對可燃、有毒氣體的冷箱進行風(fēng)險分析，并采取本文件4.7.2～4.7.6等措施。

4.7.2充足的置換吹洗氣流量以稀釋和吹除冷箱內(nèi)的少量泄漏。

4.7.3可燃、有毒氣體冷箱的吹掃氣應(yīng)為不可燃、無水分、無油的氣體，且含氧量應(yīng)小于1%。

4.7.4冷箱內(nèi)的監(jiān)測設(shè)置應(yīng)符合本文件6.2的要求，并應(yīng)有聯(lián)鎖報警或停車設(shè)置。

4.7.5冷箱的金屬板應(yīng)連續(xù)焊接，不應(yīng)使用粘合劑代替焊接。宜采用其他輔助檢查或者質(zhì)量保證方法，

以保證焊接密封的完整性。

4.7.6對冷箱內(nèi)存在工藝流體溫度有可能降低到氮的液化溫度以下的，應(yīng)采取適當(dāng)措施防止置換用氮

氣在工藝設(shè)備和管道上冷凝。

5施工與安裝

5.1基本技術(shù)要求

5.1.1冷箱應(yīng)按GB50755進行施工，并按GB50205進行程施工質(zhì)量驗收規(guī)范。

5.1.2冷箱內(nèi)管道施工應(yīng)嚴(yán)格控制管道清潔度，并對管道進行有效的脫脂，管道清潔度和脫脂記錄應(yīng)

永久保留。

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5.1.3冷箱內(nèi)管道施工過程應(yīng)嚴(yán)格遵守管道專業(yè)設(shè)計的單線圖及管道支架指導(dǎo)圖，嚴(yán)禁隨意添加及減

少管道支架，改變管道支架的位置。

5.1.4冷箱內(nèi)工藝管道焊口無損檢測，應(yīng)達到100%檢測，對于無法通過射線檢測的角焊縫，應(yīng)采用著

色檢驗方式，確認焊口無缺陷。

5.1.5冷箱內(nèi)工藝管道全部竣工后，在確認管道焊口無損檢測全部結(jié)束，同時管道支架經(jīng)過專業(yè)工程

師確認，冷箱內(nèi)其他專業(yè)無熱工作業(yè)后，簽署管道氣密確認單。

5.1.6冷箱內(nèi)工藝管道在裝填絕熱材料前，應(yīng)進行氣密檢驗，對冷箱內(nèi)管道所有的焊口進行檢查，確

保無任何泄漏。

5.1.7冷箱內(nèi)精餾塔在管道安裝前和安裝后，均應(yīng)進行垂直度檢測，垂直度檢測應(yīng)符合設(shè)計要求。

5.1.8鋁結(jié)構(gòu)填料中的液態(tài)水分應(yīng)清除。

5.1.9冷箱內(nèi)珠光砂的裝填應(yīng)符合T/CCGA10004的要求。裝填前，應(yīng)進行密封性“透光檢查”，發(fā)現(xiàn)

漏光的部位應(yīng)及時處理。進入冷箱內(nèi)作業(yè)，應(yīng)按T/CCGA90002做好安全措施。

5.1.10冷箱頂部密封性檢查期間，應(yīng)對冷箱人孔板密封部位、冷箱工藝管路通過部位、冷箱安全閥連

接口、冷箱底部碳鋼結(jié)構(gòu)與混凝土接口處等進行全方位檢查，避免發(fā)生漏光。

5.1.11冷箱內(nèi)部腳手架全部拆除后，應(yīng)對工藝管道及設(shè)備系統(tǒng)進行低壓氣密測試，檢查有無異常泄漏

的聲響。將所有的儀表檢測投入正常狀態(tài)并通過DCS操作系統(tǒng)確認，包括差壓、阻力、壓力、流量等。

5.2裸冷檢驗

5.2.1冷箱內(nèi)工藝管道全部竣工后，應(yīng)結(jié)合設(shè)計及施工具體情況決定裝置是否經(jīng)過裸冷。

5.2.2如果施工和設(shè)計建立科學(xué)而縝密的工作流程，包括質(zhì)量檢測和過程控制建立可靠的程序文件，

則冷箱裸冷不再是必要的檢測環(huán)節(jié)。如果空分裝置最初工程計劃不安排裸冷檢驗環(huán)節(jié)，則工程設(shè)計、施

工過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守質(zhì)量檢查確認及設(shè)備閉合確認工作流程。

