CN114659024B - 一种残液回收及能量优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种残液回收及能量优化系统，包括：液态气体储槽、第二柱塞泵、残液储槽、第一柱塞泵、换热器、水力透平机、水泵。本发明利用残液储槽存储残液，并依靠换热器将液相气体升温气化后带动水力透平机做工，同时降低循环水的温度，不仅实现残液回收，避免资源浪费，而且利用回收的残液进行做工和降温，降低系统整体能耗，且产生的气体水洗后直接排放，安全又环保。
Description
技术领域
本发明属于气体充装技术领域，尤其涉及一种残液回收及能量优化系统。
背景技术
气体充装过程中，都是由液态通过柱塞泵打压经过气化升温后进行充装，实际操作中，由于液态气体在储罐内存在产生饱和压力的气体，所以在柱塞泵抽取液态气体时存在气液两相，如果液中带气，就会直接影响柱塞泵的打液量，进而导致充装效率低下、产品不合格率增大的问题。为解决上述技术问题，本领域技术人员采取的方式是在柱塞泵前将气液共存的部分气体排放，虽然提高了柱塞泵的打液量，但是存在资源浪费的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种残液回收及能量优化系统。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，本发明提供一种残液回收及能量优化系统，包括：残液储槽、换热器以及水力透平机；所述残液储槽排出的液相气体在所述换热器中换热升温，升温气化的高压气体推动所述水力透平机转动。
进一步的，所述的一种残液回收及能量优化系统，还包括：水冷塔；所述水冷塔的进气口与所述残液储槽的出气口连接，所述残液储槽排出的气相气体在所述水冷塔中经过水洗后排入大气。
进一步的，所述的一种残液回收及能量优化系统，还包括：预冷机及空冷塔；所述水冷塔的出液口与所述换热器的热媒进口连接，所述换热器的热媒出口与所述空冷塔的进液口连接，所述水冷塔排出的循环水在所述换热器中与所述残液储槽排出的液相气体换热后，由所述水力透平机抽取至所述预冷机中进行冷却后再输送至所述空冷塔中。
进一步的，所述的一种残液回收及能量优化系统，还包括：第一柱塞泵；所述第一柱塞泵的进液口与所述残液储槽的出液口连接，所述第一柱塞泵的出液口与所述换热器的冷媒进口连接，所述换热器的冷媒出口与所述水力透平机的流体工质进口连接。
进一步的，所述的一种残液回收及能量优化系统，还包括：水泵；所述水泵的进液口与所述水冷塔的出液口连接，所述水泵的出液口与所述空冷塔的进液口连接。
进一步的，所述水冷塔的进气口包括：第一进气口、第二进气口以及第三进气口；所述第一进气口与所述残液储槽的出气口连接；所述第二进气口与所述水力透平机的流体工质出口连接，所述第三进气口与污氮气输送管道连接。
进一步的，所述的一种残液回收及能量优化系统，还包括：液态气体储槽及第二柱塞泵；所述第二柱塞泵的进液口与所述液态气体储槽连接，且所述第二柱塞泵的进液口通过释压管道与所述残液储槽连接，所述释压管道上设置控制阀。
进一步的，所述残液储槽设置第一储存口及第二储存口，所述第一储存口与所述液态气体储槽连接，所述第二储存口与槽车残余气液共存气体输送管道连接。
进一步的，所述的一种残液回收及能量优化系统，还包括：剩余残液回收罐及热交换器；所述剩余残液回收罐与所述换热器的冷媒出口连接以回收所述换热器排出的剩余残液；所述剩余残液回收罐排出的剩余残液在所述热交换器中与进入所述空冷塔的压缩空气进行二次换热后，升温气化的气体推动所述水力透平机转动。
进一步的，所述的一种残液回收及能量优化系统，还包括：第三柱塞泵；所述第三柱塞泵的进液口与所述剩余残液回收罐的出液口连接，所述第三柱塞泵的出液口与所述热交换器的冷媒进口连接，所述热交换器的冷媒出口与所述水力透平机的流体工质进口连接；所述热交换器的热媒进口与压缩空气输送管道连接，所述热交换器的热媒出口与所述空冷塔的进气口连接。
本发明所带来的有益效果：本发明利用残液储槽存储残液，并依靠换热器将液相气体升温气化后带动水力透平机做工，同时降低循环水的温度，不仅实现残液回收，避免资源浪费，而且利用回收的残液进行做工和降温，降低系统整体能耗，且产生的气体水洗后直接排放，安全又环保。
