CN109915804A - 一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法，步骤：1.来自二氧化碳汽化装置的汽态二氧化碳进入高温导热油罐，与导热油管内的导热油进行热传导，再经循环泵打入到高温油换热罐；2.常温水经电磁阀引入到导热水罐，导热水罐内的水经高温水管引入到膨胀阀，膨胀阀将高温水管内水进行雾化处理喷入到中温汽管道，得到蒸汽进入使用环节；3.高温油换热罐内的导热油的热量被水汽吸收后，从高温油换热罐另一端流入到导热油管，经过导热水罐后对常温水进行加热，使常温水变为高温水，再流入膨胀阀；4.经过导热水罐的导热油热量被吸收后，经过导热油管道流回高温导热油罐重新被加热，高温导热油罐内的二氧化碳热量释放后变为液体回到二氧化碳汽化装置内。

Description

一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法及装置

技术领域

本发明涉及制热技术领域，具体为一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法。

背景技术

近年来，由于社会提倡节能环保，国家也出台了相关政策辅助整治。一些燃煤设备相继退出历史舞台，但蒸汽在各行各业一直很受欢迎，用电、燃气、燃油等方式制取，存在着高成本，不符合实际效益，高温高压液态二氧化碳加热技术，能效高，成本低，是适合制取蒸汽的优先技术。

蒸汽的制取通常是通过水作为热交换介质，热交换介质需在液态环境下，才能保持较高的热交换效率，所以只能产生温水不超过100℃的热水，一般维持在70℃左右，不能直接产生高温高压蒸汽，难以远程输送和工业应用。

如何能利用二氧化碳跨临界技术直接获得高温蒸汽，成为一个难以解决的难题。

发明内容

本发明为了解决现有技术的不足，提供了一种结构较为简单，利于实际应用，效果好的利用二氧化碳汽化装置制取汽的装置。

一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法，步骤如下：

S1.来自二氧化碳汽化装置的高温高压汽态二氧化碳进入高温导热油罐，高温高压汽态二氧化碳与导热油管内的导热油进行热传导，由于高温高压汽态二氧化碳在外部，量大，而导热油在管道内部，量少，因此，在高温导热油罐内能够迅速将导热油的温度提高，然后经循环泵打入到高温油换热罐；

S2.将常温水(自来水)经电磁阀引入到导热水罐，导热水罐内的水经高温水管引入到膨胀阀，膨胀阀将高温水管内水进行雾化处理，然后喷入到中温汽管道，由于中温汽管道贯穿高温油换热罐，高温油换热罐内的高温导热油迅速对中温汽管道的水汽进行加热，使其汽化，产生高温中压蒸汽，并经过加压泵加压，得到高温高压蒸汽，进入使用环节；

S3.高温油换热罐内的导热油的热量被水汽吸收后，从高温油换热罐另一端流入到导热油管，此时的导热油仍然携带一部分热量，经过导热水罐后对导热水罐内的常温水进行加热，使常温水变为高温水，再流入膨胀阀；

S4.经过导热水罐的导热油热量被完全吸收后，经过导热油管道流回高温导热油罐重新被加热，高温导热油罐内的二氧化碳热量释放后变为液体回到二氧化碳汽化装置内。

一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的装置，包括：二氧化碳汽化装置、高温导热油罐、导热水罐、高温油换热罐、循环泵，所述高温导热油罐上部一侧通过泵引入二氧化碳汽化装置输出的汽态二氧化碳，所述高温导热油罐下部通过引风机引出低温二氧化碳输入二氧化碳汽化装置，所述高温导热油罐和导热水罐内贯穿有导热油管，所述导热油管一端接至高温油换热罐，另一端分别穿过导热水罐、高温油换热罐接至循环泵的进口端，所述循环泵的出口端通过管道接至高温油换热罐；所述导热水罐下部一侧通过电磁阀接至常温水源，导热水罐上部一侧连接至高温水管一端，高温水管另一端经膨胀阀接至中温汽管道，所述中温汽管道一端贯穿高温油换热罐接至加压泵。

