CN112193633A - 一种液体危化品主动降温装置 - Google Patents

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邵翔宇
潘荣锟
贾海林
杨永钦
晁江坤
杨申音
裴志毅
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Abstract

本发明公开了一种液体危化品主动降温装置，包括换热器，换热器设置在装有危化品液态的危化品存放装置内，换热器包括冷流体入口和热流体出口，冷流体入口与冷流体供应系统连接，热流体出口和回收管路系统连接，换热器为整体式螺旋换热器或蛇形换热器，至少包括一个。本发明不但可用于火灾环境下的应急降温，还可用于设备正常运行时异常升温状态下的日常降温，相较于传统方法，可在短时间内快速降低液体危化品库或储罐内的液体温度，消除安全隐患。

Description

一种液体危化品主动降温装置
技术领域
本发明属于制冷低温及火灾消防技术领域，具体涉及一种液体危化品主动降温装置。
背景技术
在能源化工领域，液体危化品存放装置作为储存装置普遍存在，多用来储存易燃/可燃、有毒、腐蚀性的危险液体。此类装置一般有两个特点：一是体积大，大型及超大型危化品存放装置，容积达数百万立方米；二是在厂区、港区、园区等地集中设置，数量较多。
在夏季或者高温地区，环境高温导致热量在液体危化品存放装置内部集聚，造成液体温度升高。火灾或爆炸事故时，液体危化品存放装置在外部火焰的烘烤下，也会造成内部液体温度的不断升高。罐内液体温度升高可能带来的后果，包括燃烧、沸溢、喷溅等，甚至罐体爆炸，致使危化品大规模泄漏、火灾蔓延。因此，异常升温情况下的降温措施，对于液体危化品存放装置的安全至关重要。
现有的消防措施，通常是在罐体外部设置消防冷却水系统、在罐体顶部设置泡沫灭火系统。罐体外部设置消防冷却水系统，是一种应急条件下的被动降温措施，通过水流冷却罐体外壁面，在降低罐壁温度的同时，使靠近壁面的边界层内液体温度缓慢降低。该方法能够带走的热量有限，并不能快速的降低罐内液体温度，消除安全隐患。特别地，对于大型或超大型液体危化品存放装置，其直径可超过百米，且罐体壁面有隔热材料敷设，在火灾/爆炸事故时，单纯依赖消防冷却水系统冷却罐体外壁面来实现快速降温，是不现实的。因此，针对液体危化品存放装置，设计主动降温系统，使其能够高效的带走内部液体集聚的热量，是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种液体危化品主动降温装置，满足日常和应急条件下的降温需求。
本发明采用以下技术方案：
一种液体危化品主动降温装置，包括换热器，换热器设置在装有危化品液态的危化品存放装置内，换热器包括冷流体入口和热流体出口，冷流体入口与冷流体供应系统连接，热流体出口和回收管路系统连接，换热器为整体式螺旋换热器或蛇形换热器，换热器至少包括一个。
具体的，换热器内通入的冷流体为水、液氮或超临界二氧化碳。
具体的，换热器的材质为铜、铝等金属或不锈钢。
具体的，蛇形换热器设置在危化品存放装置的水平或竖直剖面上。
进一步的，蛇形换热器上安装有翅片。
具体的，螺旋换热器竖直设置在危化品存放装置内。
具体的，冷流体入口为快拆型接口。
具体的，危化品存放装置内设置有多个搅拌器。
进一步的，搅拌器至少包括一个。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种液体危化品主动降温装置，将换热器置于罐内，使得罐内危化品液体直接通过换热器与冷却流体进行换热，换热效率大幅提高，相比较于传统的被动式的罐体外壁面冷却方法，可实现主动高效降温。本发明不但可实现火灾现场危化品库的应急降温，还可用于正常运行时异常升温状态下的日常降温，消除安全隐患。
进一步的，通过换热器的合理设置，可在罐内危化品液体温度降低的同时，获得相对均匀的温度场。。
进一步的，通过在换热管上安装翅片，可进一步提高换热效率。
进一步的，换热器入口通入的冷流体可为水、液氮或超临界二氧化碳等流体，均为廉价且安全、不燃的环保型冷却剂，不但具有较高的显热和相变潜热，还在换热管泄漏条件下对危化品液体具有窒息作用，进一步提高了安全性。
