專利名稱：：一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及工業(yè)能量回收利用的系統(tǒng)設(shè)備，具體為一種低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)。(二)
背景技術(shù)：
：目前，國內(nèi)很多工業(yè)廠房工藝設(shè)備都需要使用氮?dú)?、氬氣等氣體，而這些氣體往往都是由罐裝的低溫液氮、液氬等汽化而來，尤其在電子行業(yè)的使用更為廣泛，使用量也很大，部分廠房每天液氮用量高達(dá)30噸左右。低溫液態(tài)的氮?dú)?、氬氣在?jīng)過汽化器汽化過程中會(huì)吸收熱量，使周圍產(chǎn)生大量的冷量，從而使汽化器周圍空氣中的水蒸汽凝結(jié)，導(dǎo)致汽化器上結(jié)上厚厚的一層霜。上述產(chǎn)生大量的冷量如果不予以回收，不但造成極大的能源浪費(fèi)，而且在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)還存在以下缺點(diǎn)汽化器上厚厚的一層霜會(huì)增加汽化器的承載能力，降低汽化效率，同時(shí)汽化器的使用壽命受到影響，存在隨時(shí)斷裂的可能；汽化的不穩(wěn)定性往往使工藝設(shè)備使用點(diǎn)氣體工作溫度不穩(wěn)定，為保障工藝設(shè)備用氣的穩(wěn)定性，高峰用氣時(shí)必須人為用水沖刷厚霜，使厚霜融化產(chǎn)生的廢水，往往直接排入下水管網(wǎng)，無形增加了企業(yè)的排污量，同時(shí)帶來的人力、水等資源使用，也給企業(yè)加大了資金投入。(三)
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述低溫液體的汽化冷量不予以回收而造成的能量浪費(fèi)及帶來的問題，本實(shí)用新型提供了一種汽化冷量回收利用系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以將低溫液體的汽化冷量進(jìn)行回收并加以利用，能量的利用率較高。其技術(shù)方案如下其包括與低溫液體儲(chǔ)槽(1)連接的空浴式汽化器(3)、低溫液體汽化氣體出口(7)，其特征在于在所述空浴式汽化器(3)的兩端并聯(lián)有水浴式汽化器(2)，水浴式汽化器(2)的水槽(4)通過循環(huán)水泵(6)、閥、供水管路(8)、回水管路(9)與工藝設(shè)備(5)連接構(gòu)成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。其進(jìn)一步特征在于所述閥為蝶閥，所述蝶閥有三個(gè)，其中蝶閥(10)、(11)設(shè)置在循環(huán)水泵(6)的兩側(cè)，蝶閥(12)設(shè)置在工藝設(shè)備(5)與水槽(4)之間；低溫液體儲(chǔ)槽(1)與空浴式汽化器(3)的連接管道上設(shè)置有相串聯(lián)的低溫閥和低溫閥組(29);水浴式汽化器(2)的輸入側(cè)設(shè)置有低溫閥組(30);閥組(30)與水浴式汽化器(2)串聯(lián)后與所述閥組(29)與空氣汽化器(3)形成的串聯(lián)路相并聯(lián)；低溫閥組(29)、(30)分別是由三個(gè)低溫閥串聯(lián)后與另一低溫閥并聯(lián)；低溫閥組(29)、(30)其串聯(lián)的三個(gè)低溫閥中，中間的低溫閥15、16分別為低溫電動(dòng)閥；供水管路(8)中循環(huán)水泵(6)的吸入口(13)設(shè)置在水槽(4)的低點(diǎn)，回水管路(9)到水槽(4)的接口設(shè)置在循環(huán)水泵(6)吸入口(13)的對(duì)側(cè)高點(diǎn)；所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)水為軟化水或純水，吸入口(13)為喇叭狀，水浴式汽化器(2)為無縫不銹鋼管焊制而成；冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中安裝溫度傳感器(21)，低溫電動(dòng)閥(15)、(16)和溫度傳感器(21)通過直接數(shù)字控制系統(tǒng)(28)實(shí)現(xiàn)三者聯(lián)鎖自動(dòng)控制；溫度傳感器(21)安裝在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)水泵(6)的吸入口附近。