附图说明
图1是本发明实施例1中一种残液回收及能量优化系统的示意图；
图2是本发明实施例2中一种残液回收及能量优化系统的示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种残液回收及能量优化系统，包括：液态气体储槽1、第二柱塞泵2、残液储槽3、水冷塔4、第一柱塞泵5、换热器6、水力透平机7、水泵8、预冷机9及空冷塔10。
预冷机9采用制冷剂R22。
第二柱塞泵2的进液口与液态气体储槽1连接，液态气体储槽1中的液态气体通过第二柱塞泵2打压经过气化升温后进行充装。残液储槽3设置第一储存口31及第二储存口32，第一储存口31与液态气体储槽1连接，第二储存口32与槽车残余气液共存气体输送管道11连接。液态气体储槽1中的气液共存的气体部分通过第一储存口31进入残液储槽3中存储，其与来自槽车残余气液共存气体输送管道11的槽车残余气液共存气体共同储存。
第二柱塞泵2的进液口通过释压管道12与残液储槽3连接，且释压管道12上设置控制阀13，释压管道12用于调节储槽压力，当残液储槽3内压过大时打开控制阀13进行释压，以保证安全性，且释压产生的流体直接利用第二柱塞泵2进行处理，无需添加额外设备，降低成本。
第一柱塞泵5的进液口与残液储槽3的出液口连接，第一柱塞泵5的出液口与换热器6的冷媒进口连接，换热器6的冷媒出口与水力透平机7的流体工质进口连接。残液储槽3的底部液体即为液相气体，残液储槽3排出的液相气体进入换热器6中进行换热升温，液相气体升温并气化，气化的高压气体推动水力透平机7转动，进行做工。
第一柱塞泵5出口设置止逆阀，防止倒流。可在残液储槽3内设置液位计，根据残液储槽3的液位调节第一柱塞泵5的出液量。
水冷塔4的出液口与换热器6的热媒进口连接，换热器6的热媒出口与空冷塔10的进液口连接。其中，空冷塔10的进液侧还设置有预冷机9。循环水自水冷塔4的出液口中排出，再进入换热器6中与残液储槽3排出的液相气体换热，循环水温度降低后由水力透平机7抽取至预冷机9中进行冷却后再输送至空冷塔10中，为进入空冷塔10中的其他流体降温。
残液储槽3中底部液体经第一柱塞泵5抽取至换热器6中与水冷塔4中的循环水在管间进行换热，降低循环水温度，同时将液态气体进行加温，将液相变为气相。在此过程中，因液相气体变为气相气体体积骤然增大，液气比达到1:680左右，由于气相管道管径不增加，所以在液态气体变为气相气体的过程中，在体积不变的情况下，压力陡然增高，使得换热器6中经换热后的高压气体通过水力透平机7时，推动水力透平机7转动，将换热器6中的循环水抽取到预冷机9中。上述结构设计实现在预冷机9之前预先降低循环水的温度，因此，本发明利用换热器6进行热质交换，辅助预冷机9降温循环水，起到节能降耗的作用。
水冷塔4的下水管分两支，一支管连接至水泵8，另一支管连接至换热器6，两支路均有阀门控制通断。水泵8的进液口与水冷塔4的出液口连接，水泵8的出液口与空冷塔10的进液口连接，水泵8的作用是将水冷塔4中的循环水泵入空冷塔10中。本发明设计换热器6及水力透平机7，使得换热气化的高压气体推动水力透平机7做工，将水冷塔4中的一部分或全部的循环水输送至空冷塔10中，可以减少或停止水泵8电机的做功，以达到减少电能的作用。本发明利用残液气化过程实现水冷塔4与空冷塔10之间液体输送的同时还可降低水冷塔4排出的循环水的温度，以备后续使用，因此本发明的结构设计可大幅降低能耗，而且此过程无有害成分产生，具有环保的优势。
经过预冷机9冷却后的循环水进入空冷塔10后对空压机增压后的热气体进行冷却，循环水进入水冷塔4进行循环。
水冷塔4的进气口包括：第一进气口41、第二进气口42以及第三进气口43。第一进气口41与残液储槽3的出气口连接，残液储槽3排出的气相气体通过第一进气口41进入水冷塔4中，并在水冷塔4中进行水洗，水洗后直接排入大气。残液储槽3排出的气相气体利用回流的循环水进行水洗，无需增加新设备处理残气，具有环保、安全的优点。
第二进气口42与水力透平机7的流体工质出口连接，第三进气口43与污氮气输送管道14连接。残液储槽3排出的气相气体与污氮气一起进入水冷塔4起到降低湿球温度。