5.2.3通過冷箱內(nèi)工藝管道泄漏、結(jié)霜情況，核對冷箱內(nèi)以下管道及結(jié)構(gòu)情況：

——冷箱內(nèi)管道和流路的通暢性；

——冷箱內(nèi)管道位移及低溫冷縮情況；

——隔箱內(nèi)法蘭緊固情況；

——低溫閥門填料壓緊蓋緊固情況；

——滑動支架和固定支架檢查；

——膨脹機制冷性能考核。

5.3隱蔽性質(zhì)量控制及風(fēng)險控制

冷箱安裝及施工隱蔽性質(zhì)量控制及風(fēng)險控制應(yīng)包括以下內(nèi)容：

——管道支架安裝確認程序；

——臨時運輸支架拆除確認程序；

——塔器分布器水平度檢查程序；

——靜設(shè)備固定點和滑動點檢查程序；

——不銹鋼管道焊接過程中充氬保護臨時堵頭管理程序；

——盲板管理程序；

——精餾塔垂直度檢查程序；

——管道和設(shè)備最終閉合檢查程序；

——管道清潔度和脫脂檢查程序；

——管道無損檢測程序；

——管道特殊接口檢查程序；

——管道與冷箱壁安全距離確認程序；

——鋼鋁接頭與管道焊接溫標(biāo)記錄程序；

——鋁制板式換熱器封頭工藝接口切除及清理程序；

——主冷凝蒸發(fā)器設(shè)備內(nèi)部運輸保護支架移除程序；

——主精餾塔設(shè)備對接前清理及焊接檢查程序；

——計量與測量的儀表管

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——溫度計接線和電纜的布置與保護檢查

——精餾塔拉架檢查程序。

6低溫冷箱的運行

6.1冷箱夾層密封氣氣源

-6

6.1.1冷箱夾層密封氣應(yīng)采用氮氣（露點應(yīng)小于-65℃、無油且CO2含量小于1×10（摩爾分數(shù)）。

6.1.2冷箱夾層密封氣供氣源頭應(yīng)設(shè)置用于控制供氣壓力的調(diào)整儀表執(zhí)行機構(gòu)，避免供氣氣源超壓，

引起冷箱夾層內(nèi)超壓。

6.1.3冷箱由原始熱態(tài)開車啟動階段，可短時間使用干燥無油的空氣作為冷箱夾層密封氣，當(dāng)冷箱進

入積液階段時，應(yīng)采用純氮氣作為冷箱夾層密封氣供氣氣源，氮氣密封氣供氣氣源可采用后備液氮氣化

后的氮氣，經(jīng)減壓后，供給冷箱夾層密封氣。

6.1.4冷箱臨時停車后冷態(tài)啟動階段，應(yīng)采用純氮氣作為冷箱夾層密封氣供氣氣源。

6.1.5冷箱臨時停車階段，當(dāng)冷箱內(nèi)精餾塔及其他設(shè)備處于低溫保冷狀態(tài)時，應(yīng)將冷箱夾層密封氣切

換至后備純氮氣，不應(yīng)使用精餾塔內(nèi)部的氮氣工藝管路氣源，避免冷箱停車階段精餾塔內(nèi)蒸發(fā)的富氧氣

體進入冷箱夾層，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

6.2冷箱夾層密封氣監(jiān)控

6.2.1冷箱運行期間及臨時停車保冷期間，應(yīng)通過DCS監(jiān)控冷箱夾層密封氣壓力變化趨勢，并做好趨勢

比對。

6.2.2當(dāng)冷箱夾層密封氣壓力出現(xiàn)迅速增加或迅速降低的異常狀態(tài)時，應(yīng)立即查明原因，確保冷箱夾

層密封氣供氣源頭的穩(wěn)定性，避免高沸點的組分意外進入冷箱夾層，引起液化。

6.2.3冷箱夾層密封氣壓力出現(xiàn)異常增加趨勢時，應(yīng)在確?，F(xiàn)場人員安全的情況下，對冷箱夾層密封

氣進行采樣分析。當(dāng)冷箱夾層密封氣壓力出現(xiàn)高限報警，同時冷箱夾層密封氣組分含氧量超標(biāo)時，應(yīng)停

止裝置運行。

6.2.4新建裝置宜設(shè)置主冷箱夾層密封氣壓力上、中、下三個壓力測點高高聯(lián)鎖停車動作。為了避免

空分裝置臨時停車期間，冷箱內(nèi)工藝管道及設(shè)備出現(xiàn)異常和泄漏，冷箱夾層密封氣壓力高限報警信號應(yīng)