實(shí)用新型技術(shù)效果采用本實(shí)用新型后，將水浴式汽化器(2)的水槽(4)中的水通過循環(huán)水泵加壓進(jìn)入冷卻水供水管路(2(TC)，經(jīng)工藝設(shè)備使用后的冷卻水(25°C)溫度上升回到水槽，水槽中的水與水浴式汽化器(2)外壁熱交換而使其溫度從25"C降低到2(rC，獲得的冷量用于工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，使得汽化冷量得以回收，汽化器周圍空氣中的水蒸汽不會(huì)凝結(jié)而導(dǎo)致汽化器上結(jié)上厚厚的一層霜，從而提高了汽化的穩(wěn)定性和汽化能力，使得工藝設(shè)備使用點(diǎn)氣體工作溫度穩(wěn)定，延長(zhǎng)汽化器的使用壽命，減少了企業(yè)的運(yùn)行資金投入；在水浴式汽化器(2)和空浴式汽化器(3)的前端分別安裝低溫電動(dòng)閥(15)、(16)，在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中安裝溫度傳感器(21)，進(jìn)一步保證了汽化的穩(wěn)定性和汽化能力，使得工藝設(shè)備使用點(diǎn)氣體工作溫度更加穩(wěn)定，延長(zhǎng)汽化器的使用壽命，減少了企業(yè)的運(yùn)行資金投入。圖1為冷量回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-液氮儲(chǔ)槽2-水浴式汽化器3-空浴式汽化器4-水槽5-工藝設(shè)備6-循環(huán)水泵7-氮?dú)馊スに圏c(diǎn)8-工藝循環(huán)水供水9-工藝循環(huán)水回水10-蝶闊11-蝶閥12-蝶閥13-吸水喇叭口與支座14-低溫閥15-低溫電動(dòng)閥16-低溫電動(dòng)閥17-球閥18-球閥19-球閥20-自控線路21-溫度傳感器22-低溫閥23-低溫閥24-低溫閥25-低溫閥26-低溫閥27-低溫閥28-直接數(shù)字控制系統(tǒng)控制柜29-低溫閥組30-低溫閥組具體實(shí)施方式見圖l，本實(shí)用新型的汽化冷量回收利用系統(tǒng)包括水浴式汽化器2、空浴式旁路汽化器3、水槽4、循環(huán)水泵6、閥門、供水管路8和回水管路9，汽化器2與旁路汽化器3并聯(lián)連接，供水管路8中循環(huán)水泵6的吸入口13設(shè)置在水槽4的低點(diǎn)，吸入口13為喇叭狀，回水管路9到水槽4的接口設(shè)置在吸入口13的對(duì)側(cè)高點(diǎn)，在汽化器2和旁路汽化器3的前端分別安裝低溫電動(dòng)閥15、16，溫度傳感器21安裝在循環(huán)水泵6的吸入口附近，低溫電動(dòng)闊15、16和溫度傳感器21通過自控線路實(shí)現(xiàn)三者的聯(lián)鎖。以下結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型的工作過程當(dāng)工藝循環(huán)冷卻水供水(8)溫度大于2(TC時(shí)，通過直接數(shù)字控制系統(tǒng)(28)控制(簡(jiǎn)稱DDC控制柜，為常規(guī)外購產(chǎn)品，一般配電柜廠商都可定制，元器件采用施耐德或西門子等名牌產(chǎn)品)，將通過低溫電動(dòng)閥(15)的液體流量減少，直至關(guān)閉，同時(shí)低溫電動(dòng)閥(16)的液體流量增大直至全開；當(dāng)工藝循環(huán)冷卻水供水(8)的溫度小于2(TC時(shí)，將通過低溫電動(dòng)閥(16)的液體流量減少，直至關(guān)閉，同時(shí)低溫電動(dòng)閥(15)的液體流量增大直至全開，從而既保證了氣體的穩(wěn)定流量，又保證了工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定的工況，而溫度傳感器(21)安裝在水泵(6)的水槽吸入口附近，防止循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)管路的水不流動(dòng)，如果這時(shí)溫度傳感器(21)安裝在循環(huán)水系統(tǒng)管路中，水不流動(dòng)沒有進(jìn)行熱交換，工藝設(shè)備使用后的高溫水不能回到水槽，溫度傳感器(21)會(huì)因周圍環(huán)境溫度的作用探測(cè)到系統(tǒng)溫度升高，一直讓低溫電動(dòng)閥(16)開啟，低溫電動(dòng)閥(15)關(guān)閉，使得空浴式汽化器(3)關(guān)閉，水浴式汽化器(2)工作，沒有進(jìn)行熱交換，水浴式汽化器(2)一直工作會(huì)導(dǎo)致水槽(4)全部結(jié)冰，液體的汽化受到嚴(yán)重影響導(dǎo)致生產(chǎn)受到影響。如果溫度傳感器(21)安裝在水泵(6)的水槽吸入口附近的水槽(4)壁上，循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)管路的水不流動(dòng)沒有進(jìn)行熱交換，這時(shí)溫度傳感器(21)會(huì)探測(cè)到系統(tǒng)溫度的降低，通過低溫電動(dòng)閥(16)的液體流量減少，直至關(guān)閉水浴式汽汽化器(2)，同時(shí)低溫電動(dòng)閥(15)的液體流量增大直至全開，空浴式汽化器(3)正常工作，從而不會(huì)因?yàn)檠h(huán)水系統(tǒng)的故障而使得液體的汽化受到嚴(yán)重影響，保證了氣體的穩(wěn)定流量。