CN211823331U - 一种液态气体供冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液态气体供冷系统，包括：液态气体储罐1、第一级换热器2、第二级换热器4、放冷泵3、供冷泵5；所述液态气体储罐与第一级换热器相连，所述第一级换热器还通过放冷泵3与第二级换热器4相连，所述第二级换热器4还与空调或工艺冷却水系统相连。本专利重在解决液态气体汽化冷量回收问题,把液态气体汽化所释放的冷量回收至工厂内工艺设备冷却和空调中，每年可节省空调和工业设备冷却系统电耗和水耗，降低运行成本，有利于节能减排。

Description

一种液态气体供冷系统

技术领域

本实用新型属于液态气体供气领域，具体涉及一种液态气体供冷系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着信息技术的发展,人们对智能手机、便携电脑及平板电脑等电子产品的旺盛需求，带动着TFT和半导体等电子工业的快速发展，这些电子工业厂房在生产过程中需要全年不间断的散出大量热量，这些热由空调和工业冷却水系统散到室外，因此需要全年不间断的供冷，工艺设备在生产时还需要连续不断的供应氮气、氧气、二氧化碳等大宗气体，当大宗气体用量较小时通常采用液态气体汽化后供应，而液态气体温度较低(液氮温度约为-196℃，液氧温度为-183℃，液态二氧化碳温度-37℃等)里面蕴藏着大量的冷量，因此为液态气体为电子厂房空调系统和工艺设备冷却系统提供了有利的条件。

现有采用液态气体供气的电子厂房通常使用液态气体空温汽化器供气，液态气体流经空温汽化器，在汽化器中和室外空气进行热交换，室外空气带走液态气体中的冷量使之汽化成气体后输送至电子厂房工艺设备。

如下图1所示液体气体经管道从储罐进入空温汽化器，在汽化器中汽化成气态气体，再经过减压装置减压后供入厂房内工艺生产设备，液态气体中的冷量通过汽化器散到室外环境中造成能源浪费。

发明内容

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种液态气体供冷系统。重在解决液态气体汽化冷量回收问题,把液态气体汽化所释放的冷量回收至工厂内工艺设备冷却和空调中，每年可节省空调和工业设备冷却系统电耗和水耗，降低运行成本，有利于节能减排。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的第一个方面，提供了一种液态气体供冷系统，包括：液态气体储罐1、第一级换热器2、第二级换热器4、放冷泵3、供冷泵5；所述液态气体储罐与第一级换热器相连，所述第一级换热器还通过放冷泵3与第二级换热器4相连，所述第二级换热器4还与空调或工艺冷却水系统相连。

本实用新型可以全年不断的把液态气体中储存的冷量通过低温液态空气把水制冰和利用温度较高冷冻水融冰的方式回收至空调系统和工艺设备冷却系统中，降低系统电耗，降低系统运行成本，故此方法可广泛用在采用液态气体供气的电子工厂中。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型采用水制冰的方式实现对液态气体的冷量全部回收，较现有采用空温汽化器节约了运行能耗避免冷量浪费，空调和冷却系统的用电成本，由于液态气体制冰后冰水混合物的温度接近0℃，因此可适用电子工厂内各种温度的冷冻水系统的要求，不仅可以在夏季给较低温度的空调冷冻水供冷，还可以在过渡季和冬季供给中高温的冷却用水，实现冷量利用的最大化，可用性极高。

(2)本实用新型可直接对电子厂房中同时使用的多种液态气体中储存的冷量进行回收供冷，供冷形式采用连续供冷或者利用峰谷电价蓄冰间歇供冷，结合电子工业厂房的特点设计出串联和并联的回收系统。

(3)本实用新型的装置结构简单、操作方便、成本低、实用性强。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为现有技术中的液态气体汽化流程图；其中：1液态气储罐；2空温汽化器、3气体减压阀组；

图2为本实用新型中实施例1的单一液态气体汽化换热系统流程图Ⅰ，其中：1液态气体储罐(LN₂/LO₂)；2液态气体汽化蓄冰装置；3放冷泵；4水水换热机组；5供冷泵；6气体减压阀组；

图3为本实用新型中实施例2的单一液态气体汽化换热系统流程图Ⅱ，其中：1液态气体储罐；2液态气体汽化蓄冰装置；3放冷泵；4水水换热机组；5供冷泵；6气体减压阀组；

图4为本实用新型中实施例3的两种液态气体汽化换热系统流程图Ⅲ，其中：1液态气体储罐；2液态气体汽化蓄冰装置；3放冷泵；4水水换热机组；5供冷泵；6气体减压阀组；

图5为本实用新型中实施例3的两种液态气体汽化换热系统流程图Ⅳ，其中：1液态气体储罐；2液态气体汽化蓄冰装置；3放冷泵；4水水换热机组；5供冷泵；6气体减压阀组。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

