本實(shí)用新型涉及的是一種帶有液氬冷量回收的液化裝置，適用于需要用連續(xù)或經(jīng)常需要使用氬氣的場(chǎng)所，如有色金屬冶煉工廠(chǎng)等，屬于低溫液化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一般用戶(hù)需要連續(xù)或間斷使用氬氣產(chǎn)品時(shí)，需要將液氬貯槽里面的產(chǎn)品液氬通過(guò)液氬泵加壓到所需壓力后，再通過(guò)水浴式氣化器或空浴式氣化器加熱后，變?yōu)闅鈶B(tài)常溫氬氣送給所需使用場(chǎng)所。
由于常壓下液態(tài)氬溫度有-186℃左右，如果要把它變成常溫氣體，則需要大量的熱量持續(xù)不斷來(lái)和它換熱，才能持續(xù)不斷的得到所需氬氣產(chǎn)品。
如果液氬氣化采用水浴式氣化器，一般需要蒸汽作為熱源。而如果采用空浴式氣化器，則空浴式氣化器需配得比較大，占地面積也會(huì)大。并且如果連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)造成空浴式氣化器前端大量結(jié)冰，有效換熱面積減少，尤其是在冬天運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)復(fù)熱不足的問(wèn)題，造成出氣化器的氬氣溫度低于0℃，對(duì)于后面管道和使用端都會(huì)有一定的影響；設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)有一定隱患。
所以，采用氣化器來(lái)氣化液氬產(chǎn)品，不但不能回收冷量，還需一定的熱量提供給它才能實(shí)現(xiàn)，并且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)復(fù)熱不足的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)復(fù)熱不足，就需要減少用量，來(lái)減少液體輸入的量，或增加蒸汽熱量提供。如干預(yù)不及時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低溫氣體或低溫液體凍裂后續(xù)碳鋼管道的風(fēng)險(xiǎn)，容易引起生產(chǎn)事故。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)組成合理，使用操作方便、安全可靠，能夠充分回收液氬氣化帶來(lái)的冷量，增加液化裝置的產(chǎn)品液氧或液氮產(chǎn)量，能夠連續(xù)穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)復(fù)熱不足問(wèn)題，避免需要另供蒸汽熱源問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)液氬冷量回收的液化裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的：一種實(shí)現(xiàn)液氬冷量回收的液化裝置，它主要包括循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組、增壓透平膨脹機(jī)組、液化冷箱及儀電控系統(tǒng)，所述的液化冷箱由板翅式換熱器、管道、閥門(mén)、鋼結(jié)構(gòu)冷箱等組成，所述循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組的壓力氮?dú)獬隹谶B接于增壓透平膨脹機(jī)組的增壓端使繼續(xù)增壓后的壓力氮?dú)膺M(jìn)入相連的液化冷箱內(nèi)板翅式換熱器中，與返流的低壓循環(huán)氮?dú)夂鸵簹鍝Q熱，所述板翅式換熱器的中間復(fù)熱氮?dú)獬槌隹谶B接于增壓透平膨脹機(jī)組的膨脹端，使復(fù)熱氮?dú)馀蛎浿评洳⒔禍睾笞鳛榉盗鞯牡蛪貉h(huán)氮?dú)膺M(jìn)入連接的板翅式換熱器返流氮?dú)饬鞯?，板翅式換熱器的返流氮?dú)饬鞯莱隹谠俅芜B通循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組或連接氮?dú)夤芫W(wǎng)；所述板翅式換熱器中的液氬換熱流道管接液氬，且所述液氬在經(jīng)過(guò)板翅式換熱器換熱后變?yōu)槌貧鈿遄鳛楫a(chǎn)品送出。
