CN101818979A - 低温隧道和由其构成的物料低温加工厂 - Google Patents

Abstract

一种低温隧道和由其构成的物料低温加工厂，由换热器和绝热层构成的通道，通道内分段串联安装的换热器与低温液体气化管路上串联的换热器对应，各自形成冷媒循环回路交换冷能，通道内分段串联安装的换热器吸收的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换，使得通道内也具有与外部低温液体气化管路上相对应的梯级冷能，传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温。本发明是首个真正意义上低温物料低温加工方式，其冷能来源于低温液体汽化浪费的冷能，如用于废旧轮胎橡胶粉碎，即用一个浪费的资源去解决废旧资源再利用，不但解决资源浪费现象，更解决了环保难题，其经济效益非常可观。

Description

低温隧道和由其构成的物料低温加工厂

技术领域

本发明涉及一种低温隧道和由其构成的物料低温加工厂(或称物料低温加工装置)，具体点就是由换热器与绝热层构成的通道，其通道内换热器中的冷媒吸收来自外部低温液体(如液化天然气或液氢)汽化管路上放出的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换冷能，通道内壁和通道内的冷媒使物料降温；再在低温隧道内安装物料加工设备，构成物料低温加工厂，实现直接对低温的物料低温加工，属于热交换和物料低温加工领域。

背景技术

液化天然气(含煤层气非常规天然气)简称LNG是天然气经过脱酸、脱碳、脱水、脱硫等处理，通过低温工艺液化而成为-162℃的液态混合物，在液化过程中，每生产一吨液化天然气需要消耗动力及公用设施电量约为850kWh，液化天然气、液化氮气、液化氧气、液化氩气、液化氦气(液氢也同样，简称LH2)目的是方便运输，运送到目的地，需要建立汽化站，将这些低温液体从液态汽化成气态，才能供终端用户直接使用。这些低温液体在汽化过程中，都释放出很大的冷能，其中液化天然气释放冷能大约为830kJ/kg，这部分冷能折合电量约为230-250kWh/T通常在汽化器中随海水或空气白白吸收浪费掉了，非常可惜。同样，其它低温液体如液氢LH2汽化时，也白白浪费巨大冷能。

现有很多利用LNG冷能的冷库专利，仅是利用了LNG的浅冷，对冷库中的物料仅仅是浅冷中的冷冻与储藏即温度为-60℃、-30℃、-10℃等，还是浪费了大量的深冷能资源，冷库只有储藏物料功能并没有对物料进行加工功能。

吸收低温液体(优选LNG或LH2)气化管路上全程梯级冷能对物料进行降温从而实现在低温环境下直接对降温的物料进行低温加工(如粉碎、冷处理)其设备或加工方式目前还是一个空白，本发明加工物料采用废旧橡胶轮胎为例，说明本发明如何让废旧橡胶轮胎降温、如何实现废旧橡胶轮胎在低温环境里直接对其进行低温加工粉碎。当然，本发明加工的物料包含聚乙烯、尼龙、聚酯、聚丙烯、塑料、废旧轮胎、热熔胶等化合物，废旧印刷电路板，动物和植物等一切常温状态下难以加工粉碎的物料。

我国每年的废旧轮胎有过亿条，再加上胶管胶鞋及其它橡胶制品，总量千万吨以上。由于废橡胶属于热固性的聚合物材料，在自然条件下很难发生降解，弃于地表或埋于土里的废橡胶十几年都不变质、不腐烂，废旧橡胶作为一种污染物对环境、对社会都造成很大的影响。因此，处理好废旧橡胶对充分利用再生资源、摆脱自然资源匮乏、减少环境污染、改善人们的生存环境具有重要意义。

低温物料加工(含粉碎)利用了物料在低温状态下的“低温脆性”，即物料随着温度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性及韧性降低，在一定温度下，物料加工时，用一个很小的力就能将其粉碎。

现有的物料低温加工(粉碎)采用喷液氮和空气膨胀制冷方式，工艺复杂，浪费液氮资源和耗电量巨大，成本非常高，在国内没有推展开来。

发明内容

国际制冷(1971年)大会统一商定：沸点低于120K左右的流体定义为低温流体，从热力学角度来看，低温流体(气体或液体)也是属于能量转换的工作物质，简称为工质；

本发明低温隧道其温度范围包含常温，从常温到低温，能量转换的工作物质采用统一的冷媒名称，即本发明冷媒包含上面提到的工质和常温下的制冷工质、制冷剂、中间介质、载冷剂等概念，选择冷媒要考虑冷媒的凝固点，传热效率等因素。