术语解释

本申请中换热器的“一次侧”是指：冷量的提供侧，即低温介质端；

本申请中换热器的“二次侧”是指：冷量的接受侧，即高温介质端；

TFT是指：薄膜晶体管。

LN₂/LO₂是指：液态氮气或氧气；

GN₂/GO₂是指：气态氮气或氧气。

针对目前在汽化过程中液态气体中的冷量被空温汽化器散到环境中了，而液态气体温度通常较低，如液氮的温度约为-196℃,液氧温度约为-183℃，它们里面蕴藏着大量的冷量，故此液化供气方法没有充分的利用液态气体中的冷，造成能源浪费，不利节能减排的问题，本申请提供了一种液态气体供冷系统，包括：液态气体储罐1、第一级换热器2、第二级换热器4、放冷泵3、供冷泵5；所述液态气体储罐与第一级换热器相连，所述第一级换热器还通过放冷泵3与第二级换热器4相连，所述第二级换热器4还与空调或工艺冷却水系统相连。

在一些实施例中，所述第一级换热器2分为并行的两组。本实用新型设置两套汽化换热装置，因此它不仅可以连续汽化和供冷运行，还可以利用峰谷电价对两套装置切换运行，在电价低谷时段蓄冰储冷，在电价高峰时段融冰供冷，可以最大限度的降低空调及工艺设备冷却系统运行成本，利用峰谷电价切换运行时，通过液位计反馈值来判断蓄冰量。

在一些实施例中，所述第一级换热器与气体出口之间设置有气体减压阀组。

本实用新型冷回收方案采用两级换热组成，第一级换热由低温液态气体和一次循环(即中间循环)冷却水进行换热，第二级换热由一次循环水和空调冷冻水或工艺冷却水进行换热，把液态气体的冷量传递到空调系统或工艺冷却水系统中，两级循环换热过程可以同时进行，也可以间歇进行。

在一些实施例中，所述第一级换热器2为液态气体汽化蓄冰装置。所述第二级换热器4为水水换热机组或换热器。液态气体汽化蓄冰装置浸没在充满水的水槽内，液态气体汽化蓄冰装置采用无翅片的光管形式，当液态气体通过液态气体汽化蓄冰装置内的管道变成气体时，液态气体汽化蓄冰装置管道外壁的水被冷却成冰环包裹在液态气体汽化蓄冰装置管道外，使水槽内的纯液态的水变成冰水混合物，放冷泵持续的从水槽的出水口抽出低温水，供入第二级换热器，从第二级换热器出来的高温水再进入水槽被降温成冰水混合物，依次循环持续的为外界供冷和汽化液态气体。

在一些实施例中，本实用新型采用的第一换热器为一个充满水的水槽，水槽内只是把现有汽化器去掉翅片，安装在水槽内，使水完全浸没第一换热器的换热管，这样在运行时，水就可以通过汽化器的换热管外壁和管内壁流动的低温液态气体换热。把低温的冷转移到水中，再通过水泵输送到使用冷的设备。

在一些实施例中，所述液态气体储罐1与第一级换热器2之间设置有电动密闭阀。由于液态气体温度极低，因此在连续换热时水槽内为冰和水混合物，槽内结冰量会随着运行时间增加而增加，当增加至使装置内液位升高到高液位时(通过设置在水槽内的液位计设定值来确定槽内蓄冰量)，则视为水槽内已蓄满冰，此时关闭液态气体汽化蓄冰装置的液态气气管道电动密闭阀进行融冰供冷运行，同时打开另一套备用设备的液态气体管道电动密闭阀，开启备用一次循环泵和冷冻水循环泵进行供冷运行。

在一些实施例中，所述第二级换热器4的二次侧与空调或工艺冷却水系统冷冻水回水或供水管相连。在第一级换热器进行换热后，进入汽化换热装置内的高温冷却水被冷却成低温的冷却水后由放冷泵供入第二级换热器，再与空调冷冻水或者工艺冷却水进行换热，此过程中第一级换热和第二级换热均为连续换热。

在一些实施例中，所述第二级换热器4的二次侧与空调或工艺冷却水系统冷冻水回水或供水管之间设置有电动密闭阀。

在一些实施例中，所述第一级换热器2一次侧出口与工厂工艺设备相连。第一级换热系统中设置液态气体汽化蓄冰装置，液态气体汽化蓄冰装置由汽化盘管和开式水槽组成，汽化盘管设置在水槽内，盘管完全浸没在冷却水中，流经盘管内液态气体与流经盘管外的冷却水进行第一级换热，液态气体被进入液态气体汽化蓄冰装置的冷却水加热成气态气体供入厂房工艺设备。