作為冷箱啟動的條件之一。當(dāng)冷箱夾層密封氣壓力出現(xiàn)高限報警時，應(yīng)調(diào)整冷箱夾層密封氣供氣流量，

同時檢測冷箱夾層密封氣成分，現(xiàn)場查看冷箱表面是否存在結(jié)霜泄漏情況，消除故障后，方可重新啟動

冷箱工藝系統(tǒng)，恢復(fù)裝置運行。

6.3冷箱內(nèi)工藝設(shè)備運行及監(jiān)控

冷箱內(nèi)工藝設(shè)備運行及監(jiān)控應(yīng)符合相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范的要求。

6.4冷箱系統(tǒng)面板及冷箱防爆安全要求

6.4.1應(yīng)定期巡檢冷箱區(qū)域，檢查冷箱面板是否存在異常結(jié)霜情況，檢查冷箱安全閥排放口是否存在

結(jié)霜情況，做好現(xiàn)場巡檢記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)進行根本原因分析，并制定相應(yīng)的安全防護預(yù)案。

6.4.2應(yīng)定期檢查冷箱防止超壓防爆板，確保防爆板不會因為銹蝕導(dǎo)致卡組，并做好冷箱安全防爆安

全卸放板與支撐結(jié)構(gòu)之間防水密封圈的檢查，避免水分滲入。

6.4.3應(yīng)定期檢查冷箱閥門防水密封膠套、工藝管道防水密封膠套有無皸裂、損壞和結(jié)霜情況，發(fā)現(xiàn)

異常及時記錄，并采取臨時防水措施，待工廠大修階段，進行更換或其他處理。

6.4.4應(yīng)定期檢查冷箱板有無裂紋及結(jié)霜情況，做好記錄，

6.5維修與保養(yǎng)

應(yīng)根據(jù)6.1～6.4中有關(guān)冷箱監(jiān)控指標(biāo)和狀態(tài)，做好冷箱大修有關(guān)缺陷管理及日常的設(shè)備維護管理。

7故障診斷

7.1工藝泄漏判斷

7.1.1依據(jù)冷箱夾層密封氣壓力變化趨勢、夾層組分變化情況、冷箱面板結(jié)霜情況、冷箱夾層密封氣

供氣流量變化情況、冷箱底部基礎(chǔ)溫度變化情況等因素，綜合判斷冷箱內(nèi)的泄漏介質(zhì)成分及泄漏面積。

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T/CCGA20004—2021

7.1.2冷箱內(nèi)部的泄漏可能導(dǎo)致部分高沸點組分的液化、液化介質(zhì)導(dǎo)致碳鋼材料的冷脆事故、冷箱夾

層超壓、冷箱內(nèi)泄漏的液體汽化后引起珠光砂流動摩擦周圍的管道和設(shè)備，引起更加嚴(yán)重的泄漏事故。

7.1.3結(jié)合管道單線圖及有關(guān)分析監(jiān)控數(shù)據(jù)，分析冷箱內(nèi)泄漏的工藝管道及設(shè)備部位，進行更進一步

的詳細根本原因分析，并著手停車處理。

7.2箱體外表面結(jié)冰及管道結(jié)冰

7.2.1箱體外表面結(jié)冰及管道結(jié)冰的原因主要有以下幾點：

——管道支架絕熱墊板脫落；

——管道與冷箱距離小于最低允許安全距離；

——管道與冷箱夾層之間珠光砂受潮結(jié)塊，珠光砂絕熱性能下降；

——管道的意外泄漏引起冷量外泄；

——珠光砂未有效進入絕熱部位。

7.2.2冷箱外表面面板如果出現(xiàn)結(jié)霜及冰凍情況，應(yīng)首先界定是調(diào)試期間發(fā)生的狀態(tài)，還是運行期間

發(fā)生的狀態(tài)。如果是調(diào)試期間發(fā)生的異常情況，則應(yīng)考慮珠光砂均布、管道支架絕熱墊板、管道意外應(yīng)

