CN111111251A - 气体冷凝回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是气体冷凝回收装置，其结构包括A、B路捕集器、回收罐、A气液分离器、回热捕集器和与A、B路捕集器及回热捕集器相连的制冷系统。本发明的优点：结构紧凑、合理，操作与使用方便，可以提供低露点气体的冷凝回收；单个制冷系统配两路捕集器通过阀门灵活切换，确保冷凝回收的连续运行；配有回热捕集器，未被回收的低温气体通过回热器后被升温，当到达排放口时，气体温度基本可以达到环温，避免低温气体直接排放造成的结冰现象；回热捕集器的热源采用余热回热的方式，利用制冷系统冷凝器出口的余热，当冷凝器热量不足时，通过冷凝器前端的电磁阀和空调阀直接旁通一部分热气进入到回热器内，无需另外接其他的热源，实现节能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及的是气体冷凝回收装置。
背景技术
气体的冷凝通常在低温或者高压的环境下进行，考虑到可操作性和经济性，一般采取低温冷凝回收。而低温难以避免结霜问题，尤其是空气湿度较大的环境下，化霜往往会很频繁。
为了保证气体冷凝回收过程的连续性，现有技术中需要配两套冷凝回收装置，一套进入化霜时，另一套可继续运行。然而这样大大的增加了用户的初投资，以及后期的维护费用，同时两套设备占地面积增大，无法满足对空间有要求的用户。
发明内容
本发明提出的是气体冷凝回收装置，其目的旨在克服现有技术存在的上述缺陷，配有两路捕集器，通过气动阀门进行切换，其中一路需要化霜时，另一路立刻进入工作，实现结构紧凑、运行效率高，可节省前期投入和后期维护成本。
本发明的技术解决方案：气体冷凝回收装置，其结构包括A路捕集器、B路捕集器、回收罐、A气液分离器、回热捕集器和与A路捕集器、B路捕集器及回热捕集器相连的制冷系统，
被回收气体进管分两路分别通过带A路气动蝶阀的管道连接A路捕集器、通过带B路气动蝶阀的管道连接B路捕集器，A路捕集器和B路捕集器出管通过同一管道连接A气液分离器，A气液分离器通过管道连接回热捕集器，回热捕集器连接被回收气体出管，A路捕集器和B路捕集器底部分别通过管道连接回收罐顶部，A气液分离器顶部通过带单向阀的管道连接回收罐顶部，回收罐顶部通过带单向阀的管道连接被回收气体进管，回收罐底部连接带回收泵和排液电磁阀的液体出管，回收罐与回收气体进管之间管道靠近回收罐端通过管道连接回收泵和排液电磁阀之间管道。
优选的，所述的制冷系统包括压缩机、油分离器、冷凝器、干燥过滤器、过冷器、B气液分离器和中间换热器，压缩机分别通过管道连接油分离器的顶部和底部，油分离器顶部通过管道连接冷凝器，冷凝器通过管道连接干燥过滤器，干燥过滤器通过管道连接回热捕集器底部，干燥过滤器与回热捕集器之间管道靠近干燥过滤器处设视液镜，冷凝8底部连接冷却水进管和带流量开关的冷却水出管，回热捕集器底部通过管道连接过冷器第一通路，过冷器第一通路通过管道连接B气液分离器侧面，B气液分离器顶部通过管道连接中间换热器第一通路，中间换热器第一通路出管分别通过带A路制冷电磁阀和A路制冷电子膨胀阀的管道连接A路捕集器底部、通过带B路制冷电磁阀和B路制冷电子膨胀阀的管道连接B路捕集器底部，A路捕集器底部出管和B路捕集器底部出管汇成一路管道连接中间换热器第二通路，中间换热器第二通路通过管道连接过冷器第二通路，过冷器第二通路通过管道连接压缩机。
优选的，所述的油分离器和冷凝器之间管道与干燥过滤器和回热捕集器之间管道之间连接有带回热电磁阀和回热空调阀的管道。
优选的，所述的B气液分离器底部通过带电子膨胀阀的管道连接中间换热器与A路捕集器底部出管和B路捕集器之间管道。
优选的，所述的油分离器和冷凝器之间管道通过带空调阀的管道分两路管道：一路带A路化霜电磁阀的管道连接A路制冷电子膨胀阀和A路捕集器之间管道、另一路带B路化霜电磁阀的管道连接B路制冷电子膨胀阀和B路捕集器之间管道。
优选的，所述的制冷系统还包括缓冲罐，缓冲罐通过带角阀和卸荷阀的管道连接回热捕集器和过冷器之间管道，缓冲罐通过带角阀和节流毛细管的管道连压缩机和过冷器之间管道。
