一种实现液氩冷量回收的液化装置的制造方法
【专利摘要】一种实现液氩冷量回收的液化装置，它主要包括循环氮气透平压缩机组、增压透平膨胀机组、液化冷箱及仪电控系统，所述的液化冷箱由板翅式换热器、管道、阀门、钢结构冷箱等组成，所述循环氮气透平压缩机组的压力氮气出口连接于增压透平膨胀机组的增压端使继续增压后的压力氮气进入相连的液化冷箱内板翅式换热器中，与返流的低压循环氮气和液氩换热，所述板翅式换热器的中间复热氮气抽出口连接于增压透平膨胀机组的膨胀端，使复热氮气膨胀制冷并降温后作为返流的低压循环氮气进入连接的板翅式换热器返流氮气流道，板翅式换热器的返流氮气流道出口再次连通循环氮气透平压缩机组或连接氮气管网；所述板翅式换热器中的液氩换热流道管接液氩，且所述液氩在经过板翅式换热器换热后变为常温气氩作为产品送出。
【专利说明】
一种实现液氩冷量回收的液化装置
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种带有液氩冷量回收的液化装置，适用于需要用连续或经常需要使用氩气的场所，如有色金属冶炼工厂等，属于低温液化技术领域。
【背景技术】
[0002]—般用户需要连续或间断使用氩气产品时，需要将液氩贮槽里面的产品液氩通过液氩栗加压到所需压力后，再通过水浴式气化器或空浴式气化器加热后，变为气态常温氩气送给所需使用场所。
[0003]由于常压下液态氩温度有-186°C左右，如果要把它变成常温气体，则需要大量的热量持续不断来和它换热，才能持续不断的得到所需氩气产品。
[0004]如果液氩气化采用水浴式气化器，一般需要蒸汽作为热源。而如果采用空浴式气化器，则空浴式气化器需配得比较大，占地面积也会大。并且如果连续长期运行，会造成空浴式气化器前端大量结冰，有效换热面积减少，尤其是在冬天运行时，经常会出现复热不足的问题，造成出气化器的氩气温度低于(TC，对于后面管道和使用端都会有一定的影响;设备长期运行会有一定隐患。
[0005]所以，采用气化器来气化液氩产品，不但不能回收冷量，还需一定的热量提供给它才能实现，并且经常会出现复热不足的问题，一旦出现复热不足，就需要减少用量，来减少液体输入的量，或增加蒸汽热量提供。如干预不及时，会出现低温气体或低温液体冻裂后续碳钢管道的风险，容易引起生产事故。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构组成合理，使用操作方便、安全可靠，能够充分回收液氩气化带来的冷量，增加液化装置的产品液氧或液氮产量，能够连续稳定的长时间运行，不会出现复热不足问题，避免需要另供蒸汽热源问题的实现液氩冷量回收的液化装置。
[0007]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的:一种实现液氩冷量回收的液化装置，它主要包括循环氮气透平压缩机组、增压透平膨胀机组、液化冷箱及仪电控系统，所述的液化冷箱由板翅式换热器、管道、阀门、钢结构冷箱等组成，所述循环氮气透平压缩机组的压力氮气出口连接于增压透平膨胀机组的增压端使继续增压后的压力氮气进入相连的液化冷箱内板翅式换热器中，与返流的低压循环氮气和液氩换热，所述板翅式换热器的中间复热氮气抽出口连接于增压透平膨胀机组的膨胀端，使复热氮气膨胀制冷并降温后作为返流的低压循环氮气进入连接的板翅式换热器返流氮气流道，板翅式换热器的返流氮气流道出口再次连通循环氮气透平压缩机组或连接氮气管网;所述板翅式换热器中的液氩换热流道管接液氩，且所述液氩在经过板翅式换热器换热后变为常温气氩作为产品送出。