本发明总构思：

低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道，换热器内的冷媒吸收外部冷能(即通道内分段串联安装的换热器与低温液体气化管路上串联的换热器对应，各自形成冷媒循环回路交换冷能，通道内分段串联安装的换热器吸收的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换，使得通道内也具有与外部低温液体气化管路上相对应的梯级冷能)；传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温；在低温隧道内安装物料加工设备或在与低温隧道相通的物料加工间里安装物料加工设备构成物料低温加工厂或称装置。

本案在上述总的发明构思之下，有两个专利申请，即低温隧道和由其构成的物料低温加工厂(或称装置)。

本发明冷能传递过程：低温液体如LNG-162℃(或LH2的-252℃)的冷能→气化管路中的换热器→冷媒→低温隧道中的换热器→低温隧道内壁和隧道内的冷媒(如氮气或脱水空气)→物料。

发明低温隧道，其目的就是让低温隧道内的物料快速降到最低的温度，技术特征是把低温液体如LNG-162℃或LH2-252℃的梯级冷能通过其气化管路上串联的换热器用冷媒循环回路方式传递给低温隧道内串联的换热器中，低温隧道内串联的换热器中的冷能再传递给低温隧道内壁和隧道内的冷媒，使得本发明的低温隧道也具有梯级冷能。

本发明的低温隧道能够全程吸收低温液体汽化过程中全程梯级冷能，这是本发明的一个技术特色。

技术方案1：

低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道，其技术特征是：换热器内的冷媒吸收外部冷能，传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温。

为什么要选择形成通道结构，其技术特征优势在于：

一是，通道一般来讲有一定长度，其长度可以实现连续吸收低温液体汽化管路上连续释放的冷能，连续传递给连续输送的物料，物料连续从浅冷到深冷，符合热力学传递规律；二是，经计算，低温液体连续汽化释放的冷能与连续输送的物料需要的冷能能够相匹配，提高传热效率，这样可以根据低温液体汽化过程中释放的冷能制作相应大小的通道或相应长度的通道，避免不必要的浪费；三是，物料加工设备最终方便安装在通道内实现连续加工物料之目的；四是，通道是实现低温液体连续汽化释放的冷能连续传递给连续输送的物料连续降温的唯一结构形式。

下面结合图逐句详细解释其原理、构造、工作流程或到达的技术效果。

低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道：

即图1由含绝热层的外壳(壁)9；通道内壁90；换热器91、92、93、94；物料通道911；冷媒通道922；冷媒从物料通道向冷媒通道入口98；冷媒从冷媒通道向物料通道入口99；物料通道的物料进口95；物料通道的物料出口96；冷媒通道中冷媒输入口97构成；

从截面积上看通道构成：如图4、5、6中：由物料通道1、冷媒通道2、换热器3、绝热层4、通道内壁5、外壳(壁)6构成通道；

通道其技术特征是：形成物料通道(图1中911，图4、5、6中1)和冷媒通道(图1中922，图4、5、6中2)两个通道，如果仅形成物料通道没有冷媒通道，其效果变差，是本发明变劣使用，也同样落入本发明保护范围。其冷媒通道与物料通道中的冷媒形成冷媒循环系统(图1中911、922、98、99构成冷媒循环通道)，通道有直线型(图1、2)和非直线型(图3)两种，通道截面积有不规则形(图4)、方形(图5)、圆形(图6)等；

换热器其技术特征是：换热器(图1中的91、92、93、94；图4、5、6中的3)分段串联安装在物料通道和冷媒通道之间的通道内壁夹层里或内壁旁；或换句话说换热器安装在物料通道和冷媒通道之间的通道内壁夹层里或内壁旁，由几个这样的分段通道串联成一个直线型或非直线型通道。

图1中换热器91、92、93、94；实际应用中，不限于这四个，安装一、二、或多个换热器都落入本发明保护范围；

换热器，又叫热交换器，是现有技术，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多，适用于不同介质、不同工况、不同温度以及不同压力的换热器其结构和型式亦不相同，换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新，具体分类如下：