本发明的优点：1)结构紧凑、合理，操作与使用方便，可以提供低露点气体的冷凝回收；
2)由单个制冷系统组成，配有两路捕集器，两路捕集器通过阀门可灵活切换，确保冷凝回收的连续运行；
3)配有回热捕集器，未被回收的低温气体通过回热器后被升温，当到达排放口时，气体温度基本可以达到环温，避免低温气体直接排放造成的结冰现象；
4)回热捕集器的热源采用余热回热的方式，利用制冷系统冷凝器出口的余热，当冷凝器热量不足时，通过冷凝器前端的电磁阀和空调阀直接旁通一部分的热气进入到回热器内，无需另外接其他的热源，实现节能的目的；
5)可采用多点运算加无模型自建树算法，专门针对大滞后系统控温，使滞后目标值的温度能恒温的控制在±0.5℃以内，而且不出现上下频发波动。
附图说明
图1是本发明气体冷凝回收装置的结构示意图。
图中的1是A路捕集器、101是A路气动蝶阀、102是A路化霜电磁阀、103是A路制冷电磁阀、104是A路制冷电子膨胀阀、
2是B路捕集器、201是B路气动蝶阀、202是B路化霜电磁阀、203是B路制冷电磁阀、204是B路制冷电子膨胀阀、
3是回收罐、31是回收泵、32是排液电磁阀、
4是A气液分离器、5是回热捕集器、6是压缩机、7是油分离器、71是、8是冷凝器、81是回热电磁阀、82是回热空调阀、9是干燥过滤器、10是视液镜、11是过冷器、12是B气液分离器、121是电子膨胀阀、13是中间换热器、14是缓冲罐。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，气体冷凝回收装置，其结构包括A路捕集器1、B路捕集器2、回收罐3、A气液分离器4、回热捕集器5和与A路捕集器1、B路捕集器2及回热捕集器5相连的制冷系统，
被回收气体进管分两路分别通过带A路气动蝶阀101的管道连接A路捕集器1、通过带B路气动蝶阀201的管道连接B路捕集器2，A路捕集器1和B路捕集器2出管通过同一管道连接A气液分离器4，A气液分离器4通过管道连接回热捕集器5，回热捕集器5连接被回收气体出管，A路捕集器1和B路捕集器2底部分别通过管道连接回收罐3顶部，A气液分离器4顶部通过带单向阀的管道连接回收罐3顶部，回收罐3顶部通过带单向阀的管道连接被回收气体进管，回收罐3底部连接带回收泵31和排液电磁阀32的液体出管，回收罐3与回收气体进管之间管道靠近回收罐3端通过管道连接回收泵31和排液电磁阀32之间管道。
气体冷凝回收流程，回收开始前，需提前将捕集器的温度降至被回收气体的露点温度以下，然后开通一路气动蝶阀，另一路关闭。被回收气体在捕集器内被冷凝成为液体，从捕集器底部流出，进入回收罐3，通过回收罐3底部安装的回收泵31排出设备，回收罐3内和排液管路上闪发的气体，分别从回收罐3顶部和排液电磁阀32前排出，被排出的气体再次回到捕集器进行冷凝回收。被回收气体进入捕集器后，绝大部分冷凝成为液体后被回收，还有一部分未被冷凝，其中包括一些不凝性气体，这部分气体从捕集器出来后，经过A气液分离器4，将夹带着的冷凝液体分离出来，冷凝液体流入回收罐3内，未被冷凝的气体进入回热捕集器5，从低温升至常温，然后排出到大气空。
A、B两路捕集器的切换，A路气动蝶阀101先打开，被冷凝回收气体进入A路捕集器1内，完成上述回收过程。通过运行时间来判断是否需要进行化霜，当A路捕集器1接近化霜时，提前将B路捕集器2进行预冷，将温度降至回收气体的露点温度以下，A路捕集器1到达化霜时间时，A路气动蝶阀101关闭，同时打开B路气动蝶阀201，A路捕集器1开始化霜，化霜结束后，化霜电磁阀关闭，A路捕集器1先待命，等B路捕集器2化霜时间到了后，再切换回A路捕集器1，按此模式反复循环，A、B两路捕集器间歇工作，气体可以一直处在被冷凝回收状态。