[0008]作为优选:所述的板翅式换热器为板翅式换热器，该板翅式换热器中设置有一路与液氩换热流道进行热交换的正流的氧气流道，原料氧气经过接入管道流经所述氧气流道后在板翅式换热器底部换热成为液氧，再经过引出管引出、经节流后作为产品氧进入贮槽。
[0009]本发明为了保证液氩和氧气或氮气的换热效果，主要是根据用户所需的一定压力和流量的液氩作为设计条件，并根据进入液化装置氧气或氮气的压力，来设计液化装置的流程参数，即确定液化装置的氮气循环量，进入膨胀机的氮气的量、压力等参数，来达到使液氩复热到常温，并且得到尽可能多的液氧或液氮产品；所述的液化装置允许实际运行工况可以较大幅度调整，即通过调整循环氮压机的负荷和膨胀机的负荷，来调整液化装置的整体负荷。
[0010]本发明是在现有液化装置的基础上进行的改良，它具有结构组成合理，使用操作方便、安全可靠，能够充分回收液氩气化带来的冷量，增加液化装置的产品液氧或液氮产量，能够连续稳定的长时间运行，不会出现复热不足问题，避免需要另供蒸汽热源问题等特点。
【附图说明】
[0011]图1是本发明所述带氩冷量回收的液化装置流程示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合附图对本发明作详细的介绍:图1所示，本发明所述的一种实现液氩冷量回收的液化装置，它主要包括循环氮气透平压缩机组1、增压透平膨胀机组2、液化冷箱3及仪电控系统，所述的液化冷箱3由板翅式换热器、管道、阀门、钢结构冷箱等组成，所述循环氮气透平压缩机组I的压力氮气出口连接于增压透平膨胀机组2的增压端，使继续增压后的压力氮气进入相连的液化冷箱3内板翅式换热器4中，与返流的低压循环氮气5和液氩6换热，所述板翅式换热器4的中间复热氮气抽出口 7连接于增压透平膨胀机组2的膨胀端，使复热氮气8膨胀制冷并降温后作为返流的低压循环氮气5进入连接的板翅式换热器4返流氮气流道，板翅式换热器4的返流氮气流道出口再次连通循环氮气透平压缩机组I或连接氮气管网；所述板翅式换热器4中的液氩换热流道管接液氩6，且所述液氩6在经过板翅式换热器4换热后变为常温气氩9作为产品送出。
[0013]图中所示，所述的板翅式换热器4中设置有一路与液氩6换热流道进行热交换的正流的氧气流道10，原料氧气11经过接入管道流经所述氧气流道10后在板翅式换热器4底部换热成为液氧12，再经过引出管引出、经节流后作为产品氧进入贮槽。
[0014]实施例:图1所示，本发明所述的一种实现液氩冷量回收的液化装置，它主要包括:循环氮气透平压缩机组1、增压透平膨胀机组2、液化冷箱3及仪电控系统等组成，它的基本流路是循环氮气被循环氮气透平压缩组压缩到特定压力后，进入膨胀机增压端继续提高至一定压力后，进入液化设备冷箱内的板翅式换热器中，与返流的低压循环氮气换热，换热至一定温度时抽出，全量去膨胀机膨胀制取冷量，膨胀后的氮气温度将达?-186°C，膨胀后的氮气作为返流气体进入板翅式换热器和液氩一起来冷却正流循环氮气和液化原料氧气，膨胀后氮气和液氩复热后出冷箱，其中膨胀后氮气进入循环氮气压缩机(或管网)，开始下一循环。一定压力的原料氧气或氮气在板翅式换热器中被冷却、液化、过冷至?_183°C (-193°C)，再经节流到所需压力，作为产品去贮槽。
[0015]带氩液化装置作为一种低温成套设备，其中液化冷箱内主要设备是铝制板翅式换热器以及设备连接管道，液化冷箱表面是钢结构、面板所包围的一个封闭式箱体，内部充填珠光砂绝热防止跑冷，循环氮气透平压缩机组主要是提供能量输出的设备，膨胀机组主要是把循环氮压机提供的能量转换为冷量，和液氩一起作为冷源来冷却气态介质产品，使之成为液态产品。