进一步的，换热管的材质为铜、铝等金属或不锈钢等合金，均具有良好的热传导性能。具体的换热管材质，可根据危化品液体的种类选择，避免与危化品反应、保证不被危化品液体腐蚀，同时能承受管内冷却流体的压力。
进一步的，在液体危化品库正常运行时，保持外部冷却流体供应系统与换热器对接，需要降温时可快速启动，进一步提高降温效率；在外部冷却流体供应系统发生故障时，可保证对接接头快速拆卸，并对接固定式或移动式备用冷却流体供应系统，通过提高冗余度来进一步保证降温系统的可靠性。
进一步的，在换热器热流体出口处对接回收管路，避免直接排放带来次生安全隐患。
进一步的，在罐内设置搅拌器，可加速内部流体的对流换热，进一步提高换热效率。
综上所述，本发明不但可用于火灾环境下的应急降温，还可用于设备正常运行时异常升温状态下的日常降温，相较于传统方法，可在短时间内快速降低液体危化品库或储罐内的液体温度，消除安全隐患。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图；
图2为本发明实施例2的示意图；
图3为本发明实施例3的示意图；
图4为本发明实施例4的示意图；
图5为本发明实施例5的示意图。
其中：1.危化品存放装置；2.危化品液态；3.冷流体入口；4.换热器；5.热流体出口；6.翅片。
具体实施方式
本发明一种液体危化品主动降温装置，包括换热器4，换热器4设置在装有危化品液态2的危化品存放装置1内，换热器4包括冷流体入口3和热流体出口5，冷流体入口3与冷流体供应系统连接，热流体出口5和回收管路系统连接，换热器4为整体式螺旋换热器或蛇形换热器，至少包括一个。
换热器4内通入的冷流体为水、液氮或超临界二氧化碳，换热器4的材质为铜、铝等金属或不锈钢。
蛇形换热器设置在危化品存放装置1的水平或竖直剖面上，蛇形换热器上安装有翅片6。
优选的，冷流体入口3为快拆型接口。
优选的，危化品存放装置1内至少设置有一个搅拌器。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例1
请参阅图1，本发明液体危化品存放装置的主动降温方法，在危化品存放装置1内设置一整体式螺旋换热器4，换热器4的进口和出口，即冷流体入口3和热流体出口5，分别与冷流体供应系统和回收管路系统连接；通入的冷流体在换热器4管内流动过程中，通过换热管壁与周围危化品液体2换热，吸收热量，沿管程温度升高，甚至沸腾蒸发，最终由热流体出口5排出，汇入回收管路系统；
换热器4的材质为铜、铝等金属或不锈钢等合金，均具有良好的热传导性能。
具体的换热管材质，须根据危化品液体的种类选择，其原则为不与危化品反应、不被危化品液体腐蚀，同时能承受管内冷却流体的压力。
换热器4内通入的冷流体为水、液氮、超临界二氧化碳等液体，均为廉价且安全、不燃的环保型冷却剂。
具体的冷流体类型，须根据冷流体的温度和换热管的材质确定，其原则为换热管的耐低温下限要低于冷流体温度。例如，采用液氮作为冷流体时，其常压下饱和温度为-196摄氏度，换热管必须为不锈钢材质。
换热器4的冷流体入口3为快拆型接口。在液体危化品存放装置1正常运行时，保持外部冷却流体供应系统与换热器4对接，需要降温时可快速启动，进一步提高降温效率；在外部冷却流体供应系统发生故障时，可保证对接接头快速拆卸，并对接固定式或移动式备用冷却流体供应系统，通过提高冗余度来进一步保证降温系统的可靠性。
在换热器热流体出口5处对接回收管路，避免直接排放热流体带来次生安全隐患。
本发明不但可实现火灾/爆炸现场危化品存放装置的应急降温，还可用于正常运行时异常升温状态下的日常降温，消除安全隐患。例如，对于闪点低于60摄氏度的危化品液体，日常环境温度下，特别是在夏季或高温地区，热量通过危化品罐壁传导至罐内，极有可能导致罐内液体温度高于其闪点，增加燃爆风险。此种工况下，可通过罐内测温传感器的温度监测，在温度升至安全阈值时，即可人为或自动的主动开启降温系统，快速降低罐内液体温度。
实施例2
请参阅图2，本发明液体危化品存放装置的主动降温方法，由于大型或超大型危化品存放装置的直径及高度等空间尺寸巨大，若采用图1所示的整体式螺旋换热器，将带来三个方面不利的后果。