按原理分类：直接接触式换热器、蓄能式换热器、间壁式换热器；

按传热种类分类：无相变传热、有相变传热；

按传热元件分类：管式传热元件、板式传热元件；

按强化传热元件分类：

(1)螺纹管换热器(2)波纹管换热器(3)异型管换热器(4)表面多孔管换热器(5)螺旋扁管换热器(6)螺旋槽管板换热器(7)环槽管换热器(8)纵槽管换热器(9)螺旋绕管式换热器(11)T型翅片管换热器(12)深冷器(13)内插物换热器(14)锯齿管换热器；

绝热层其技术特征是：由包裹绝热材料(含真空)的内外壁构成(图4、5、6中的5中包裹4的部分内壁及外壁6构成)。

绝热材料，指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。是现有技术，绝热材料的基本属性，绝热材料的优劣，主要由材料热传导性能的高低所决定。材料的热传导愈难(即导热系数愈小)，其绝热性能就愈好；绝热材料的类别，可分为无机绝热材料、有机绝热材料和金属绝热材料三大类。

绝热层由包裹绝热材料的内外壁构成，其还可以是包裹真空腔的内外壁构成，即绝热层还可以采用抽真空技术制作或叫真空层。

换热器内的冷媒吸收外部冷能：

其技术特征就是：通道内分段串联安装的换热器与低温液体气化管路上串联的换热器对应，各自形成冷媒循环回路交换冷能，通道内分段串联安装的换热器吸收的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换，使得通道内也具有与外部低温液体气化管路上相对应的梯级冷能。

本发明所说的低温液体是指液态的氢、氧、氮、氩、氦、液化天然气、液化煤层气等；本发明优选液化天然气、液化煤层气简称LNG和液态氢简称LH2。

低温液体气化管路上串联的换热器，图1中是指1、2、3、4；实际应用中，不限于这四个换热器；安装一、二、或多个换热器都落入本发明保护范围；

各自形成冷媒循环回路交换冷能：是指1、91、61、71、81形成冷媒是S1的循环回路，其中，L1、L2是低温液体如LNG或LH2进出换热器1的方向，T1、T2是低温液体如LNG或LH2进出换热器1的前后温度，S1、S11是冷媒为S1的循环方向，是冷媒S1把T2-T1这段冷能带到低温隧道内的91换热器上；

同样，另外三个循环回路分别是：

2、92、62、72、82形成冷媒是S2的循环回路，其中，L2、L3是低温液体如LNG或LH2进出换热器2的方向，T2、T3是低温液体如LNG或LH2进出换热器2的前后温度，S2、S22是冷媒为S2的循环方向，是冷媒S2把T3-T2这段冷能带到低温隧道内的92换热器上；

3、93、63、73、83形成冷媒是S3的循环回路，其中，L3、L4是低温液体如LNG或LH2进出换热器3的方向，T3、T4是低温液体如LNG或LH2进出换热器3的前后温度，S3、S33是冷媒为S3的循环方向，是冷媒S3把T4-T3这段冷能带到低温隧道内的93换热器上；

4、94、64、74、84形成冷媒是S4的循环回路，其中，L4、L5是低温液体如LNG或LH2进出换热器4的方向，T4、T5是低温液体如LNG或LH2进出换热器4的前后温度，S4、S44是冷媒为S4的循环方向，是冷媒S4把T5-T4这段冷能带到低温隧道内的94换热器上；

低温液体气化管路上串联的换热器中的梯级冷能为：T1＜T2＜T3＜T4＜T5＜T6；冷能被利用后，温度逐渐变高。

传递给通道内壁：

其技术特征是：

是指91、92、93、94换热器上的冷能与通道内壁90交换冷能，其结果是低温隧道也具有与低温液体气化管路上相对应的梯级冷能：t1＜t2＜t3＜t4＜t5；

通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料：

意思是：一是通过通道内壁向物料传递冷能；二是通过通道内壁向物料通道的和冷媒通道的冷媒传递冷能；三是物料通道的和冷媒通道的冷媒优选氮气或脱水空气可以形成冷媒循环(图1中911、922、98、99构成冷媒循环)；有四大优势：一是，通道内的冷媒与通道内的物料输送方向相反，加快了物料降温速度；二是，冷媒循环节省了冷媒消耗；三是：冷媒从冷媒通道入口向深冷处逐渐流动符合能量交换规律，温差小；冷媒通道在深冷处开始与物料通道的冷媒合流，向物料入口方向流动，冷媒温度逐渐升高，再次在冷媒通道入口处重复循环；四是，冷媒不断与深冷能交换参与循环，提高了低温隧道的工作效率。

