CN209991208U - 一种低温冷量回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低温冷量回收装置，包括汽化器、设置在汽化器顶部的放空筒、连接在该汽化器上的能源回收装置；该汽化器连接有一低压蒸汽管和一低温流体管，一切断阀将低温流体管分割为第一流体管段和第二流体管段；该能源回收装置包括至少两个蓄冷罐，每个蓄冷罐均设置有一进罐口和一出罐口，每一进罐口均连接有一低温进液管和一第一冷量回收管，每一出罐口均连接有一低温出液管和一第二冷量回收管；每一低温进液管均连通第一流体管段，每一低温出液管均连通第二流体管段；在低温出液管、低温进液管、第一冷量回收管和第二冷量回收管上均安装有一阀门。本实用新型安全平稳可靠，能有效回收空分装置排放的不合格低温液体或气体的冷量的装置。

Description

一种低温冷量回收装置

技术领域

本实用新型属于空分装置的节能综合利用领域，具体涉及一种低温冷量回收装置。

背景技术

目前，全低压无氢制氩内压缩空分装置的空气冷却均采用氮水预冷系统，该氮水预冷系统主要包括三个设备：一个是靠出冷箱的污氮气将循环水初步冷却的氮水塔，另一个是把初步冷却后的循环水进一步降温的冷冻机组（通常为溴化锂吸收式冷水机组或氟利昂冷水机组），第三个是让空气依次与循环水和经过降温的循环水（冷冻水）进行换热冷却的空气冷却塔。而空分装置在平稳运行过程中，会或多或少排出一部分低温液体或气体（液体主要为不合格的液氩，气体为低温液体泵的排气）。为了防止冻坏排放设备，在排放过程中通常采用蒸汽来使低温液体汽化，在汽化过程中，不但白白损失了低温液体的冷量，还额外消耗了蒸汽，这显然是非常不经济环保的。

在现有的技术中，已存在一种利用空分装置冷能的循环水节能降温装置，该装置包括由上壳体和下壳体所构成的壳体，上壳体顶部设置有排气口；依次设置在上壳体中的常温循环水进水管、填料层和进气管；设置在下壳体中的换热器，换热器的进出口两端分别与冷却介质进口管和冷却介质出口管连通；在所述下壳体底部设置有冷冻水出口。虽然该装置能够利用低温液体产品汽化来降低循环水的温度，但其应用的场景较为局限，节能效果有限。因为只有当空分装置停车需要向外供气体产品时，才可能会用到上述装置，此时空分装置已停车，制得的冷冻水并无用处，反而冷冻水泵和扰流水泵还要消耗多余的电量，得不偿失。且该装置结构较为复杂，而循环水侧易结垢，给清垢维修带来困难。因此如何有效回收空分装置的冷量，仍未得到有效解决。

发明内容

针对上述存在的问题和不足，本实用新型提出了一种结构设计合理，安全平稳可靠，能够有效回收空分装置排放的不合格低温液体或气体的冷量的装置，具体的技术方案如下：

一种低温冷量回收装置，其包括汽化器、设置在汽化器顶部的放空筒、以及连接在该汽化器上的能源回收装置，该汽化器具有一内腔，该放空筒连通该汽化器的内腔；

该汽化器连接有一低压蒸汽管和一低温流体管，在低温流体管上安装有一切断阀，该切断阀将低温流体管分割为第一流体管段和第二流体管段；第二流体管段背离第一流体管段的一端伸入到该汽化器的内腔中，并形成为低温流体出口端；该低压蒸汽管的一端伸入到该汽化器的内腔中；

该能源回收装置包括至少两个蓄冷罐，每个蓄冷罐均设置有一进罐口和一出罐口，每一进罐口均连接有一低温进液管和一第一冷量回收管，每一出罐口均连接有一低温出液管和一第二冷量回收管；每一低温进液管均连通第一流体管段，每一低温出液管均连通第二流体管段；

在每一低温出液管上均安装有一出液管切断阀，在每一低温进液管上均安装有一进液管切断阀，在每一第一冷量回收管上均安装有一第一冷量切断阀，在每一第二冷量回收管上均安装有一第二冷量切断阀。

