本發(fā)明涉及冷量回收裝置領(lǐng)域，特別涉及一種液氮汽化冷量回收裝置。

背景技術(shù)：

液態(tài)的氮氣是惰性、無色、無臭、無腐蝕性、不可燃的，由于這些特性，常用于化學反應的保護氣體和低溫治療方面。在常壓下，1立方米的液氮可以膨脹至696立方米21℃的純氣態(tài)氮，膨脹過程蘊含著巨大的能量。工業(yè)生產(chǎn)中液態(tài)氮是由空氣分餾而得，先將空氣凈化后，在加壓、冷卻的環(huán)境下液化。然而氮氣最終大多是以氣態(tài)形式加以利用，就需要對液氮氣化，目前大多數(shù)企業(yè)都使用汽化器對液氮進行汽化，再經(jīng)減壓裝置通過管道輸出處理，將-196℃左右的液氮通過汽化器升溫到低于環(huán)境溫度10℃左右，然后排放到大氣中，由于液氮汽化器主要吸收空氣中的熱量，液氮中蘊含的巨大冷量會使空氣中的水在汽化器表面凝結(jié)，形成一層膜阻擋換熱過程，導致汽化過程受阻，換熱效率降低，液氮不能在汽化器中完全汽化，會在汽化器出口輸送管道內(nèi)繼續(xù)汽化放熱，導致輸送管道在低溫環(huán)境下工作，長期工作會減少設(shè)備壽命，提高維修成本。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種液氮汽化冷量回收裝置，從而克服現(xiàn)有的因液氮不能在汽化器中完全汽化而造成在輸送管道內(nèi)繼續(xù)汽化放熱的缺點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種一種液氮汽化冷量回收裝置，其中，包括：卸車進口發(fā)蘭；第一換熱器，其冷流體進口與所述卸車進口發(fā)蘭通過一設(shè)置有第一閥門的管道連接；汽化器，其進口與所述第一換熱器的冷流體出口通過一管道連接；且該汽化器的進口與所述卸車進口法蘭還通過一設(shè)置有第二閥門的管道連接；高壓氣罐，其通過一設(shè)置有第三閥門和加壓裝置的管道與所述汽化器的出口連接；制冷劑儲存罐，其出口與所述第一換熱器的熱流體進口通過一管道連接；第二換熱器，其冷流體進口與所述第一換熱器的熱流體出口通過一管道連接；且該第二換熱器的冷流體出口與所述制冷劑儲存罐的進口通過一設(shè)置有計量泵的管道連接；以及第一熱流體產(chǎn)生裝置，其用于對從所述第二換熱器的熱流體出口輸送出來的流體進行加熱后重新輸送到所述第二換熱器的熱流體進口。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述制冷劑為R404A。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，還包括一通過一設(shè)置有第四閥門的管道與所述汽化器的出口連接的收集裝置。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述第一熱流體產(chǎn)生裝置包括：空調(diào)風機盤管，其出水口與所述第二換熱器的熱流體進口通過管道連接；以及冷凍水箱，其內(nèi)部儲存有液體工質(zhì)，該冷凍水箱的進口與所述第二換熱器的熱流體出口通過一管道連接，且該冷凍水箱的出口與所述空調(diào)風機盤管的進水口通過一設(shè)置有水泵的管道連接。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述冷凍水箱內(nèi)儲存的液體工質(zhì)為乙二醇水溶液。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述冷凍水箱內(nèi)儲存的液體工質(zhì)添加有乙二醇抗蝕劑。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述冷凍水箱內(nèi)儲存的液體工質(zhì)添加有紅色染料。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，還包括一第三換熱器和一設(shè)置在用于所述第二換熱器的冷流體進口與所述第一換熱器的熱流體出口進行連接的管道上設(shè)置有一第五閥門；所述第三換熱器的冷流體進口通過一設(shè)置有第六閥門的管道與所述第一換熱器的熱流體出口和所述第五閥門之間的管道連接；且所述第三換熱器的冷流體出口通過一設(shè)置有第七閥門的管道與所述第二換熱器的冷流體進口和所述第五閥門之間的管道連接；所述第三換熱器的熱流體進口和熱流體出口通過一第二熱流體產(chǎn)生裝置進行連接，所述第二熱流體產(chǎn)生裝置包括：儲液罐，其內(nèi)部儲存有液體工質(zhì)，該儲液罐的進口與所述第三換熱器的熱流體出口通過一管道連接；蒸發(fā)器，其進口與所述儲液罐的出口通過一設(shè)置有直列泵的管道連接；透平膨脹機，其進氣口與所述蒸發(fā)器的出口通過一管道連接；以及再熱器，其進口與所述透平膨脹機的出氣口通過一管道連接，且該再熱器的出口與所述第三換熱器的熱流體進口通過一管道連接。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述儲液罐內(nèi)儲存的液體工質(zhì)為甲烷和丁烷的混合工質(zhì)。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述第一換熱器為釬焊板式換熱器，所述第二換熱器為管殼式換熱器，且所述第三換熱器為釬焊板式換熱器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明能夠通過第一換熱器由制冷劑對進入汽化器前的液氮進行加熱，提高了進入汽化器內(nèi)的液氮的溫度，從而改善汽化器汽化過程中容易出現(xiàn)的表面結(jié)霜現(xiàn)象，以提高汽化器的換熱效率，延長設(shè)備的使用壽命。且本發(fā)明的制冷劑吸收液氮的冷量后通過第二換熱器與第一熱流體產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱流體進行換熱，以充分利用制冷劑吸收到的冷量。