本发明所述的物料是指自然界和化学合成的一切物质。

通道内的冷媒其技术特征是，优选氮气、脱水空气，是指物料通道中的冷媒和冷媒通道的冷媒形成冷媒循环系统；

物料通道中的冷媒和冷媒通道的冷媒形成冷媒循环系统，其技术特征是：物料通道(图1中911)和冷媒通道(图1中922)相通的两个连通口分别在通道的两头(图1中98、99)。

通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温：

其技术特征是：本发明技术最大特征是通道有两个通道即物料通道和冷媒通道，其目的是让冷媒循环，减少浪费、提供传热效率；图1中，氮气或脱水空气从冷媒通道入口97压入，V1携带物料通道中的冷媒V2(如氮气轻向上流动)合流成V3，V3压力大于V4压力，冷媒在冷媒通道向深冷处流动；在物料通道中，由于氮气或脱水空气V2被吸入到冷媒通道中，形成负压，V4压力大于V5压力大于V2压力，在物料通道和冷媒通道中，冷媒形成一个循环(图1中911、922、98、99构成冷媒循环通道)，冷媒循环流程：V2→V3→V4→V5→V2。

非常重要一点：氮气或脱水空气从冷媒通道入口97压入，压力可以控制，一定要保证物料通道内的各点的冷媒压力为微正压，即略大于物料通道中的物料进出口附近外界空气的压力。保证物料通道的物料可以进入与输出而物料周围的空气不能进入。

在物料通道中，冷媒的循环方向V5与物料输送方向W2相反，这加快了物料的降温速度。

低温隧道让隧道内的物料降至低温，其目的就是为了构建物料低温加工厂，实现直接对低温的物料进行低温加工。

技术方案2：

在低温隧道内安装物料加工设备或在与低温隧道相通的物料加工间里安装物料加工设备构成物料低温加工厂或称装置。

在低温隧道内安装物料加工设备，构成物料低温加工厂；

如何理解：例如在低温隧道内安装了物料输送设备，让物料通过了低温隧道，对物料进行的冷处理加工(如回火、淬火)，这就是对物料进行了加工。当然，还有对物料大小上的改变(如粉碎)也是属于加工范畴。

如果图1低温隧道做的比较大，可在低温隧道中安装加工设备(如粉碎机和输送设备)是简单可行的，如图1中安装加工设备，成为图2，其图2中的6物料加工间可以作为低温隧道的一部分或通道的一段。

如果图1低温隧道做的比较小，加工设备如粉碎机安装不下，其图2中的6作为与低温隧道相通的物料加工间，安装粉碎机，低温隧道内安装输送机构成连续物料低温加工厂。接下来就有了如下方法：

在与低温隧道相通的物料加工间里安装物料加工设备，构成物料低温加工厂；

如果低温隧道做得比较小，仅仅用来输送物料的，一般低温物料截面积是圆形的(如图6)，便于安装螺旋输送机，这时需要做与低温隧道相通的物料加工间，在物料加工间与低温隧道内安装加工设备即粉碎机和输送机。如图3中，4为物料加工间，5为安装在4中的粉碎机，3为低温隧道，2为螺旋输送机。

物料加工间其技术特征是：供物料加工的空间，安装加工设备，完成物料加工功能。物料加工仓、物料加工腔体、物料加工箱体、物料加工场所等都落入物料加工间保护范围。

低温隧道中可以拿出一段作为物料加工间，也可以制作物料加工间与低温隧道相通作为一个大的通道。物料加工间可以单独压入冷媒(优选氮气、脱水空气)，阻止外界空气进入。

物料加工间优选：加工间外部采用绝热层、真空层或保温层制作；物料加工间内壁可以安装换热器吸收外界冷能与低温隧道形成一个整体。

本发明物料加工是指对物料进行物理、化学变化和物料位置移动等。例如：物理变化含物料粉碎、物料外形上的变化等；化学变化含物料升华、降温改物料材质性能、真空干燥、冷处理等；及操作这些变化的物料位置移动、物料传输、输送等。