本回收装置在工作时，首先是低温流体进入到蓄冷罐内，将低温流体中的冷量存储在蓄冷罐内，完成蓄冷后，将低温流体切换为冷媒，用冷媒将存储在蓄冷罐内的冷量回收，用于其它生产。设置至少两个蓄冷罐后，可以使蓄冷罐轮流使用，以形成连续式工作，以提供稳定的冷量回收量。冷媒可以为对外供应冷量的循环冷却水。利用本实用新型，在有效回收冷量的同时，可以达到减少预冷系统冷冻机组负荷甚至取消冷冻机组，亦能正常稳定运行的目的，又减少了低温液体汽化所需的低压蒸汽量，从而有效降低企业的投入和能耗，实现节能降耗的目的。

具体地，所述蓄冷罐包括壳体和安装在壳体内的若干根列管，在列管与壳体之间的空间形成为蓄冷腔，在该蓄冷腔内灌注有蓄冷剂；所述若干根列管中的任一列管的一端连通进罐口，任一列管的另一端连通出罐口。优选地，所述蓄冷剂为水或盐水。在该蓄冷罐中，存储有蓄冷剂，利用该蓄冷剂首先将经过列管的低温流体的冷量吸收，然后再将冷媒经由该列管将蓄冷剂所吸收的冷量回收，低温流体和冷媒均经列管流动，蓄冷剂被限制在蓄冷罐内，以调节冷媒的流出温度。尤其是在将水或盐水作为蓄冷剂后，可以从水或盐水在液固之间进行相变转换时所吸收或放出的大量溶解热来获得高品质的冷媒。

采用水或盐水作为蓄冷剂，可以避免蓄冷剂发生泄漏时不会污染循环冷却水。

进一步，为了防止由于蓄冷剂的体积膨胀而导致蓄冷罐的内压过大，使蓄冷罐处于危险状态下，在蓄冷腔所对应的壳体上设置有膨胀节。

进一步，在壳体的两端分别设置有一管板，所述若干根列管密封地安装在该管板上；壳体内，两管板之间的列管外部的空间形成为所述蓄冷腔，蓄冷腔之外的壳体的内腔形成为流体区，在壳体的底部安装有用于排空流体区的排空阀，在壳体的顶部安装有用于排出流体区内空气的排气阀。

设置排空阀，以便于在切换进入到列管内的流体时，便于首先将列管内的流体排空，以减少两种流体的相互混合量，同时设置有排气阀，以加速流体区内低温流体的排空速度以及减少流体区内空气的滞留量，提高冷量的回收效率。

为便于低温流体，尤其是低温液体的汽化，在低温流体出口端上安装有喷头；或在低温流体出口端上开设喷射孔。

进一步，该低温冷量回收装置在工作时，低温流体由第一流体管段经进罐口进入到该蓄冷罐内，由出罐口经第二流体管段进入到汽化器的内腔中，进入到汽化器内的低温流体与经低压蒸汽管进入到汽化器的蒸汽混合后，从放空筒排出；在一蓄冷罐完成蓄冷后，关闭该蓄冷罐的出液管切断阀和进液管切断阀；冷媒由第一冷量回收管和第二冷量回收管两者之一中进入到蓄冷罐内，并经第一冷量回收管和第二冷量回收管两者之另一中排出蓄冷罐，回收蓄冷罐所吸收的冷量。

蓄冷罐在工作时，采用间断工作的方式，首先是将低温流体的冷量存储在蓄冷罐中，然后用冷媒将储存的冷量回收，以间接的方式回收冷量。采用该方法回收冷量，可以设定冷媒排出蓄冷罐时的温度，以便为下游提供具有设定温度的冷媒，以减少下游生产的波动，保证生产的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的一实施例的结构示意图。

图2为蓄冷罐的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

请参阅图1，一种低温冷量回收装置，其包括汽化器10、设置在汽化器顶部的放空筒14、以及连接在该汽化器10上的能源回收装置200。

该汽化器10具体为一沿水平方向延伸的圆筒，在该圆筒内具有一内腔101，该放空筒14位于该汽化器10的一端，并连通该汽化器的内腔101。低压蒸汽管11从汽化器的另一端伸入到内腔101中，在该低压蒸汽管11上安装有一蒸汽切断阀12。为便于控制和观察内腔101的温度，在该汽化器10上安装有一汽化器温度计13。

在低温流体管20上安装有一切断阀21，该切断阀21将低温流体管20分割为第一流体管段22和第二流体管段23，第二流体管23段背离第一流体管段21的一端伸入到该汽化器10的内腔101中，并形成为低温流体出口端24。在本实施例中，在该低温流体出口端24开设有出口朝上若干喷射孔，该若干喷射孔沿第二流体管段的延伸方向布置。可以理解，在其它实施例中，还可以在低温流体出口端安装喷头，以将低温流体进行雾化，以加速与低压蒸汽管排出的蒸汽混合并汽化挥发。

