CN206409885U - 一种液氮热水汽化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液氮热水汽化系统。该系统包括控制系统和分别与控制系统连接的热水锅炉、若干热水汽化器和自动补水装置，热水锅炉通过管道与热水汽化器连通，热水锅炉内设有PLC控制系统，自动补水装置包括与热水锅炉连通的高位水箱，热水汽化器包括热水流通的壳程和液氮流通的管程，热水汽化器罐体上依次设有上温度检测计、中温度检测计、下温度检测计和压力检测计，热水汽化器和热水锅炉之间设有输出管道和回流管道。该系统通过在热水汽化器中将液氮与热水换热，实现液氮的汽化，并在控制系统和多种检测计的配合使用下，解决了液氮和空气换热形成大量浓雾和无足够备用汽化设备的问题，且实现了系统的高度自动化。

Description

一种液氮热水汽化系统

技术领域

本实用新型属于氮气供应装置技术领域，具体涉及一种液氮热水汽化系统。

背景技术

随着科技的高速发展，工业和科研机构对高纯度氮气的需求越来越高，由于氮气用量较大，需要配套大型汽化器，当制氮气装置发生故障时，需要立即启动液氮备用系统，将液氮热水汽化为氮气。

目前市场上的液氮热水汽化系统或装置大都存在如下问题：

（1）现有液氮往往通过空温式汽化器与空气换热，在汽化器区域，形成大量浓雾区，造成能见度下降，影响操作和对汽化器的监测。

（2）在氮气供应高峰或液氮汽化器出现故障时，现有系统或装置通常是停止运行进行检修，而没有足够的备用设备，这将大大影响氮气的供应，进而造成严重的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种液氮热水汽化系统，以解决现有技术液氮和空气换热形成大量浓雾和无足够备用汽化设备的问题。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种液氮热水汽化系统，包括控制系统和分别与控制系统连接的热水锅炉、若干热水汽化器和自动补水装置；

热水锅炉通过管道与热水汽化器连通；热水锅炉内设有PLC控制系统；

自动补水装置包括与热水锅炉连通的高位水箱；

热水汽化器包括热水流通的壳程和液氮流通的管程；热水汽化器罐体上依次设有上温度检测计、中温度检测计、下温度检测计和压力检测计；

热水汽化器和热水锅炉之间设有输出管道和回流管道。

优选地，控制系统为DCS控制系统。

优选地，热水汽化器的壳程与输出管道连通。

优选地，热水锅炉为卧式内燃三回程湿背式结构锅炉。

优选地，热水汽化器上还设有压力报警装置、液位报警装置和温度报警装置。

本实用新型提供的液氮热水汽化系统，具有以下有益效果：

热水锅炉和热水汽化器之间连通有输出管道和回流管道，其中输出管道用于与液氮换热汽化液氮，回流管道将换热后的水送回热水锅炉循环利用，整个过程通过各种检测计如：温度检测计、流量计、压力报警装置、液位报警装置和温度报警装置等的配合使用，保证温度、压力和流量都在恒定范围内，不与环境温度直接接触。

同时解决了现有普通空温式汽化器液氮汽化工艺的问题，即避免了环境空气直接与液氮接触换热，进而避免了汽化器汽化时对周边环境造成浓雾的影响。

除此，整个系统设有DCS控制系统和PLC控制系统，使整个系统高度自动化，温度和压力控制平稳，不受外界温度环境影响，安全性高。

设有多部热水汽化器做为备用，防止因故障或氮气供应高峰期时，氮气不能及时供应的问题，适用于较大用气量供气系统中。

附图说明

图1为液氮热水汽化系统的结构示意图。

其中，1、热水锅炉；2、热水汽化器；3、自动补水装置；4、DCS控制系统；5、输出管道；6、回流管道；7、压力报警装置；8、液位报警装置；9、温度报警装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案的实施方式进行详细地说明：