本发明在考虑充分回收液氩冷量的前提下，在现有液化装置配置基础上，在液化冷箱的板式换热器中增加一股液氩通道，通过氮气通道或氧气通道的压力匹配，来保证冷箱内板式换热器的换热的充分，尽量减少不可逆损失，从而增加了液体产品的产量，从而减低单位液体电耗，来达到节能降耗的目的。并且可以节省原液氩气化所需的气化器和气化所需等热源。
[0016]实施例一:如某一特定液化，以回收压力为25bar(G)流量为1500Nm3/h液氩冷量并液化25bar(G)氧气为目的的流程，循环氮气被循环氮气透平压缩组压缩到Ilbar(G)力后，进入膨胀机增压端继续提高至ISbar(G)后，进入液化设备冷箱内的板翅式换热器中，与返流的低压循环氮气和液氩换热，换热至一定温度时抽出，去膨胀机膨胀制取冷量，膨胀后的氮气温度将达?-185.8°C，膨胀后的氮气和25bar(G)液氩一起作为返流冷源进入板翅式换热器冷却正流循环氮气和液化原料氧气，膨胀后氮气复热后出冷箱，进入透平压缩机(或管网)，开始下一循环。液氩经过板翅式换热器换热后，变为常温气氩气产品送出，而正流的氧气或氮气在换热器底部换热变为液体，再经节流到所需压力，作为产品去贮槽。加入液氩冷量回收后的液化装置，较不加液氩的工况，每小时可多产约1000Nm3/h的液氧。按液氧单耗为0.6KW/ Nm3计，则每小时可节约600KW电，每天可节约14400KW电，按每年运行300天计，则每年可节约用电432万KW，按每度电0.6元计，在未考虑节省的液氩气化所需蒸汽的成本情况下，每年就可以多产生259.2万元的经济效益。
[0017]经过理论计算和实际运行表明，在增加了液氩复热通道的液化装置中，通过各个介质压力的优化匹配，在换热器内进行良好换热后，在相同能耗的前提下，可以得到比原液化装置更多的产品液氧或液氮，即在同样的循环膨胀量下，可产出更多的低温液体产品，有效的降低了产品的单位能耗，从而使整个液化装置节能降耗的目的得以实现。并且保证了氩气产品稳定连续的输送。
【主权项】
1.一种实现液氩冷量回收的液化装置，它主要包括循环氮气透平压缩机组、增压透平膨胀机组、液化冷箱及仪电控系统，所述的液化冷箱由板翅式换热器、管道、阀门、钢结构冷箱等组成，其特征在于所述循环氮气透平压缩机组的压力氮气出口连接于增压透平膨胀机组的增压端使继续增压后的压力氮气进入相连的液化冷箱内板翅式换热器中，与返流的低压循环氮气和液氩换热，所述板翅式换热器的中间复热氮气抽出口连接于增压透平膨胀机组的膨胀端，使复热氮气膨胀制冷并降温后作为返流的低压循环氮气进入连接的板翅式换热器返流氮气流道，板翅式换热器的返流氮气流道出口再次连通循环氮气透平压缩机组或连接氮气管网；所述板翅式换热器中的液氩换热流道管接液氩，且所述液氩在经过板翅式换热器换热后变为常温气氩作为产品送出。2.根据权利要求1所述的实现液氩冷量回收的液化装置，其特征在于所述的板翅式换热器为板翅式换热器，该板翅式换热器中设置有一路与液氩换热流道进行热交换的正流的氧气流道，原料氧气经过接入管道流经所述氧气流道后在板翅式换热器底部换热成为液氧，再经过引出管引出、经节流后作为产品氧进入贮槽。
【文档编号】F25J1/02GK105972934SQ201610549011
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】步雪寒, 韦霆, 侯新刚, 彭荣梅, 郭磊, 胡莉丽, 张永
【申请人】浙江智海化工设备工程有限公司