在本实施例中，设置有两台蓄冷罐，为便于描述将该两台蓄冷罐分别称为第一蓄冷罐71和第二蓄冷罐72。

以下对第一蓄冷罐71的结构进行说明，请参阅图2，第一蓄冷罐71为一卧式罐，其具有一壳体711，该壳体711包括一圆筒部81和安装在该圆筒部81的两端的第一椭圆封头83和第二椭圆封头84，第一椭圆封头83上设置有一进罐口718，在第二椭圆封头84上设置有一出罐口719。在圆筒部的两端设置有第一管板713和第二管板714，其中第一管板713与第一椭圆封头83同侧，第二管板714与第二椭圆封头84同侧。列管712的两端密封地固定安装在第一管板713和第二管板714上、并贯穿该第一管板713和第二管板714，使列管712的两端分别连通进罐口718和出罐口719。壳体内，列管与圆筒部之间的空间形成为蓄冷腔，在该蓄冷腔内灌注有蓄冷剂710。蓄冷腔之外的壳体的内腔形成为流体区，在本实施例中，列管的内腔以及两管板与同侧的椭圆封头之间的空间为上述的流体区。在圆筒部81的顶部安装有连通流体区的排气阀716，在圆筒部81的底部安装有连通流体区的排空阀717，这样便于排出蓄冷罐内的气体和低温液体。

本实施例中，蓄冷剂710为水。可以理解，在其它实施例中，蓄冷剂710还可以采用盐水。

为防止蓄冷剂在相变过程中，由于膨胀而损坏设备，在圆筒部上设置有膨胀节715，即在蓄冷腔所对应的壳体上设置有膨胀节。

第二蓄冷罐72的结构与第一蓄冷罐71的结构相同，不再赘述。

请继续参阅图1，在第一蓄冷罐71的进罐口718上连接有一低温进液管A31和一第一冷量回收管A32，在出罐口719上连接有一低温出液管A41和一第二冷量回收管A42。在第二蓄冷罐72的进罐口上连接有一低温进液管B36和一第一冷量回收管B37，在出罐口上连接有一低温出液管B46和一第二冷量回收管B47。低温进液管A31和低温进液管B36均经低温进液总管30连通第一流体管段22。低温出液管A41和低温出液管B46均经低温出液总管40连通第二流体管段23。

即，每个蓄冷罐均设置有一进罐口和一出罐口，每一进罐口均连接有一低温进液管和一第一冷量回收管，每一出罐口均连接有一低温出液管和一第二冷量回收管；每一低温进液管均连通第一流体管段，每一低温出液管均连通第二流体管段；

在低温进液管A31上安装有第一进液管切断阀311，在低温进液管B36安装有第二进液管切断阀361，即在每一低温进液管上均安装有一进液管切断阀。在低温出液管A41上安装有第一出液管切断阀411，在低温出液管B46上安装有第二出液管切断阀461，即在每一低温出液管上均安装有一出液管切断阀。

在第一冷量回收管A32上安装有第一冷量切断阀A321，在第一冷量回收管B37上安装有第一冷量切断阀B371，即在每一第一冷量回收管均安装有一第一冷量切断阀。在第二冷量回收管A42上安装有第二冷量切断阀A421，在第二冷量回收管B47上安装有第二冷量切断阀B471，即在每一第二冷量回收管上均安装有一第二冷量切断阀。

在本实施例中，第二冷量回收管A42和第二冷量回收管B47连接到一冷媒输入管44上，第一冷量回收管A32和第一冷量回收管B37连接到一冷媒输出管34上，即在本实施例中，第二冷量回收管A42和第二冷量回收管B47用于将冷媒输入到第一蓄冷罐71和第二蓄冷罐72内，第一冷量回收管A32和第一冷量回收管B37用于将冷媒输出第一蓄冷罐71和第二蓄冷罐72。为便于监测输出冷媒的温度，在冷媒输出管34上安装有一冷媒温度计35。