物料加工设备本发明是指粉碎(破碎)设备、输送设备或传输设备、抽真空设备、加热设备、检测控制设备等的一种或几种设备配合，完成对物料进行物理、化学变化。

物料粉碎(破碎)设备，是现有技术，包括研磨、剪切、摩擦、挤压和冲击五大类物料粉碎设备。

这些设备含有鄂式粉碎机、锥形轧碎机、滚碎机、锤式粉碎机、球磨机、碾压机等等，不再一一列出，这些常温粉碎设备在采用改换材质和绝热等措施以后，都可用于低温粉碎，安装在低温隧道内，普通低温设备业界人士都能改装，由于低温粉碎是以脆性破坏为主，大都采用高速回转式冲击型粉碎机、剪切与冲击组合型粉碎机、滚轧机与挤压组合型粉碎机为主。

物料输送设备或称传输设备，是现有技术，输送设备的作用与定义：在一台单机中或一条生产线中，将物料按生产工艺的要求从一个工作地点传送到另一个工作地点，有时在传送过程中对物料进行工艺操作；在本发明中，物料输送设备或称传输设备在低温隧道中将物料从一头输送到另一头，一般是将物料向深冷中输送，让物料降至低温，再输送至加工间加工后，输送至加工间外。

输送设备分类：

按传送过程的连续性分为：连续式和间歇式两大类；按传送时的运动方式：分为直线式和回转式；按驱动方式：分为机械驱动、液压驱动、气压驱动和电磁驱动等型式；按所传送的物料分为：固体物料的传送和流体物料的传送；输送固体物料时，采用各种类型的输送机；带式输送机的作用：用于块状、颗粒状物料及整件物料进行水平方向或倾斜方向运送，同时还可用作选择检查包装清洗和预处理操作台等；带式输送机的工作原理：是利用一根封闭的环形带，由鼓轮带动运动，物料放在带上，靠摩擦力随带前进，输送到带的另一端(或规定位置〕靠自重(或卸料器〕卸下；斗式提升机应用：用于往高处输送物料，便于组织生产；斗式提升机的主要优点：是占地面积小，可把物料提升到较高的位置(30～50m)，生产率范围较大(3～160m3/h)；斗式提升机械输送物料的方向可分为：倾斜式和垂直式两种；按牵引机构的不同：又可分为皮带斗式和链条斗式(单链式和双链式)两种：按输送速度来分有高速和低速两种.：斗式提升机的原理：它用胶带或链条作牵引件，将一个个料斗固定在牵引件上，牵引件有上下转动鼓轮张紧并带动运行，物料从提升机下部加入料斗内，提升至顶部时，料斗绕过转轮，物料便从斗内卸出，从而达到将低处物料升至高处的目的，这种机械的运行部件装在机壳内，防止灰尘飞出，在适当的位置，装有观察口；螺旋输送机是一种不带挠性牵引构件的连续输送机械：螺旋输送机的作用：各种粉状、粒状、小块状需要密封运送的物料；螺旋输送机的工作原理：螺旋输送机利用旋转的螺旋将被输送的物料在固定的机壳内推移而进行输送，物料由于重力和对于壳壁的摩擦力的作用，在运动中不随螺旋一起旋转，而是以滑动形式沿着物料槽移动，其情况好像不能旋转的螺母沿着旋转的螺杆作平移运动一样。