所述的制冷系统包括压缩机6、油分离器7、冷凝器8、干燥过滤器9、过冷器11、B气液分离器12和中间换热器13，压缩机6分别通过管道连接油分离器7的顶部和底部，油分离器7顶部通过管道连接冷凝器8，冷凝器8通过管道连接干燥过滤器9，干燥过滤器9通过管道连接回热捕集器5底部，干燥过滤器9与回热捕集器5之间管道靠近干燥过滤器9处设视液镜10，冷凝器8底部连接冷却水进管和带流量开关的冷却水出管，回热捕集器5底部通过管道连接过冷器11第一通路，过冷器11第一通路通过管道连接B气液分离器12侧面，B气液分离器12顶部通过管道连接中间换热器13第一通路，中间换热器13第一通路出管分别通过带A路制冷电磁阀103和A路制冷电子膨胀阀104的管道连接A路捕集器1底部、通过带B路制冷电磁阀203和B路制冷电子膨胀阀204的管道连接B路捕集器2底部，A路捕集器1底部出管和B路捕集器2底部出管汇成一路管道连接中间换热器13第二通路，中间换热器13第二通路通过管道连接过冷器11第二通路，过冷器11第二通路通过管道连接压缩机6。
所述的油分离器7和冷凝器8之间管道与干燥过滤器9和回热捕集器5之间管道之间连接有带回热电磁阀81和回热空调阀82的管道。
所述的B气液分离器12底部通过带电子膨胀阀121的管道连接中间换热器13与A路捕集器1底部出管和B路捕集器2之间管道。
所述的油分离器7和冷凝器8之间管道通过带空调阀71的管道分两路管道：一路带A路化霜电磁阀102的管道连接A路制冷电子膨胀阀104和A路捕集器1之间管道、另一路带B路化霜电磁阀202的管道连接B路制冷电子膨胀阀204和B路捕集器2之间管道。
制冷工作原理，由于需要实现一个较低的蒸发温度，制冷系统采用自复叠形式，充注两种及以上的不同沸点的制冷剂到系统内，压缩机6运行，将气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，经过油分离器7将制冷剂蒸汽中携带的冷冻油分离出来，通过回油管回到压缩机6中。从油分离器7出来后被分为两路，主路进(水冷)冷凝器8，辅路用来给A、B两路捕集器化霜，通过化霜空调阀71来手动调节热气量，然后通过化霜电磁阀来控制A、B两路捕集器的化霜，如果两路捕集器都没有化霜需求时，两个化霜电磁阀都处于关闭状态。主路的气态制冷剂继续往前走，在进入到冷凝器8前又被分出一回热支路，回热支路上装有回热电磁阀81和回热空调阀82，当检测到回热器出口温度较低时，回热电磁阀81打开，给回热捕集器5升温，通过回热空调阀82手动调节旁通的热气量，当回热捕集器5温度升至高于设定值时，关闭回热电磁阀81。主路制冷剂气体经过冷凝器8后，高沸点的制冷剂被冷凝成高压液态制冷剂，低沸点的制冷剂仍然以气态形式存在，气液两相的混合制冷剂经过干燥过滤器9将杂质和水份过滤掉，干燥过滤器9后面配有视液镜10，可以便于观察制冷剂的冷凝情况，然后进入回热捕集器5，回热捕集器5通过吸收冷凝器出来的制冷剂余热，将被回收气体从低温气体升至常温，同时制冷剂从回热器出来后，因为热量被带走，温度降低了一点，制冷效率可以得到显著的提升。气液两相的制冷剂从回热器出来后进入过冷器11，过冷器11的作用是提高回气温度，同时使即将进入中间换热器13的高沸点液态制冷剂一定的过冷度，从而获得较低的蒸发温度，过冷后的混合气液两相制冷剂经过制冷系统上的B气液分离器12进行分离，气态制冷剂从上部出来，进入中间换热器13，液态制冷剂由于重力作用，从底部分离出来，经过电子膨胀阀121节流后，进入中间换热器13蒸发吸热，将低沸点的气态低温级制冷剂冷凝成液态，低温液态制冷剂经过制冷电磁阀，两个制冷电磁阀控制A、B两路捕集器的供液，A路捕集器工作时，A路制冷电磁阀打开，B路捕集器工作时，B路制冷电磁阀打开。从制冷电磁阀出来后，通过电子膨胀阀节流降压，最终进入到捕集器内蒸发吸热，完成制冷降温，蒸发完后变为气态制冷剂，经过过冷器11进行回热后，再次被压缩机6吸入，从而完成一个制冷循环。
所述的制冷系统还包括缓冲罐14，缓冲罐14通过带角阀和卸荷阀的管道连接回热捕集器5和过冷器11之间管道，缓冲罐14通过带角阀和节流毛细管的管道连压缩机6和过冷器11之间管道。
由于低温级的制冷剂压力比较高，制冷系统内配有缓冲罐14和卸荷阀，当压力超过卸荷阀开启压力时，制冷系统从过冷器11前将高压气态的低温级制冷释放到缓冲罐14内，保证系统的安全性，进入到缓冲罐14的高压气体经过节流毛细管减压后，连接到压缩机6的回气管上，补充压缩机6的吸气量，提高设备的制冷能力。