2、本發(fā)明的第一熱流體產(chǎn)生裝置用于對空調(diào)風機盤管中的熱工質(zhì)進行冷卻，且本發(fā)明設(shè)置有第二熱流體產(chǎn)生裝置用于驅(qū)動透平膨脹機對外進行做功，從而利用液氮汽化過程中的冷量，進行日常生活的空調(diào)制冷和對外輸出機械能，達到了節(jié)能減排的目的。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明液氮汽化冷量回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

主要附圖標記說明：

1-卸車進口法蘭，2-第一換熱器，3-第一閥門，4-汽化器，5-第二閥門，6-第三閥門，7-加壓裝置，8-收集裝置，9-第四閥門，10-制冷劑儲存罐，11-制冷劑進口法蘭，12-計量泵，13-第二換熱器，14-冷凍水箱，15-冷凍水進口法蘭，16-水泵，17-空調(diào)風機盤管，18-第八閥門，19-第九閥門，20-第五閥門，21-第三換熱器，22-第六閥門，23-第七閥門，24-儲液罐，25-儲液罐進口法蘭，26-直列泵，27-蒸發(fā)器，28-透平膨脹機，29-再熱器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種液氮汽化冷量回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該液氮汽化冷量回收裝置包括卸車進口法蘭1、第一換熱器2、汽化器4、高壓氣罐、制冷劑儲存罐10、第二換熱器13以及第一熱流體產(chǎn)生裝置，參考圖1，卸車進口發(fā)蘭1用于與液氮源連接，液氮源通過卸車進口發(fā)蘭1把液氮輸送進入整個裝置中進行汽化。第一換熱器2為釬焊板式換熱器，第一換熱器2的冷流體進口與卸車進口發(fā)蘭1通過一設(shè)置有第一閥門3的管道連接，汽化器4的進口與第一換熱器2的冷流體出口通過一管道連接，液氮經(jīng)過第一換熱器2后會被加熱，并會部分汽化，然后進入汽化器4內(nèi)繼續(xù)進行汽化。汽化器4的進口與卸車進口法蘭1還通過一設(shè)置有第二閥門5的管道連接，以用于控制液氮需要提前預熱的量。高壓氣罐(圖未視)通過一設(shè)置有第三閥門6的管道與汽化器4的出口連接，以使從汽化器4出來的氮氣存入高壓儲氣罐內(nèi)方便普通家庭用戶使用。高壓氣罐與汽化器4出口連接的管道上還設(shè)有加壓裝置7，以控制氮氣進入高壓儲氣罐內(nèi)的氣壓。優(yōu)選地，本發(fā)明還包括一收集裝置8，收集裝置8通過一設(shè)置有第四閥門9的管道與汽化器4的出口連接，以使氮氣直接排入到收集裝置8中進行儲存，收集裝置8也可以為透平膨脹機利用壓縮氣體做工的設(shè)備，以直接利用排出的氮氣進行做工。