力引起斷裂等原因。如果是運行一段時間發(fā)生的異常情況，則應(yīng)著重分析珠光砂受潮結(jié)塊、管道意外應(yīng)

力引起管道損壞等因素。

7.2.3當(dāng)冷箱內(nèi)管道液體發(fā)生泄漏，并且距離冷箱板較近時，應(yīng)立即查看冷箱管道單線圖及施工記錄，

確認結(jié)霜部位附近是否存在液體管道，并查看冷箱結(jié)霜部位冷箱板是否存在裂紋，若發(fā)現(xiàn)裂紋，則冷箱

冷量外泄較多，應(yīng)采取緊急措施進行相應(yīng)的工藝處理，包括停車。

7.2.4管道施工單線圖應(yīng)永久性存檔，并作為裝置運行故障分析診斷的重要資料。冷箱內(nèi)管道支架安

裝檢查確認清單及支架影像記錄，應(yīng)永久性存檔，作為裝置異常分析的主要手段。

7.2.5根據(jù)珠光砂的流動性要求，隔箱底部應(yīng)設(shè)置可靠的斜坡或便于珠光砂流動的結(jié)構(gòu)。

7.3冷箱夾層密封氣檢測

7.3.1冷箱夾層密封氣應(yīng)定期進行分析及檢測，確認冷箱夾層內(nèi)是否出現(xiàn)泄漏，確保冷箱夾層密封氣

不會出現(xiàn)液化等工況。

7.3.2冷箱夾層密封氣分析取樣點應(yīng)分別對冷箱夾層密封氣部位進行時間上和結(jié)構(gòu)空間上的比照分析，

以判斷是否存在泄漏及泄漏的部位。

7.3.3冷箱夾層密封氣分析取樣點應(yīng)與冷箱夾層密封氣對應(yīng)采樣部位的冷箱內(nèi)壓力進行對比分析，以

判斷對應(yīng)的冷箱內(nèi)部位是否存在泄漏。

7.3.4冷箱夾層密封氣分析取樣點應(yīng)與冷箱夾層密封氣對應(yīng)的部位的供氣流量進行比對分析。

7.3.5冷箱夾層密封氣分析采樣成分應(yīng)該做好工藝記錄，并定期組織各專業(yè)進行分析及討論。

7.4冷箱夾層密封氣流速檢測

7.4.1應(yīng)定期巡檢冷箱夾層密封氣流量的變化，及時記錄變化趨勢。冷箱同一個部位夾層密封氣流量

的變化趨勢，應(yīng)進行時間上的橫向比對分析，發(fā)生異常變化趨勢時，應(yīng)查明原因，包括密封氣供氣源頭

調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷箱內(nèi)壓力變化情況及冷箱基礎(chǔ)溫度等指標(biāo)，通過比照分析，判定冷箱內(nèi)部的異常運行狀態(tài)。

7.4.2冷箱原始開車及運行期間應(yīng)調(diào)整好密封氣供氣流量，比照原始開車期間密封氣流量數(shù)據(jù)條件下，

對應(yīng)調(diào)節(jié)裝置的輸出開度，做好記錄，便于工廠運行期間，根據(jù)冷箱結(jié)構(gòu)對應(yīng)部位的密封氣流量數(shù)據(jù)，

對冷箱運行情況進行故障診斷和分析。

7.5應(yīng)急處理

7.5.1冷箱夾層密封氣壓力異常突然增加

7.5.1.1當(dāng)冷箱夾層密封氣壓力突然增加時，應(yīng)立即查明故障原因，包括密封氣供氣源頭調(diào)節(jié)裝置輸

出及密封氣供氣母管壓力變化情況，并查明密封氣供氣流量趨勢狀態(tài)，緊急情況下，應(yīng)停車。冷箱結(jié)構(gòu)