一是，换热管的管程越长，流动阻力越大，致使换热器的换热效率降低；
二是，换热管内流体自入口依次经历纯液相、气液两相、纯气相三个阶段，前两个阶段换热系数较高，后一个阶段换热系数最低，而管程越长，换热管内纯气相的长度也就越长，致使换热器的换热效率进一步降低；
三是，在空间尺寸巨大的危化品存放装置内设置整体式螺旋换热器，需要相应巨大的换热器，来获得相对均匀的温度场，如此一来，增加了加工制造和安装的难度和成本。
作为优选，基于本发明的实施例1，将整体式螺旋换热器4变更为一个以上的螺旋换热器，即第一螺旋换热器，第二螺旋换热器，……，第n螺旋换热器。此举可保证在整体换热面积不变的条件下，降低加工制造和安装的难度和成本。
实施例3
本发明液体危化品存放装置的主动降温方法，请参阅图3。
作为选择，基于本发明的实施例2，在液体危化品存放装置的若干竖直剖面上，布置如图3所示的一个以上的蛇形换热器4，即第一蛇形换热器，第二蛇形换热器，……，第n蛇形换热器。此举亦可保证在整体换热面积不变的条件下，降低加工制造和安装的难度和成本。
实施例4
请参阅图4，本发明液体危化品存放装置的主动降温方法。
作为优选，基于本发明的实施例3，在蛇形换热器4上安装翅片6，可进一步提高换热效率。
实施例5
请参阅图5，本发明液体危化品存放装置的主动降温方法。
作为选择，基于本发明的实施例三和实施例四，可在液体危化品存放装置1的若干水平剖面上，布置如图5所示的一个以上的蛇形换热器4，即第一蛇形换热器，第二蛇形换热器，……，第n蛇形换热器。
实施例6
本发明液体危化品存放装置的主动降温方法，可在实施例1至实施例5的基础上，进行如下改进。
作为优选，基于本发明的实施例1至实施例5，在危化品存放装置1内部适当位置安装一个或一个以上搅拌器，可进一步提高换热效率，获得更为均匀的液体温度场。
综上所述，本发明一种液体危化品主动降温装置，通过在液体危化品库或储罐内部设置换热器，以及换热器数量和结构的合理布置，使得水、液氮或超临界二氧化碳等冷流体流经换热器管程后，将危化品液体的热量带走并排出罐体，可在短时间内实现罐体降温的目的。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液体危化品主动降温装置，其特征在于，包括换热器(4)，换热器(4)设置在装有危化品液态(2)的危化品存放装置(1)内，换热器(4)包括冷流体入口(3)和热流体出口(5)，冷流体入口(3)与冷流体供应系统连接，热流体出口(5)和回收管路系统连接，换热器(4)为整体式螺旋换热器或蛇形换热器，换热器(4)至少包括一个。
2.根据权利要求1所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，换热器(4)内通入的冷流体为水、液氮或超临界二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，换热器(4)的材质为铜、铝等金属或不锈钢。
4.根据权利要求1所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，蛇形换热器设置在危化品存放装置(1)的水平或竖直剖面上。
5.根据权利要求4所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，蛇形换热器上安装有翅片(6)。
6.根据权利要求1所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，螺旋换热器竖直设置在危化品存放装置(1)内。
7.根据权利要求1所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，冷流体入口(3)为快拆型接口。
8.根据权利要求1所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，危化品存放装置(1)内设置有多个搅拌器。
9.根据权利要求8所述的液体危化品主动降温装置，其特征在于，搅拌器至少包括一个。
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