在低温隧道内安装物料加工设备：

第一种方法是，把加工设备的动作执行部分安装在低温隧道中，而电力、动力部分安装在低温隧道外；

第二种方法是，把加工设备外部全部用绝热、绝缘材料包裹起来，安装在低温隧道内；

第三种方法是。加工设备与低温隧道整合，把需要低温保护的部件采用绝热材料保护起来，动作部分机构采用耐低温材料如奥氏不锈钢、铜等制作。

上述这些加工设备安装，深冷机械制造领域人士知道如何制作与安装。

有益效果

1、低温隧道连续吸收低温液体汽化管路上的梯级冷能实现对连续输送的物料连续降至低温；

2、低温隧道中物料通道和冷媒通道这双通道结构，使得低温隧道中的冷媒循环，加快物料降至低温、减少冷媒消耗；

3、最适合用于加工粉碎常温下不易粉碎的物质，例如废旧橡胶轮胎、热塑性塑料等；

4、较常温粉碎可得到更细、流动性更好的胶粉，粉碎后的粉体成型性好、堆密度大；

5、可以避免粉尘爆炸、臭气污染和噪音；

6、低温粉碎所需的动力很低，可以提高粉碎产量；

7、粉碎动植物等热敏性物质不会受到氧化作用与变热导致变质，广泛应用在食品、中药领域；

8、利用各种物质低温脆性之差异，可对复杂物质选择性粉碎，例如，废旧轮胎中的橡胶、金属丝、纤维布帘分离。

9、把低温液体汽化中浪费的冷能利用起来粉碎废旧轮胎是废物循环利用最佳模式，经济效益非常显著。

附图说明

图1表示低温隧道的具体结构与低温液体汽化管路中梯级冷能交换示意图，其中：

低温液体汽化管路上的1、2、3、4表示换热器，5表示汽化器，6泵；

L1表示低温液体从换热器1的管程入口进入；

L2表示低温液体从换热器1的管程出口流出，进入换热器2的管程入口；

L3表示低温液体从换热器2的管程出口流出，进入换热器3的管程入口；

L4表示低温液体从换热器3的管程出口流出，进入换热器4的管程入口；

L5表示低温液体从换热器4的管程出口流出，进入气化器5的入口；

L6表示低温液体从气化器5的出口出来进入天然气管网；

T1表示低温液体进入换热器1前的温度，例如LNG此时温度小于或等于-162℃；

T2表示低温液体进入换热器2前的温度；

T3表示低温液体进入换热器3前的温度；

T4表示低温液体进入换热器4前的温度；

T5表示低温液体进入汽化器前的温度；

T6表示低温液体进入天然气管网的温度；

低温液体梯级冷能为：T1＜T2＜T3＜T4＜T5＜T6；

低温液体汽化管路上的梯级冷能和低温隧道之间的梯级冷能交换循环回路：

61、62、63、64表示泵；

71、72、73、74表示罐；

81、82、83、84表示阀；

四个冷媒循环回路分别是：

1、61、71、81、91；2、62、72、82、92；3、63、73、83、93；4、64、74、84、94；

S1、S11；S2、S22；S3、S33；S4、S44分别表示低温隧道内换热器91、92、93、94中的冷媒及冷媒流动方向，冷媒可以相同或是几种不同的冷媒；

t表示低温隧道内的冷媒；t1、t2、t3、t4、t5表示冷媒在低温隧道相应位置的温度；

T2-T1冷能经过换热器1、91中的冷媒S1传递为低温隧道一段冷能t2-t1；

T3-T2冷能经过换热器2、92中的冷媒S2传递为低温隧道一段冷能t3-t2；

T4-T3冷能经过换热器3、93中的冷媒S3传递为低温隧道一段冷能t4-t3；

T5-T4冷能经过换热器4、94中的冷媒S4传递为低温隧道一段冷能t5-t4；

低温隧道吸收LNG梯级冷能具有梯级冷能：

t1＜t2＜t3＜t4＜t5

低温隧道具体结构：

9表示含有绝热层的通道外壳(粗线条表示)；90表示通道内壁；91、92、93、94表示分段安装在通道内壁夹层里或内壁旁；并分别与低温液体气化管路上的换热器1、2、3、4对应，各自通过61、71、81；62、72、82；63、73、83；64、74、84形成如上四个冷媒回路，通过各自冷媒回路吸取低温液体汽化管路上的梯级冷能形成具有梯级冷能的低温隧道；

922表示冷媒通道，911表示物料通道；95表示低温隧道的物料输入口；96表示低温隧道的物料输出口；97表示低温隧道冷媒的输入输出口；98、99分别表示低温隧道内的物料通道与冷媒通道之间的冷媒循环连接口；

V1表示冷媒t的输入点；V2表示冷媒在物料通道向冷媒通道输入方向；V3表示汇集V1和V2向隧道深冷处流动；V4表示冷媒深冷处由冷媒通道向物料通道流动；V5表示冷媒在物料通道中的流动方向；