最后讓供水管路(8)中循環(huán)水泵(6)的吸入口，設(shè)置在所述水槽(4)的低點(diǎn)，回水管路(9)到水槽(4)的接口設(shè)置在循環(huán)水泵(6)吸入口的對(duì)側(cè)高點(diǎn)，是為了增加水的流動(dòng)，使得冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的熱交換更加充分。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)水為軟化水或純水，吸入口(13)為喇叭狀。通過以上結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步提高了汽化的穩(wěn)定性和汽化能力，使得工藝設(shè)備使用點(diǎn)氣體工作溫度穩(wěn)定，延長(zhǎng)汽化器的使用壽命。下面以一般電子廠房使用液氮汽化為例進(jìn)行有益效果分析，按照每天使用液態(tài)氮?dú)饬?0噸計(jì)算，在壓力P-0.8Mpa情況下，液氮的溫度-196°C，液態(tài)氮?dú)獾姆悬c(diǎn)溫度-172.56。C;111.7K時(shí)，液氮的比熱容為2.582KJ/KgK;95.5K時(shí)，液氮的比熱容為2.180KJ/KgK(見表1)。本計(jì)算取二者平均值為2381KJ/KgK。1、液氮由工作溫度上升到沸點(diǎn)溫度吸收的熱量(釋放的冷量)(^的計(jì)算如下Q產(chǎn)CpimAt式中Qr"吸收的熱量，KJ;cpl—液氮的比熱容，KJ/Kg'K;m—液氮的質(zhì)量，Kg;△t—溫差，K。則Q產(chǎn)cplmAt=2.381KJ/KgKX10000KgX(273+196-273-172.56)K-558106.4KJ表1液氮的定壓熱容(KJ/KgK)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2、液氮(-196"C)變成氣態(tài)氮?dú)?-172.56'C)的汽化潛熱Q2計(jì)算查表得知，在壓力P:0.8MPa,溫度為-172.56'C的條件下，液氮的汽化熱為r(r4600J/moH164.29KJ/Kg，則液氮的汽化潛熱為Q2=rGXm=l64.29KJ/KgX10000Kg=l642900KJ3、氮?dú)庥?172.56'C升高為20'C(即工藝氮?dú)獾氖褂脺囟?時(shí)吸收的熱量Q3計(jì)算由于氮?dú)庠诓煌瑝毫Α⒉煌瑴囟认?，其定壓熱容是不同的，為?jì)算精確，采用P=0.709MPa下(即工藝氮?dú)獾氖褂脡毫?，在溫升范圍內(nèi)，熱容平均值計(jì)算的方法，由表2計(jì)算Cp一(35.36+33.46+32.24+31.82+31.50+31.25+31.06+30.75+30.47+30.23+30.02+29.83+29.67+29.45+29.33+29.28+29.24+29.23)/18=30.79(J/molK),換算成質(zhì)量定壓熱容為cp=cpV(28X10-3)=l.lKJ/KgK計(jì)算如下Q3=cpmAt=l.lKJ/Kg.KX10000KgX(172.56+20)K=2118160KJ4、液氮吸收的總熱量即釋放的冷量Q為Q=Qi+Q2+Q3=558106.4KJ+1642900KJ+2118160KJ=4319166.4KJ5、IO噸液氮釋放的冷負(fù)荷W為W=Q/(24X3600)=50KW<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>6、冷卻水系統(tǒng)水量的計(jì)算對(duì)于一般工藝?yán)鋮s水來說，系統(tǒng)的供水溫度為25°C，回水溫度為20°C，水的定壓比熱為c^4.19KJ/Kg'K,考慮水槽及管路的熱交換的熱量損失，其損失量按5%計(jì)算，由公式Q:Cpm厶t，則可以計(jì)算冷卻水量，計(jì)算如下Q=cpmAt則每小時(shí)的冷卻水流量為m=QX95%/(24XCpAt)=4319166.4KJX95%/(24hX4.19KJ/Kg.KX5K)=8160.7Kg/h7、經(jīng)濟(jì)效益分析(1)初期投資主要包括不銹鋼保溫型水箱、水泵、水浴式汽化器、管道附件、配管、自控系統(tǒng)的材料費(fèi)用和安裝費(fèi)用。該部分費(fèi)用見表3。(2)冷凍機(jī)制冷量減少的投資國內(nèi)水冷螺桿冷凍機(jī)Q=50KW的價(jià)格為25000元。(3)運(yùn)行用電費(fèi)用的計(jì)算冷凍機(jī)的制冷效率=實(shí)際制冷量/輸入功率，對(duì)于國內(nèi)水冷螺桿冷凍機(jī)，其制冷效率(COR)—般在5.0左右，制冷量為Q=50KW的冷凍機(jī)，其輸入功率為輸入功率-實(shí)際制冷量/冷凍機(jī)的制冷效率50KW/5.0-10KW。