实施例2：
如图2所示，实施例2在实施例1的基础上增设剩余残液回收罐15、热交换器16以及第三柱塞泵17。
由于受到循环水温度的限制以及管道流速、保温效果的影响，残液储槽3排出的液相气体在换热器6换热后依然会留存一部分液相气体，本发明利用剩余残液回收罐15回收并存储这一部分的剩余残液。
剩余残液回收罐15与换热器6的冷媒出口连接以回收换热器6排出的剩余残液。第三柱塞泵17的进液口与剩余残液回收罐15的出液口连接，第三柱塞泵17的出液口与热交换器16的冷媒进口连接，热交换器16的冷媒出口与水力透平机7的流体工质进口连接。热交换器16的热媒进口与压缩空气输送管道18连接，热交换器16的热媒出口与空冷塔10的进气口连接。
剩余残液回收罐15排出的剩余残液在热交换器16中与进入空冷塔10的压缩空气进行二次换热后，升温气化的气体推动水力透平机7转动。剩余残液回收罐15回收的剩余残液在气化时也用于推动水力透平机7转动，进一步增加空冷塔10与水冷塔4之间的循环水输送能力。在实现上述目的的同时，热交换器16可利用剩余残液气化吸热以预先冷却待进入空冷塔10中的压缩空气，从而降低空冷塔10的能耗。剩余残液回收罐15和热交换器16组成的能量回收循环与换热器6和残液储槽3组成的能量回收循环构成双循环，双循环的结构设计可做到残液利用率达到最大值，且降耗效果非常显著，同时无其他有害物质产生，保证安全性的同时还具有节能环保的优势。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种残液回收及能量优化系统，其特征在于，包括：残液储槽、换热器以及水力透平机；所述残液储槽排出的液相气体在所述换热器中换热升温，升温气化的高压气体推动所述水力透平机转动；
还包括：水冷塔；所述水冷塔的进气口与所述残液储槽的出气口连接，所述残液储槽排出的气相气体在所述水冷塔中经过水洗后排入大气；
还包括：预冷机及空冷塔；所述水冷塔的出液口与所述换热器的热媒进口连接，所述换热器的热媒出口与所述空冷塔的进液口连接，所述水冷塔排出的循环水在所述换热器中与所述残液储槽排出的液相气体换热后，由所述水力透平机抽取至所述预冷机中进行冷却后再输送至所述空冷塔中；
还包括：第一柱塞泵；所述第一柱塞泵的进液口与所述残液储槽的出液口连接，所述第一柱塞泵的出液口与所述换热器的冷媒进口连接，所述换热器的冷媒出口与所述水力透平机的流体工质进口连接；
还包括：水泵；所述水泵的进液口与所述水冷塔的出液口连接，所述水泵的出液口与所述空冷塔的进液口连接；
所述水冷塔的进气口包括：第一进气口、第二进气口以及第三进气口；所述第一进气口与所述残液储槽的出气口连接；所述第二进气口与所述水力透平机的流体工质出口连接，所述第三进气口与污氮气输送管道连接；
还包括：液态气体储槽及第二柱塞泵；所述第二柱塞泵的进液口与所述液态气体储槽连接，且所述第二柱塞泵的进液口通过释压管道与所述残液储槽连接，所述释压管道上设置控制阀；
所述残液储槽设置第一储存口及第二储存口，所述第一储存口与所述液态气体储槽连接，所述第二储存口与槽车残余气液共存气体输送管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种残液回收及能量优化系统，其特征在于，还包括：剩余残液回收罐及热交换器；所述剩余残液回收罐与所述换热器的冷媒出口连接以回收所述换热器排出的剩余残液；所述剩余残液回收罐排出的剩余残液在所述热交换器中与进入所述空冷塔的压缩空气进行二次换热后，升温气化的气体推动所述水力透平机转动。
3.根据权利要求2所述的一种残液回收及能量优化系统，其特征在于，还包括：第三柱塞泵；所述第三柱塞泵的进液口与所述剩余残液回收罐的出液口连接，所述第三柱塞泵的出液口与所述热交换器的冷媒进口连接，所述热交换器的冷媒出口与所述水力透平机的流体工质进口连接；所述热交换器的热媒进口与压缩空气输送管道连接，所述热交换器的热媒出口与所述空冷塔的进气口连接。
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