根据本申请的一个实施例，如图1所示，本方案的液氮热水汽化系统，包括分别与控制系统连接的热水锅炉1、若干热水汽化器2和自动补水装置3。

热水锅炉1通过管道与热水汽化器2连接。

自动补水装置包括高位水箱，其中高位水箱与热水锅炉1的回流管道6管道连接设置，为热水锅炉1提供充分的水量。

热水锅炉1：热水锅炉1为卧式内燃三回程湿背式结构锅炉，其中热水锅炉1内设有PLC控制系统，精确的控制热水锅炉1的启闭及加热功率，热水锅炉1与热水汽化器2之间设有输出管道5和回流管道6，回流管道6上设有含水泵的两条并联管道，两条管路实现一用一备，避免因故障而无法向热水锅炉1提供用水。

热水锅炉1燃料分燃气与柴油两部分，常用燃气，当燃气不能正常供应时，用柴油代替，保证系统长期稳定运行。

热水锅炉1在启动前，PLC控制系统将自动检测燃气泄漏、锅炉负荷以及控制水温，并配套有循环水泵、配合自动补水装置3实现自动定压补水。

控制系统为DCS控制系统4，锅炉PLC控制系统接受外部DCS控制系统4信号，当需要启动热水锅炉1时，DCS控制系统4发出信号指令作用于循环水泵，并在5秒内启动循环水泵，同时PLC控制系统控制热水锅炉1进入启动程序；需要停止锅炉运行时，发出指令到PLC控制系统，PLC控制系统控制热水锅炉1停止运行，同时切断燃气供应，循环水泵停运，根据连锁情况，必要时控制切断热水汽化器2液氮流入和氮气的对外供应。

热水汽化器2：利用热水锅炉1中恒定的（80-95℃）热水与液氮进行换热，使液氮由-196℃升温汽化为5℃的氮气。

其中热水锅炉1中的热水走热水汽化器2中的壳程，液氮走管程，壳程热量用于汽化管程中的液氮，热水出热水汽化器时温度50-65℃，温降约30℃。热水汽化器2罐体上设置有安全阀，排气阀，保证热水汽化器2罐体内的安全运行且始终充满水。

在热水汽化器2罐体上设有上温度检测计、中温度检测计、下温度检测计和流量检测计，防止水结冰，对设备造成损坏。热水汽化器2上还设有压力报警装置7、液位报警装置8和温度报警装置9，其中压力和温度报警时连锁管道上的阀门切断氮气和液氮的供应，并停止回流管道6上备用水泵和循环水泵的运行，同时热水锅炉1关闭。热水汽化器2和热水锅炉1的管道上均设有流量计，监控水压、气压情况，防止氮气流路与水流量互窜，对供气安全及设备安全造成影响。

具体流程，DCS控制系统4发出指令信号连锁启动热水锅炉1的循环水泵，同时自动补水装置3向热水锅炉1供水，热水通过输出管道5进入热水汽化器中，液氮通过第三管道12进入热水汽化器2中与热水进行换热，液氮走管程，热水走壳程，换热后的水进入回流管道6被运送到到热水锅炉1中循环利用。

DCS控制系统4发出信号启动热水锅炉1，热水锅炉1同时受自身PLC控制，按程序进行启动，将来自热水汽化器2换热后的水，加温到热水汽化器2需要的温度（80~95℃），被加热的水又回到热水汽化器2中，再与液氮进行换热。

液氮进入热水汽化器2，被汽化为氮气，最后通过第四管道14供至后端管网。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种液氮热水汽化系统，其特征在于：包括控制系统和分别与控制系统连接的热水锅炉、若干热水汽化器和自动补水装置；

所述热水锅炉通过管道与热水汽化器连通；所述热水锅炉内设有PLC控制系统；

所述自动补水装置包括与热水锅炉连通的高位水箱；

所述热水汽化器包括热水流通的壳程和液氮流通的管程；所述热水汽化器罐体上依次设有上温度检测计、中温度检测计、下温度检测计和压力检测计；

所述热水汽化器和热水锅炉之间设有输出管道和回流管道。

2.根据权利要求1所述的液氮热水汽化系统，其特征在于：所述控制系统为DCS控制系统。

3.根据权利要求1所述的液氮热水汽化系统，其特征在于：所述热水汽化器的壳程与输出管道连通。

4.根据权利要求1所述的液氮热水汽化系统，其特征在于：所述热水锅炉为卧式内燃三回程湿背式结构锅炉。

5.根据权利要求1所述的液氮热水汽化系统，其特征在于：所述热水汽化器上还设有压力报警装置、液位报警装置和温度报警装置。