进一步的，位于高温导热油罐和导热水罐内的导热油管为盘管装结构，能够加大接触面积，提高热交换效率。

进一步的，位于高温油换热罐内的中温汽管道为盘管装结构，能够加大接触面积，提高热交换效率。

进一步的，所述高温导热油罐、导热水罐及高温油换热罐外部设置有隔热层，起到保温绝热作用。

进一步的，所述导热油管的进出口端设置有阀门。

进一步的，所述中温汽管道的两端设置有阀门。

进一步的，所述高温水管的两端设置有阀门。

工作原理如下：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设计简单合理，采取导热油先在汽态环境下进行热交换，得到超高温导热油，与水进行热交换，得到蒸汽；整个过程无污染物排出，导热油可循环使用，热交换率高，成本低，良好地解决了热泵无法制取高温高压蒸汽的难题。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1，一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法，包括：二氧化碳汽化装置5、高温导热油罐1、导热水罐2、高温油换热罐3、循环泵 4，高温导热油罐1上部一侧通过泵13引入二氧化碳汽化装置5输出的高温高压汽态二氧化碳，高温导热油罐1下部通过引风机12引出低温二氧化碳输入二氧化碳汽化装置5；高温导热油罐1和导热水罐2内贯穿有导热油管6，导热油管6一端接至高温油换热罐3，另一端分别穿过导热水罐2、高温油换热罐1接至循环泵4的进口端，循环泵4的出口端通过管道接至高温油换热罐3；导热水罐2下部一侧通过电磁阀11接至常温水源，导热水罐2上部一侧连接至高温水管7一端，高温水管7另一端经膨胀阀8接至中温汽管道9，中温汽管道9一端贯穿高温油换热罐3接至加压泵10。位于高温导热油罐1和导热水罐2内的导热油管6 为盘管装结构，能够加大接触面积，提高热交换效率。位于高温油换热罐3内的中温汽管道9为盘管装结构，能够加大接触面积，提高热交换效率。高温导热油罐1、导热水罐2及高温油换热罐3外部设置有隔热层，起到保温绝热作用。

工作原理如下：

S1.来自二氧化碳汽化装置5的高温高压汽态二氧化碳进入高温导热油罐1，高温高压汽态二氧化碳与导热油管6内的导热油进行热传导，由于高温高压汽态二氧化碳在外部，量大，而导热油在导热油管道6内部，量少，因此，在高温导热油罐1内能够迅速将导热油的温度提高，然后经循环泵4打入到高温油换热罐3；

二氧化碳的临界温度为31℃，当从汽态变为液态时，要释放大量热量，液态变为气态，要吸收大量热量。本申请是将来自二氧化碳汽化装置的汽态二氧化碳进入高温导热油罐，也就说二氧化碳从汽化装置瞬间进入高温导热油罐后会释放大量热能，这样才会变为液态。而释放的热量足以加热导热油，因此，在高温导热油罐内能够迅速将导热油的温度提高。

S2.将常温水经电磁阀11引入到导热水罐2，导热水罐2内的水经高温水管7引入到膨胀阀8，膨胀阀9将高温水管7内水进行雾化处理，然后喷入到中温汽管道9，由于中温汽管道9贯穿高温油换热罐3，高温油换热罐3内的高温导热油迅速对中温汽管道9的水汽进行加热，使其汽化，产生高温中压蒸汽，并经过加压泵10加压，得到高温高压蒸汽，进入使用环节；

S3.高温油换热罐3内的导热油的热量被水汽吸收后，从高温油换热罐3另一端流入到导热油管6，此时的导热油仍然携带一部分热量，经过导热水罐2后对导热水罐2内的常温水进行加热，使常温水变为高温水，再流入膨胀阀8；

S4.经过导热水罐2的导热油热量被完全吸收后，经过导热油管道6 流回高温导热油罐1重新被加热，高温导热油罐1内的二氧化碳热量释放后变为液体回到二氧化碳汽化装置5内。

实施例2

在实施例1的基础，其中，隔热层是由以下重量份数的组分制成：聚异戊二烯橡胶120份、阻燃载体16份、活性钙0.3份、硫化剂1.2份、颗粒硫磺1.1份、改性沸石粉2.3份、聚丙二醇二缩水甘油醚1.02份、玫瑰精油0.45份、纳米二氧化硅1.01份、四氢苯酐0.55份；

上述改性沸石粉的加工方法如下：

(1)将80-120目的沸石粉于280-350℃下焙烧2小时，待自然冷却至常温取出待用；

(2)称取冷却后的沸石粉50kg和硅油0.5kg，混合均匀，升温至 115-125℃，保温研磨30分钟；

(3)将上述研磨后的物料自然冷却至45-55℃，然后在搅拌下加入 5-10℃磁化水200kg，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性沸石粉。