防爆安全釋放裝置動作期間，同時精餾塔和主冷凝蒸發(fā)器發(fā)生嚴(yán)重的偏流工藝狀態(tài)，應(yīng)立即根據(jù)空分裝

置緊急停車程序停止運行，嚴(yán)禁相關(guān)人員靠近冷箱，并通過遠程低溫液體自動排放閥門，將精餾塔、主

冷凝蒸發(fā)器內(nèi)的液體排放干凈，使精餾塔和其他冷箱設(shè)備內(nèi)維持微正壓。

7.5.1.2DCS操作人員應(yīng)緊急查看后備液氮應(yīng)急備用氮氣系統(tǒng)，確保冷箱夾層密封氣氣源穩(wěn)定及可靠的

氮氣供給。

7.5.1.3工廠緊急啟動應(yīng)急處理預(yù)案，疏散冷箱周圍人員。

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T/CCGA20004—2021

7.5.1.4DCS做好異常工藝數(shù)據(jù)收集及記錄。

7.5.2冷箱內(nèi)工藝管道和設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重的泄漏

7.5.2.1當(dāng)冷箱夾層內(nèi)工藝管道和設(shè)備發(fā)生泄漏時，應(yīng)著手停車，停車后，將設(shè)備內(nèi)部的液體排放干

凈，并保持精餾塔及其他設(shè)備內(nèi)維持正壓，避免珠光砂進入設(shè)備內(nèi)部。

7.5.2.2冷箱停車排液并完成加溫解凍，冷箱夾層內(nèi)珠光砂按照T/CCGA10004的要求移除后，應(yīng)對冷

箱內(nèi)精餾塔設(shè)備、換熱器、管道內(nèi)充入干燥氮氣，吹除進入設(shè)備及管道內(nèi)部的珠光砂。依據(jù)冷箱內(nèi)管道

和設(shè)備泄漏的部位，引入外界吹掃氮氣氣源，避免珠光砂被氮氣帶入設(shè)備內(nèi)部，引起更加嚴(yán)重的珠光砂

積聚事故。

中國氣體協(xié)會官網(wǎng)

8

ICS71.120.99

CCSJ76

CCGA

中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會團體標(biāo)準(zhǔn)

T/CCGA20004—2021

低溫冷箱設(shè)計和運行安全技術(shù)規(guī)范

Safetytechnicalregulationofdesignandoperationforcryogenicenclosures

2021-09-30發(fā)布2021-10-30實施

中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會發(fā)布

T/CCGA20004—2021

低溫冷箱設(shè)計和運行安全技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了低溫冷箱的設(shè)計和運行安全技術(shù)要求，并根據(jù)運行涉及的風(fēng)險要素提供了相關(guān)的風(fēng)險

控制措施。

本文件適用于空分裝置、LNG生產(chǎn)裝置、液氦裝置、液氫裝置等使用的低溫冷箱。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB50007建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范

GB50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

GB50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

GB50205鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

GB50755鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范

GB51081低溫環(huán)境混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范

JGJ79建筑地基處理技術(shù)規(guī)范

JGJ94建筑樁基技術(shù)規(guī)范

T/CCGA10004珠光砂裝卸操作安全技術(shù)規(guī)范

T/CCGA90001氧氣和富氧氣氛的火災(zāi)危險（試行）

T/CCGA90002惰性氣體或缺氧場所的危險

EIGADoc.170低溫冷箱結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計和運行（Safedesignandoperationofcryogenic

enclosures）

3術(shù)語和定義

T/CCGA10004界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

低溫冷箱cryogenicenclosure

通常指將低溫設(shè)備及其管道置于一個或多個充填有絕熱材料的箱體，不包含平底貯罐。本文件中簡

稱“冷箱”。

冷箱分為圓柱形冷箱、方形冷箱。

3.2

圓柱形冷箱cylindricalenclosure

圍繞低溫設(shè)備和管道的圓柱形腔體。設(shè)備一般不會支撐在腔體結(jié)構(gòu)上，而是用分開的支撐系統(tǒng)支撐。

3.3

方形冷箱rectangularenclosure

許多或者所有的設(shè)備和管道都是支撐在這些橫梁上的方形結(jié)構(gòu)框架。

面板可以固定在框架內(nèi)側(cè)（朝向絕熱材料）或框架外側(cè)（朝向大氣環(huán)境）。

3.4

礦渣棉slagwool

利用工業(yè)廢料礦渣（高爐礦渣或銅礦渣、鋁礦渣等）為主要原料，經(jīng)熔化、采用高速離心法或噴吹

法等工藝制成的棉絲狀無機纖維。

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T/CCGA20004—2021

礦