在一些实施例中，所述第一级换热器2二次侧出口与第二级换热器4一次侧进口相连。在第一级换热器进行换热后，形成的低温的冷却水后由放冷泵供入第二级换热器，再与空调冷冻水或者工艺冷却水进行换热，此过程中第一级换热和第二级换热均为连续换热。

下面结合具体的实施例，对本实用新型做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本实用新型的解释而不是限定。

实施例1：

如图2所示，设置两套一用一备的液态气体汽化蓄冰装置、水水换热器、放冷泵和供冷泵，液态气体从液态储罐供至液态气体汽化蓄冰装置与冷却水进行第一级换热，液态气体放冷汽化成气态气体再经过减压阀组减压后供入厂房工艺设备，装置内冷却水被降温后由放冷泵供至第二级换热器内与空调冷冻水或者工艺冷却水换热，第一级和第二级换热系统同时运行，且对应的电动密闭阀V1、V2、Va开启，备用设备的电动阀门或者V3、V4、Vb关闭，随着汽化换热的进行，当换热装置水槽内液位因为结冰量上升至最高设定液位时，关闭正在运行设备液态气体供液管上电动密闭阀Va停止液态气体汽化运行，并开启备用设备的液态气供液管和供冷管道上的电动阀和开启与之对应供冷管道上电动密闭阀V3、V4、Vb，并开启备用设备放冷泵和供冷泵，使蓄满冰的设备完全处于放冷运行，当融冰完毕后，关闭供冷管道上电动密闭阀V1、V2、放冷泵及供冷泵。这样可保证连续不断的向厂房内工艺设备供气和连续不断的向空调及工艺设备提供应低温的冷冻水。

实施例2

图3所示，当汽化供冷时，第二级水水换热器二次侧供冷泵从空调或工艺冷却水系统冷冻水回水或供水管引水至换热器4被冷却后再供至系统回水管或者供冷管，而图2所示第二级水水换热二次侧为从供冷泵系统回水抽水引水至换热器4被降温后供至供水管。两种方案图3所示方案供冷泵扬程较图2所示方案低。

实施例3

图4、图5所示为多种液态气气体同时供应时的汽化换热系统流程图，图4和图2(实施例1)、图5和图3(实施例2)的区别为在于，液态气体汽化蓄冰装置内的汽化盘管数量不同，图2、图3为单一液态气体汽化，因此液态气体汽化蓄冰装置内只设置一组盘管，图4、图5内设置两组盘管，可实现两种气体同时汽化，由于两种气体的汽化盘管使用同一个水槽，可以减少液态气体汽化蓄冰装置初投资和占地面积。当工艺设备使用多种液态气体时，也可以把所有汽化盘管设置在同一个水槽内，水槽体积按照多种液态气体同时汽化设计，能最大限度降低设备初投资和占地面积。

实施例4

在液态气体汽化蓄冰装置选型时，可采用地上钢制水槽内置不锈钢汽化盘管也可以在埋地混凝土水池内置不锈钢汽化盘管两种方式，水槽和水池都需要保冷，因此汽化蓄冰装置简单造价低廉。

最后应该说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。上述虽然对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种液态气体供冷系统，其特征在于，包括：液态气体储罐(1)、第一级换热器(2)、第二级换热器(4)、放冷泵(3)、供冷泵(5)；所述液态气体储罐与第一级换热器相连，所述第一级换热器还通过放冷泵(3)与第二级换热器(4)相连，所述第二级换热器(4)还与空调或工艺冷却水系统相连。

2.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第一级换热器(2)分为并行的两组。

3.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第一级换热器与气体出口之间设置有气体减压阀组。

4.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第一级换热器(2)为液态气体汽化蓄冰装置，所述液态气体汽化蓄冰装置内包括一个或者多个不同气体汽化盘管。

5.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第二级换热器(4)为水水换热机组。

6.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述液态气体储罐(1)与第一级换热器(2)之间设置有电动密闭阀。

7.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第二级换热器(4)的二次侧与空调或工艺冷却水系统冷冻水回水或供水管相连。

8.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第二级换热器(4)的二次侧与空调或工艺冷却水系统冷冻水回水或供水管之间设置有电动密闭阀。

9.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第一级换热器(2)一次侧出口与工厂工艺设备相连。

10.如权利要求1所述的液态气体供冷系统，其特征在于，所述第一级换热器(2)二次侧出口与第二级换热器(4)一次侧进口相连。

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