W1、W2、W3分别表示物料输入口输入方向、物料通道中流动方向、物料输出口输出方向；低温隧道的截面积如图4。

图2是在与低温隧道(直线型)相通的物料加工间内安装物料加工设备构成物料低温加工厂示意图，也是废旧橡胶轮胎整体粗粉碎加工示意图(第一步)，其中：

1表示废旧轮胎橡胶粗胶粉颗粒漏斗槽；2表示废旧轮胎帘布漏斗槽；3表示废旧轮胎钢丝漏斗槽；4表示分选输送机；5表示刮板输送器；6表示物料加工间；7表示废旧轮胎橡胶高速冲撞粉碎机；8表示电磁分选机；9表示低温隧道(直线型)；10表示废旧橡胶轮胎；11表示输送机。低温隧道的截面积如图4。

图3是在与低温隧道(非直线型、截面积如图6圆形)相通的物料加工间里安装物料加工设备构成物料低温加工厂示意图，也是废旧轮胎橡胶精细粉碎示意图(第二步)，其中：

1表示废旧轮胎橡胶粗胶粉提升机；2表示低温隧道内的螺旋推进器；3表示非直线型低温隧道；4表示绝热材料制作的物料加工间；5表示胶粉研磨机；6表示精细胶粉出口；低温隧道的截面积如图6

图4是低温隧道截面结构示意图，其中：

1表示物料通道；2表示冷媒通道；3表示安装在物料通道和冷媒通道之间的换热器；4表示绝热(真空)层；5表示通道内壁；6表示通道外壁(壳)。

图5是低温隧道截面结构示意图，其中：

1表示物料通道；2表示冷媒通道；3表示安装在物料通道和冷媒通道之间的换热器；4表示绝热(真空)层；5表示通道内壁；6表示通道外壁(壳)。

图6是低温隧道截面结构示意图，其中：

1表示物料通道；2表示冷媒通道；3表示安装在物料通道和冷媒通道之间的换热器；4表示绝热(真空)层；5表示通道内壁；6表示通道外壁(壳)。

实施例

一、废旧轮胎在低温隧道中降温过程

结合图1、图2讲解：

我们将LNG由泵6压入经L1从换热器1的管程入口进入；L2从换热器1的管程出口流出，进入换热器2的管程入口；L3从换热器2的管程出口流出，进入换热器3的管程入口；L4从换热器3的管程出口流出，进入换热器4的管程入口；L5从换热器4的管程出口流出，进入气化器5的入口；L6从气化器5的出口出来进入天然气管网；

其中：我们测得T1进入换热器1前的温度为-158℃；T2进入换热器2前的温度为-140℃；T3进入换热器3前的温度为-100℃；T4进入换热器4前的温度为-50℃；T5进入汽化器前的温度为0℃；T6进入天然气管网的温度为常温20℃；

低温液体汽化管路上的梯级冷能和低温隧道之间的梯级冷能交换循环回路：

四个冷媒循环回路分别是：

1、61、71、81、91；2、62、72、82、92；3、63、73、83、93；4、64、74、84、94；

T2-T1段冷能经过换热器1、91中的冷媒R410A沿着S1、S11方向循环回流传递为低温隧道一段冷能t2-t1；T3-T2段冷能经过换热器2、92中的冷媒R410A沿着S2、S22传递为低温隧道一段冷能t3-t2；T4-T3段冷能经过换热器3、93中的冷媒60％乙二醇水溶液沿着S3、S33传递为低温隧道一段冷能t4-t3；T5-T4段冷能经过换热器4、94中的冷媒60％乙二醇水溶液沿着S4、S44传递为低温隧道一段冷能t5-t4；低温隧道吸收LNG梯级冷能也具有梯级冷能：其中：t1、t2、t3、t4、t5表示冷媒在低温隧道相应位置的温度；

我们测得t1＝-148℃、t2＝-125℃、t3＝-90℃、t4＝-30℃、t5＝-1℃；

冷媒R410A的凝固点在-155℃，标准沸点在-51℃；属于绿色环保冷媒，对环境友好。

冷媒60％乙二醇水溶液熔点在-48.9℃，沸点在197.6℃，安全可靠。

废旧轮胎从物料通道图1中物料入口95经图2中的输送机11沿着图1中W1、W2、W3方向输送；期间，冷媒氮气从图1中97压入，V3点氮气汇集V1和V2点的氮气向隧道深冷处流动；经98、99冷媒循环连接口；形成冷媒循环流程：V2→V3→V4→V5→V2；