上述隔热层的制备工艺如下：

(1)将聚异戊二烯橡胶、阻燃载体、活性钙、颗粒硫磺、改性沸石粉、聚丙二醇二缩水甘油醚、纳米二氧化硅及四氢苯酐按顺序倒入加压式橡胶捏炼机，加压捣胶480秒后排出；

(2)排出的胶料通过开放式炼胶机，加入硫化剂和玫瑰精油炼胶60 分钟，待胶料冷却完成后，使用橡胶挤出设备挤出成型，水冷后得到半成品；

(3)在硫化模具上喷涂少量硅油，将半成品在硫化机上进行硫化操作，完成后送入除边模具切除边角，得到成品隔热层。

其中阻燃载体的制备方法如下：

(1)耐高温载体的制备：将40g海泡石纤维分散于95％乙醇中，并加入10g二甲基丙烯酸锌、0.5g引发剂偶氮二异庚腈和0.5g链转移剂十二硫醇，再加热至回流状态保温搅拌，反应结束后减压浓缩以回收乙醇，浓缩剩余物加水洗涤，经冷冻干燥机干燥后利用粉碎机制成粗粉，即得耐高温载体；

(2)阻燃成分的负载：将上述50g耐高温载体分散于75％乙醇中，再加入35g纳米二氧化锆，搅拌均匀后利用微波反应器微波回流搅拌5min，间隔5min后再次微波回流搅拌5min，如此反复，微波处理总时间30min，负载完成后停止微波处理，并减压浓缩以回收乙醇，继续减压浓缩至水分蒸干，浓缩剩余物置于80℃烘箱中干燥至恒重，最后经粉碎机制成粗粉；微波反应器的微波频率为2450MHz、输出功率为700W；

(3)添加型耐高温的制备：将上步所得粗粉置于-10℃环境中密封冷冻8h，并经超微粉碎机制成微粉，然后加入4g聚氧化乙烯(分子量为 80万)，充分混合均匀，再于温度120℃、压力3MPa下热压3min，自然冷却至室温，最后将所得片状物经超微粉碎机制成微粉，即得添加型耐高温；

(4)树脂胶液的制备：向93g不饱和聚酯树脂(无锡久耐防腐材料有限公司的Xm-2二甲苯型不饱和聚酯树脂)中加入1.5g固化剂过氧化甲乙酮、0.5g促进剂环烷酸钴和5g所制添加型耐高温，搅拌均匀，抽真空去除气泡，即得树脂胶液；

(5)阻燃型不饱和聚酯树脂复合材料的制备：在模具的型腔中预先放置玻璃纤维增强材料，闭模锁紧，将配好的树脂胶液从注入孔处注入到模温100℃的模具型腔中，浸透玻璃纤维增强材料，最后依次于100℃固化1h、170℃固化2h、220℃固化2h，脱模，即得阻燃载体。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法，其特征在于步骤如下：

S1.来自二氧化碳汽化装置的高温高压汽态二氧化碳进入高温导热油罐，高温高压汽态二氧化碳与导热油管内的导热油进行热传导，由于高温高压汽态二氧化碳在外部，量大，而导热油在管道内部，量少，因此，在高温导热油罐内能够迅速将导热油的温度提高，然后经循环泵打入到高温油换热罐；

S2.将常温水经电磁阀引入到导热水罐，导热水罐内的水经高温水管引入到膨胀阀，膨胀阀将高温水管内水进行雾化处理，然后喷入到中温汽管道，由于中温汽管道贯穿高温油换热罐，高温油换热罐内的高温导热油迅速对中温汽管道的水汽进行加热，使其汽化，产生高温中压蒸汽，并经过加压泵加压，得到高温高压蒸汽，进入使用环节；

S3.高温油换热罐内的导热油的热量被水汽吸收后，从高温油换热罐另一端流入到导热油管，此时的导热油仍然携带一部分热量，经过导热水罐后对导热水罐内的常温水进行加热，使常温水变为高温水，再流入膨胀阀；

S4.经过导热水罐的导热油热量被完全吸收后，经过导热油管道流回高温导热油罐重新被加热，高温导热油罐内的二氧化碳热量释放后变为液态回到二氧化碳汽化装置内。

2.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳制取高压蒸汽的方法，其特征在于：所述的常温水为自来水。