可以理解，在其他实施例中，第二冷量回收管A42和第二冷量回收管B47还可以作为冷媒输出管，第一冷量回收管A32和第一冷量回收管B37作为冷媒输入管。

在本实施例正常工作时，切断阀21处于关闭状态，第一蓄冷罐71和第二蓄冷罐72交替使用，低温液体首先由第一流体管段22流经第一蓄冷罐71，低温液体的冷量被第一蓄冷罐71的水吸收后排出，经第二流体管段23进入到该汽化器10的内腔中，与从低压蒸汽管11排出的蒸汽混合，形成混合蒸汽后经放空筒14排出。在该过程中，第二进液管切断阀361和第二出液管切断阀461处于关闭状态。在其它实施例中，还可以将低温气体来替换低温液体。

在第一蓄冷罐71中的水凝结为冰后，关闭第一进液管切断阀311和第一出液管切断阀411，使作为冷媒的循环水经第二冷量回收管A42进入到第一蓄冷罐71内，吸收冰的溶解热，成为冷冻水，然后该冷冻水经第一冷量回收管A32排出，进入预冷系统。在利用循环水回收水所吸收的冷量的同时，开启第二进液管切断阀361和第二出液管切断阀461，使低温液体流经第二蓄冷罐72，以吸收低温液体的冷量。

利用冷媒温度计35监控冷冻水的温度，当冷冻水的温度高于设定温度时，切换第一蓄冷罐71和第二蓄冷罐72所对应的相关阀门，以获得适宜的冷冻水。

在切换进入第一蓄冷罐的低温液体和循环水时，首先开启排空阀717和排气阀716，将第一蓄冷罐内的冷冻水排空，然后关闭排空阀，在进行低温流体的进入时，适时关闭排空阀716，以减少被封闭在第一蓄冷罐内的空气，提高冷量回收效率。

当该回收装置发生故障或其它原因无法继续回收冷量时，开启切断阀21，使低温液体直接进入到汽化器10，并调整蒸汽切断阀12的开度，以保证低温液体能够完全汽化，并排出放空筒14，以保证生产的安全。

本实施例中，设置了两台蓄冷罐，以交替使用，可以理解，在其他实施例中，还可以设置3台、4台，乃至更多台蓄冷罐，在工作时，可轮流吸收冷量和排出冷量，或分组为若干组，进行轮流吸收冷量和排出冷量的工作。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种低温冷量回收装置，其特征在于，包括汽化器、设置在汽化器顶部的放空筒、以及连接在该汽化器上的能源回收装置，该汽化器具有一内腔，该放空筒连通该汽化器的内腔；

该汽化器连接有一低压蒸汽管和一低温流体管，在低温流体管上安装有一切断阀，该切断阀将低温流体管分割为第一流体管段和第二流体管段；第二流体管段背离第一流体管段的一端伸入到该汽化器的内腔中，并形成为低温流体出口端；该低压蒸汽管的一端伸入到该汽化器的内腔中；

该能源回收装置包括至少两个蓄冷罐，每个蓄冷罐均设置有一进罐口和一出罐口，每一进罐口均连接有一低温进液管和一第一冷量回收管，每一出罐口均连接有一低温出液管和一第二冷量回收管；每一低温进液管均连通第一流体管段，每一低温出液管均连通第二流体管段；

在每一低温出液管上均安装有一出液管切断阀，在每一低温进液管上均安装有一进液管切断阀，在每一第一冷量回收管上均安装有一第一冷量切断阀，在每一第二冷量回收管上均安装有一第二冷量切断阀。

2.根据权利要求1所述的低温冷量回收装置，其特征在于，所述蓄冷罐包括壳体和安装在壳体内的若干根列管，在列管与壳体之间的空间形成为蓄冷腔，在该蓄冷腔内灌注有蓄冷剂；

所述若干根列管中的任一列管的一端连通进罐口，任一列管的另一端连通出罐口。

3.根据权利要求2所述的低温冷量回收装置，其特征在于，所述蓄冷剂为水或盐水。

4.根据权利要求2所述的低温冷量回收装置，其特征在于，在蓄冷腔所对应的壳体上设置有膨胀节。

5.根据权利要求2所述的低温冷量回收装置，其特征在于，在壳体的两端分别设置有一管板，所述若干根列管密封地安装在该管板上；壳体内，两管板之间的列管外部的空间形成为所述蓄冷腔，蓄冷腔之外的壳体的内腔形成为流体区，在壳体的底部安装有用于排空流体区的排空阀，在壳体的顶部安装有用于排出流体区内空气的排气阀。

6.根据权利要求1所述的低温冷量回收装置，其特征在于，在低温流体出口端上安装有喷头；或在低温流体出口端上开设喷射孔。

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