繼續(xù)參考圖1，制冷劑儲存罐10為低溫儲罐，制冷劑儲存罐10內(nèi)儲存有溫度高于液氮的制冷劑，優(yōu)選地，制冷劑為R404A。制冷劑儲存罐10與制冷劑進口發(fā)蘭11通過一設(shè)置有閥門的管道連接，制冷劑進口發(fā)蘭11用于與制冷劑源連接，以為制冷劑儲存罐10補充制冷劑。制冷劑儲存罐10的出口與第一換熱器2的熱流體進口通過一管道連接，第二換熱器13的冷流體進口與第一換熱器2的熱流體出口通過一管道連接，且第二換熱器13的冷流體出口與制冷劑儲存罐10的進口通過一設(shè)置有計量泵12的管道連接。優(yōu)選地，第二換熱器13為管殼式換熱器。第二換熱器13的熱流體出口和熱流體進口通過第一熱流體產(chǎn)生裝置進行連接，第一熱流體產(chǎn)生裝置用于對從第二換熱器13的熱流體出口輸送出來的流體進行加熱后重新輸送到第二換熱器13的熱流體進口。計量泵12用于使制冷劑在第一換熱器2和第二換熱器13之間循環(huán)流動，制冷劑流入到第一換熱器2內(nèi)時，流入到第一換熱器2內(nèi)的液氮吸收制冷劑的熱量，液氮被加熱和部分汽化形成二相液氮后再流入到汽化器4中繼續(xù)汽化。制冷劑吸收液氮的冷量后溫度會降低，然后進入到第二換熱器13內(nèi)，并吸收第一熱流體產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的并進入到第二換熱器13內(nèi)的熱流體的熱量，以保證回流到制冷劑儲存罐10內(nèi)的制冷劑的溫度高于液氮的溫度。第一熱流體產(chǎn)生裝置可以為空調(diào)風機盤管或其他需要流體進行冷卻的裝置，冷流體對這些裝置進行冷卻后變成熱流體，然后進入到第二換熱器13后被制冷劑吸收熱量降溫，再重新進入到這些裝置中進行冷卻。

本發(fā)明能夠通過第一換熱器2使制冷劑對進入汽化器4前的液氮進行加熱，提高了進入汽化器4內(nèi)的液氮的溫度，從而改善汽化器4汽化過程中容易出現(xiàn)的表面結(jié)霜現(xiàn)象，以提高汽化器4的換熱效率，延長設(shè)備的使用壽命。且本發(fā)明的制冷劑吸收液氮的冷量后通過第二換熱器13與第一熱流體產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的熱流體進行換熱，以充分利用制冷劑吸收到的冷量。而且，本發(fā)明的汽化器4的進口還通過一設(shè)置有第二閥門5的管道直接與卸車進口法蘭1進行連接。當?shù)谝粺崃黧w產(chǎn)生裝置不工作時，關(guān)閉第一閥門3，打開第二閥門5。當?shù)谝粺崃黧w產(chǎn)生裝置需要工作時，關(guān)閉第二閥門5，打開第一閥門3，讓液氮全部流經(jīng)第一換熱器2內(nèi)換熱，以減小由于低溫對整個系統(tǒng)的損害。還可以同時打開第一閥門3和第二閥門5，并根據(jù)第一熱流體產(chǎn)生裝置的功率控制這兩個閥門的開度，其工作過程便于調(diào)整，使用靈活。

繼續(xù)參考圖1，優(yōu)選地，第一熱流體產(chǎn)生裝置包括空調(diào)風機盤管(FCU)17以及冷凍水箱14，空調(diào)風機盤管17是中央空調(diào)理想的末端產(chǎn)品，其工作原理是機組內(nèi)不斷的循環(huán)所在房間的空氣，使空氣通過冷水盤管后被冷卻，以保持房間溫度的恒定?？照{(diào)風機盤管17的出水口與第二換熱器13的熱流體進口通過管道連接。冷凍水箱14內(nèi)部用于儲存液體工質(zhì)，優(yōu)選地，冷凍水箱14內(nèi)儲存的液體工質(zhì)為乙二醇水溶液，其可以為質(zhì)量分數(shù)為45％的乙二醇水溶液。冷凍水箱14與一冷凍水進口法蘭15連接，冷凍水進口法蘭15用于與液體工質(zhì)源連接，以及時向冷凍水箱14補充液體工質(zhì)。冷凍水箱14的進口與第二換熱器13的熱流體出口通過一管道連接，且冷凍水箱14的出口與空調(diào)風機盤管17的進水口通過一設(shè)置有水泵16的管道連接。水泵16用于使液體工質(zhì)在空調(diào)風機盤管17和第二換熱器13之間循環(huán)流動。液體工質(zhì)進入到空調(diào)風機盤管17吸收空氣的熱量升溫后進入到第二換熱器13內(nèi)，液體工質(zhì)被制冷劑吸熱冷卻后回流到冷凍水箱14。本發(fā)明可以在乙二醇水溶液中添加少量乙二醇專用抗蝕劑來防腐蝕，以減小對各管道和部件的腐蝕。而且可以在乙二醇水溶液中添加紅色染料，由于乙二醇易溶于水且含有劇毒，添加紅色染料后，如果管道中有泄漏，可以通過人為觀察對管道進行排查修理。