冷媒氮气在图1中的冷媒通道922中，沿着梯级冷能愈来愈冷的方向流动中获得冷能；在物料通道911中与废旧轮胎输送方向W2相反，加快了废旧轮胎降温速度；

低温隧道绝热层采用真空绝热层制作；非常重要一点要详细说明：我们往低温隧道加入氮气，一定要在低温隧道内各点处，不断检测氮气压力，控制加入氮气量，一定要让低温隧道中氮气保持微正压，防止或阻止废旧轮胎进出口的空气进入，这点非常重要！也是业界人士能够实现的。

二、废旧轮胎粉碎工艺流程

第一步：废旧轮胎→进入低温隧道→降温→加工间、冲击粉碎→橡胶颗粒、整条轮胎帘布、整套轮胎钢丝分离；

第二步：轮胎橡胶颗粒→进入低温隧道→加工间、精细粉碎→成品；

第一步结合图2说明：

废旧轮胎10经低温隧道(直线型、低温隧道的截面积如图4)9中的钢链条输送机11输送至物料加工间6，经废旧轮胎橡胶高速冲撞粉碎机7粉碎成橡胶颗粒、整条轮胎帘布、整套轮胎钢丝，经刮板输送器5输送至分选输送机4经电磁分选机8分别进入废旧轮胎橡胶粗胶粉颗粒漏斗槽1、废旧轮胎帘布漏斗槽2、废旧轮胎钢丝漏斗槽3中。

第二步结合图3说明：

废旧轮胎橡胶颗粒经废旧轮胎橡胶粗胶粉提升机1进入低温隧道(非直线型、截面积是圆形如图6)在低温隧道内的螺旋推进器2的作用下进入物料加工间4的胶粉研磨机5中精粉后经精细胶粉出口6去包装。

我们可以将上述两个步骤合并成一个步骤方案：

废旧轮胎→进入低温隧道→降温→加工间、冲击粉碎→橡胶颗粒、整个轮胎帘布、整个轮胎钢丝分离→橡胶颗粒→加工间、精细粉碎→成品。

Claims (10)

1.一种低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道，其技术特征是：换热器内的冷媒吸收外部冷能，传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温。

2.如权利要求1中一种低温隧道，其所述的通道，其技术特征是：形成物料通道和冷媒通道，其冷媒通道与物料通道中的冷媒形成冷媒循环系统。

3.如权利要求1中一种低温隧道，其所述的换热器内的冷媒吸收外部冷能，其技术特征是：通道内分段串联安装的换热器与低温液体气化管路上串联的换热器对应，各自形成冷媒循环回路交换冷能，通道内分段串联安装的换热器吸收的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换，使得通道内也具有与外部低温液体气化管路上相对应的梯级冷能。

4.一种物料低温加工厂由在低温隧道内安装物料加工设备或在与低温隧道相通的物料加工间里安装物料加工设备构成。

5.如权利要求4中一种物料低温加工厂，其所述的物料加工，其技术特征是：对物料进行物理变化、化学变化或位置移动。

6.建立一种低温隧道的方法，低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道，其技术特征是：换热器内的冷媒吸收外部冷能，传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温。

7.如权利要求6中建立一种低温隧道的方法，其所述的通道，其技术特征是：形成物料通道和冷媒通道，其冷媒通道与物料通道中的冷媒形成冷媒循环系统。

8.如权利要求6中建立一种低温隧道的方法，，其所述的换热器内的冷媒吸收外部冷能，其技术特征是：通道内分段串联安装的换热器与低温液体气化管路上串联的换热器对应，各自形成冷媒循环回路交换冷能，通道内分段串联安装的换热器吸收的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换，使得通道内也具有与外部低温液体气化管路上相对应的梯级冷能。

9.建立一种物料低温加工厂的方法，物料低温加工厂由在低温隧道内安装物料加工设备或在与低温隧道相通的物料加工间里安装物料加工设备构成。

10.如权利要求9中建立一种物料低温加工厂的方法，其所述的物料加工，其技术特征是：对物料进行物理变化、化学变化或位置移动。

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