作為優(yōu)選：所述的板翅式換熱器為板翅式換熱器，該板翅式換熱器中設(shè)置有一路與液氬換熱流道進(jìn)行熱交換的正流的氧氣流道，原料氧氣經(jīng)過(guò)接入管道流經(jīng)所述氧氣流道后在板翅式換熱器底部換熱成為液氧，再經(jīng)過(guò)引出管引出、經(jīng)節(jié)流后作為產(chǎn)品氧進(jìn)入貯槽。
本實(shí)用新型為了保證液氬和氧氣或氮?dú)獾膿Q熱效果，主要是根據(jù)用戶(hù)所需的一定壓力和流量的液氬作為設(shè)計(jì)條件，并根據(jù)進(jìn)入液化裝置氧氣或氮?dú)獾膲毫?，?lái)設(shè)計(jì)液化裝置的流程參數(shù)，即確定液化裝置的氮?dú)庋h(huán)量，進(jìn)入膨脹機(jī)的氮?dú)獾牧俊毫Φ葏?shù)，來(lái)達(dá)到使液氬復(fù)熱到常溫，并且得到盡可能多的液氧或液氮產(chǎn)品；所述的液化裝置允許實(shí)際運(yùn)行工況可以較大幅度調(diào)整，即通過(guò)調(diào)整循環(huán)氮壓機(jī)的負(fù)荷和膨脹機(jī)的負(fù)荷，來(lái)調(diào)整液化裝置的整體負(fù)荷。
本實(shí)用新型是在現(xiàn)有液化裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改良，它具有結(jié)構(gòu)組成合理，使用操作方便、安全可靠，能夠充分回收液氬氣化帶來(lái)的冷量，增加液化裝置的產(chǎn)品液氧或液氮產(chǎn)量，能夠連續(xù)穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)復(fù)熱不足問(wèn)題，避免需要另供蒸汽熱源問(wèn)題等特點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型所述帶氬冷量回收的液化裝置流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹：圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種實(shí)現(xiàn)液氬冷量回收的液化裝置，它主要包括循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組1、增壓透平膨脹機(jī)組2、液化冷箱3及儀電控系統(tǒng)，所述的液化冷箱3由板翅式換熱器、管道、閥門(mén)、鋼結(jié)構(gòu)冷箱等組成，所述循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組1的壓力氮?dú)獬隹谶B接于增壓透平膨脹機(jī)組2的增壓端，使繼續(xù)增壓后的壓力氮?dú)膺M(jìn)入相連的液化冷箱3內(nèi)板翅式換熱器4中，與返流的低壓循環(huán)氮?dú)?和液氬6換熱，所述板翅式換熱器4的中間復(fù)熱氮?dú)獬槌隹?連接于增壓透平膨脹機(jī)組2的膨脹端，使復(fù)熱氮?dú)?膨脹制冷并降溫后作為返流的低壓循環(huán)氮?dú)?進(jìn)入連接的板翅式換熱器4返流氮?dú)饬鞯溃宄崾綋Q熱器4的返流氮?dú)饬鞯莱隹谠俅芜B通循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組1或連接氮?dú)夤芫W(wǎng)；所述板翅式換熱器4中的液氬換熱流道管接液氬6，且所述液氬6在經(jīng)過(guò)板翅式換熱器4換熱后變?yōu)槌貧鈿?作為產(chǎn)品送出。
圖中所示，所述的板翅式換熱器4中設(shè)置有一路與液氬6換熱流道進(jìn)行熱交換的正流的氧氣流道10，原料氧氣11經(jīng)過(guò)接入管道流經(jīng)所述氧氣流道10后在板翅式換熱器4底部換熱成為液氧12，再經(jīng)過(guò)引出管引出、經(jīng)節(jié)流后作為產(chǎn)品氧進(jìn)入貯槽。
實(shí)施例：圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種實(shí)現(xiàn)液氬冷量回收的液化裝置，它主要包括：循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組1、增壓透平膨脹機(jī)組2、液化冷箱3及儀電控系統(tǒng)等組成，它的基本流路是循環(huán)氮?dú)獗谎h(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s組壓縮到特定壓力后，進(jìn)入膨脹機(jī)增壓端繼續(xù)提高至一定壓力后，進(jìn)入液化設(shè)備冷箱內(nèi)的板翅式換熱器中，與返流的低壓循環(huán)氮?dú)鈸Q熱，換熱至一定溫度時(shí)抽出,全量去膨脹機(jī)膨脹制取冷量，膨脹后的氮?dú)鉁囟葘⑦_(dá)～-186℃，膨脹后的氮?dú)庾鳛榉盗鳉怏w進(jìn)入板翅式換熱器和液氬一起來(lái)冷卻正流循環(huán)氮?dú)夂鸵夯涎鯕?