以上所述各部件均为现有技术，本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.气体冷凝回收装置，其特征包括A路捕集器(1)、B路捕集器(2)、回收罐(3)、A气液分离器(4)、回热捕集器(5)和与A路捕集器(1)、B路捕集器(2)及回热捕集器(5)相连的制冷系统，
被回收气体进管分两路分别通过带A路气动蝶阀(101)的管道连接A路捕集器(1)、通过带B路气动蝶阀(201)的管道连接B路捕集器(2)，A路捕集器(1)和B路捕集器(2)出管通过同一管道连接A气液分离器(4)，A气液分离器(4)通过管道连接回热捕集器(5)，回热捕集器(5)连接被回收气体出管，A路捕集器(1)和B路捕集器(2)底部分别通过管道连接回收罐(3)顶部，A气液分离器(4顶部通过带单向阀的管道连接回收罐(3)顶部，回收罐(3)顶部通过带单向阀的管道连接被回收气体进管，回收罐(3)底部连接带回收泵(31)和排液电磁阀(32)的液体出管，回收罐(3)与回收气体进管之间管道靠近回收罐(3)端通过管道连接回收泵(31)和排液电磁阀(32)之间管道。
2.如权利要求1所述的气体冷凝回收装置，其特征是所述的制冷系统包括压缩机(6)、油分离器(7)、冷凝器(8)、干燥过滤器(9)、过冷器(11)、B气液分离器(12)和中间换热器(13)，压缩机(6)分别通过管道连接油分离器(7)的顶部和底部，油分离器(7)顶部通过管道连接冷凝器(8)，冷凝器(8)通过管道连接干燥过滤器(9)，干燥过滤器(9)通过管道连接回热捕集器(5)底部，干燥过滤器(9)与回热捕集器(5)之间管道靠近干燥过滤器(9)处设视液镜(10)，冷凝器(8)底部连接冷却水进管和带流量开关的冷却水出管，回热捕集器(5)底部通过管道连接过冷器(11)第一通路，过冷器(11)第一通路通过管道连接B气液分离器(12)侧面，B气液分离器(12)顶部通过管道连接中间换热器(13)第一通路，中间换热器(13)第一通路出管分别通过带A路制冷电磁阀(103)和A路制冷电子膨胀阀(104)的管道连接A路捕集器(1)底部、通过带B路制冷电磁阀(203)和B路制冷电子膨胀阀(204)的管道连接B路捕集器(2)底部，A路捕集器(1)底部出管和B路捕集器(2)底部出管汇成一路管道连接中间换热器(13)第二通路，中间换热器(13)第二通路通过管道连接过冷器(11)第二通路，过冷器(11)第二通路通过管道连接压缩机(6)。
3.如权利要求2所述的气体冷凝回收装置，其特征是所述的油分离器(7)和冷凝器(8)之间管道与干燥过滤器(9)和回热捕集器(5)之间管道之间连接有带回热电磁阀(81)和回热空调阀(82)的管道。
4.如权利要求2所述的气体冷凝回收装置，其特征是所述的B气液分离器(12)底部通过带电子膨胀阀(121)的管道连接中间换热器(13)与A路捕集器(1)底部出管和B路捕集器(2)之间管道。
5.如权利要求2所述的气体冷凝回收装置，其特征是所述的油分离器(7)和冷凝器(8)之间管道通过带空调阀(71)的管道分两路管道：一路带A路化霜电磁阀(102)的管道连接A路制冷电子膨胀阀(104)和A路捕集器(1)之间管道、另一路带B路化霜电磁阀(202)的管道连接B路制冷电子膨胀阀(204)和B路捕集器(2)之间管道。
6.如权利要求2所述的气体冷凝回收装置，其特征是所述的制冷系统还包括缓冲罐(14)，缓冲罐(14)通过带角阀和卸荷阀的管道连接回热捕集器(5)和过冷器(11)之间管道，缓冲罐(14)通过带角阀和节流毛细管的管道连压缩机(6)和过冷器(11)之间管道。
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| CN114874804A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种可再生电力驱动的多管循环水电极等离子体转化装置及方法 |
| CN114874804B (zh) * | 2022-06-09 | 2023-10-20 | 中国科学院电工研究所 | 一种可再生电力驱动的多管循环水电极等离子体转化装置及方法 |
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