進一步優(yōu)選地，空調(diào)風機盤管17的進水口設(shè)置有一個第八閥門18，且空調(diào)風機盤管17的進水口于第八閥門18的前面和空調(diào)風機盤管17的出水口之間通過一設(shè)置有第九閥門19的管道進行連接。只打開第八閥門18時，能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)風機盤管17的制冷量最大化，而同時打開第八閥門18和第九閥門19并控制兩個閥門的開度大小能夠根據(jù)需要協(xié)助控制空調(diào)的制冷量。

繼續(xù)參考圖1，進一步地，本發(fā)明還包括一第三換熱器21和一設(shè)置在用于第二換熱器13的冷流體進口與第一換熱器2的熱流體出口進行連接的管道上設(shè)置有一第五閥門20，第三換熱器21的冷流體進口通過一設(shè)置有第六閥門22的管道與第一換熱器2的熱流體出口和第五閥門20之間的管道連接，且第三換熱器21的冷流體出口通過一設(shè)置有第七閥門23的管道與第二換熱器13的冷流體進口和第五閥門20之間的管道連接。優(yōu)選地，第三換熱器21為釬焊板式換熱器。第三換熱器21的熱流體進口和熱流體出口通過一第二熱流體產(chǎn)生裝置進行連接。第二熱流體產(chǎn)生裝置包括儲液罐24、蒸發(fā)器7、透平膨脹機28以及再熱器29，儲液罐24的內(nèi)部儲存有液體工質(zhì)，儲液罐24與一儲液罐進口法蘭25連接，通過儲液罐進口法蘭25為儲液罐24補充液體工質(zhì)。優(yōu)選地，儲液罐24內(nèi)儲存的液體工質(zhì)為甲烷和丁烷的混合工質(zhì)，其可以為質(zhì)量分數(shù)50％甲烷-50％丁烷的混合工質(zhì)。儲液罐24的進口與第三換熱器21的熱流體出口通過一管道連接，蒸發(fā)器27的進口與儲液罐24的出口通過一設(shè)置有直列泵26的管道連接，透平膨脹機28的進氣口與蒸發(fā)器27的出口通過一管道連接，再熱器29的進口與透平膨脹機28的出氣口通過一管道連接，且再熱器29的出口與第三換熱器21的熱流體進口通過一管道連接。關(guān)閉第五閥門20，打開第六閥門22和第七閥門23，直列泵26工作，液體工質(zhì)從儲液罐24出口流經(jīng)直列泵26，以加壓進入到蒸發(fā)器27中蒸發(fā)，蒸發(fā)后的高壓蒸汽進入到透平膨脹機28膨脹對外做功或發(fā)電，從透平膨脹機28出來的循環(huán)工質(zhì)經(jīng)過再熱器29加熱后，流回第三換熱器21的液體工質(zhì)被制冷劑吸熱冷卻，冷卻后的液體工質(zhì)流回到儲液罐24中。透平膨脹機28不需要工作時，關(guān)閉第六閥門22和第七閥門23，并打開第五閥門20，制冷劑直接從第五閥門20回流到第二換熱器13中。

本發(fā)明的第一熱流體產(chǎn)生裝置用于對空調(diào)風機盤管17中的空氣進行冷卻，且本發(fā)明設(shè)置有第二熱流體產(chǎn)生裝置用于驅(qū)動透平膨脹機28對外進行做功，從而充分利用液氮的汽化過程中的冷量來進行日常生活的空調(diào)制冷和和對外輸出機械能，達到了節(jié)能減排的目的。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。