，膨脹后氮?dú)夂鸵簹鍙?fù)熱后出冷箱，其中膨脹后氮?dú)膺M(jìn)入循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)（或管網(wǎng)），開(kāi)始下一循環(huán)。一定壓力的原料氧氣或氮?dú)庠诎宄崾綋Q熱器中被冷卻、液化、過(guò)冷至～-183℃（-193℃），再經(jīng)節(jié)流到所需壓力 ,作為產(chǎn)品去貯槽。
帶氬液化裝置作為一種低溫成套設(shè)備，其中液化冷箱內(nèi)主要設(shè)備是鋁制板翅式換熱器以及設(shè)備連接管道，液化冷箱表面是鋼結(jié)構(gòu)、面板所包圍的一個(gè)封閉式箱體，內(nèi)部充填珠光砂絕熱防止跑冷，循環(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s機(jī)組主要是提供能量輸出的設(shè)備，膨脹機(jī)組主要是把循環(huán)氮壓機(jī)提供的能量轉(zhuǎn)換為冷量，和液氬一起作為冷源來(lái)冷卻氣態(tài)介質(zhì)產(chǎn)品，使之成為液態(tài)產(chǎn)品。
本實(shí)用新型在考慮充分回收液氬冷量的前提下，在現(xiàn)有液化裝置配置基礎(chǔ)上，在液化冷箱的板式換熱器中增加一股液氬通道，通過(guò)氮?dú)馔ǖ阑蜓鯕馔ǖ赖膲毫ζヅ?，?lái)保證冷箱內(nèi)板式換熱器的換熱的充分，盡量減少不可逆損失，從而增加了液體產(chǎn)品的產(chǎn)量，從而減低單位液體電耗，來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。并且可以節(jié)省原液氬氣化所需的氣化器和氣化所需等熱源。
實(shí)施例一：如某一特定液化，以回收壓力為25bar(G)流量為1500Nm3/h液氬冷量并液化25bar(G)氧氣為目的的流程，循環(huán)氮?dú)獗谎h(huán)氮?dú)馔钙綁嚎s組壓縮到11bar(G)力后，進(jìn)入膨脹機(jī)增壓端繼續(xù)提高至18bar(G)后，進(jìn)入液化設(shè)備冷箱內(nèi)的板翅式換熱器中，與返流的低壓循環(huán)氮?dú)夂鸵簹鍝Q熱，換熱至一定溫度時(shí)抽出,去膨脹機(jī)膨脹制取冷量，膨脹后的氮?dú)鉁囟葘⑦_(dá)～-185.8℃，膨脹后的氮?dú)夂?5bar(G)液氬一起作為返流冷源進(jìn)入板翅式換熱器冷卻正流循環(huán)氮?dú)夂鸵夯涎鯕猓蛎浐蟮獨(dú)鈴?fù)熱后出冷箱，進(jìn)入透平壓縮機(jī)（或管網(wǎng)），開(kāi)始下一循環(huán)。液氬經(jīng)過(guò)板翅式換熱器換熱后，變?yōu)槌貧鈿鍤猱a(chǎn)品送出，而正流的氧氣或氮?dú)庠趽Q熱器底部換熱變?yōu)橐后w，再經(jīng)節(jié)流到所需壓力 ,作為產(chǎn)品去貯槽。加入液氬冷量回收后的液化裝置，較不加液氬的工況，每小時(shí)可多產(chǎn)約1000Nm3/h的液氧。按液氧單耗為0.6KW/ Nm3計(jì)，則每小時(shí)可節(jié)約600KW電,每天可節(jié)約14400KW電，按每年運(yùn)行300天計(jì)，則每年可節(jié)約用電432萬(wàn)KW, 按每度電0.6元計(jì)，在未考慮節(jié)省的液氬氣化所需蒸汽的成本情況下，每年就可以多產(chǎn)生259.2萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。
經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際運(yùn)行表明，在增加了液氬復(fù)熱通道的液化裝置中，通過(guò)各個(gè)介質(zhì)壓力的優(yōu)化匹配，在換熱器內(nèi)進(jìn)行良好換熱后，在相同能耗的前提下，可以得到比原液化裝置更多的產(chǎn)品液氧或液氮，即在同樣的循環(huán)膨脹量下，可產(chǎn)出更多的低溫液體產(chǎn)品，有效的降低了產(chǎn)品的單位能耗，從而使整個(gè)液化裝置節(jié)能降耗的目的得以實(shí)現(xiàn)。并且保證了氬氣產(chǎn)品穩(wěn)定連續(xù)的輸送。