工業(yè)用電價(jià)格按0.8元/度計(jì)算，全年運(yùn)行時(shí)間按350天，每天運(yùn)行24小時(shí)，則制冷量Q=50KW的冷凍機(jī)全年運(yùn)行電費(fèi)為10KWX350天X24小時(shí)X0.8元/度=67200元從表3中可以看出，采用該節(jié)能實(shí)用新型的初期投資費(fèi)用為46000元，而節(jié)約資金欄內(nèi)的前四項(xiàng)的總和為47000元，基本與初期投資抵消。每年運(yùn)行用電費(fèi)用67200元?jiǎng)t是該節(jié)能實(shí)用新型的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效果。表3經(jīng)濟(jì)效益分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其包括與低溫液體儲(chǔ)槽(1)連接的空浴式汽化器(3)、低溫液體汽化氣體出口(7)，其特征在于在所述空浴式汽化器(3)的兩端并聯(lián)有水浴式汽化器(2)，水浴式汽化器(2)的水槽(4)通過循環(huán)水泵(6)、閥、供水管路(8)、回水管路(9)與工藝設(shè)備(5)連接構(gòu)成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于所述閥為蝶閥，所述蝶閥有三個(gè)，其中蝶閥(10)、(ll)設(shè)置在循環(huán)水泵(6)的兩側(cè)，蝶閥(12)設(shè)置在工藝設(shè)備(5)與水槽(4)之間。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于低溫液體儲(chǔ)槽(1)與空浴式汽化器(3)的連接管道上設(shè)置有相串聯(lián)的低溫閥和低溫闊組(29)。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于水浴式汽化器(2)的輸入側(cè)設(shè)置有低溫閥組(30);閥組(30)與水浴式汽化器(2)串聯(lián)后與所述閥組(29)與空氣汽化器(3)形成的串聯(lián)路相并聯(lián)。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于低溫閥組(29)、(30)分別是由三個(gè)低溫閥串聯(lián)后與另一低溫閥并聯(lián)；低溫閥組(29)、(30)其串聯(lián)的三個(gè)低溫閥中，中間的低溫閥15、16分別為低溫電動(dòng)閥。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于供水管路(8)中循環(huán)水泵(6)的吸入口(13)設(shè)置在水槽(4)的低點(diǎn)，回水管路(9)到水槽(4)的接口設(shè)置在循環(huán)水泵(6)吸入口(13)的對(duì)側(cè)高點(diǎn)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于吸入口(13)為喇叭狀。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中安裝溫度傳感器(21)，低溫電動(dòng)閥(15)、(16)和溫度傳感器(21)通過直接數(shù)字控制系統(tǒng)(28)實(shí)現(xiàn)三者聯(lián)鎖自動(dòng)控制。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，其特征在于溫度傳感器(21)安裝在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)水泵(6)的吸入口附近。專利摘要本實(shí)用新型提供了一種改良的低溫液體的汽化冷量回收利用系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以將低溫液體的汽化冷量進(jìn)行回收并加以利用，能量的利用率較高。其包括與低溫液體儲(chǔ)槽(1)連接的空浴式汽化器(3)、低溫液體汽化氣體出口(7)，其特征在于在所述空浴式汽化器(3)的兩端并聯(lián)有水浴式汽化器(2)，水浴式汽化器(2)的水槽(4)通過循環(huán)水泵(6)、閥、供水管路(8)、回水管路(9)與工藝設(shè)備(5)連接構(gòu)成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。文檔編號(hào)F25D3/10GK201344691SQ20092000284公開日2009年11月11日申請(qǐng)日期2009年1月24日優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日發(fā)明者吳建華,徐高峰,成宜斌,施紅平,李少洪,陳思源申請(qǐng)人:中國電子系統(tǒng)工程第二建設(shè)有限公司