一种液氮气化压缩设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种直燃式液氮栗车的重要设备，具体涉及一种液氮气化压缩设备。
【背景技术】
[0002]目前，现有的将氮气压缩的设备有氮气压缩机设备和液氮栗设备。氮气压缩机设备一般由空气压缩设备，氮氧分尚设备和氮气增压设备三部分组成。空气压缩设备核心部件是螺杆式空压机，将空气加压冷却之后输送至氮氧分离设备;氮氧分离设备主要由膜分离制氮设备和PSA制氮设备两种，从空气压缩设备中产生的高压空气经过处理后直接进入氮氧分离设备中的氮氧分离装置，通过物理方法将氧气和氮气进行分离;氮氧分离装置中产生的高纯氮气经过工艺管线输送至氮气压缩设备进行多次升压、冷却之后得到用户需求的高压氮气。液氮栗设备一般由离心增压栗、高压三/五缸栗、气化器以及一些辅助部件组成，其工作流程如下:低温液氮经过离心增压栗增压后直接进入高压三/五缸栗中再次进行压缩，得到的高压液氮进入气化器后完成液态到气态的转变同时压力进一步提高。
[0003]氮气压缩机设备主要是利用空气中的氮气，通过特殊工艺方法将空气中的氮气和氧气进行分离，获得纯度较高的氮气，然后进行二次升压。该设备投入较高，需要配套空气压缩设备和氮氧分离设备，占地面积大，能耗大。
[0004]液氮栗设备主要是利用深冷法制出的液氮，通过离心栗和柱塞栗的增压后进行气化，得到高压力的氮气。该设备许多部件均是耐_196°C的低温部件，设备成本高，操作风险大。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，体积小，能提高能量利用率，安全性高，运行可靠，成本低，能获得高纯度、高压力氮气的一种液氮气化压缩设备。
[0006]其技术方案是:一种液氮气化压缩设备，包括发动机、空温气化器、余热回收装置、组合冷却器和压缩机，所述空温气化器设置在发动机散热水箱的出风口处，所述余热回收装置与发动机的排烟口连接，所述空温气化器的出口端连接有组合水浴式加热器，所述余热回收装置通过管路与组合水浴式加热器连接，所述组合水浴式加热器的出气口连接有压缩机，所述压缩机与组合冷却器连接。
[0007]所述组合水浴式加热器包括与空温气化器连接的利用烟气中的热量加热循环水的一级水浴式加热器和与一级水浴式加热器串联的二级水浴式加热器，所述一级水浴式加热器的进水口与余热回收装置的出水口连通，所述二级水浴式加热器的进水口与发动机缸套水热交换器的出口连接，所述二级水浴式加热器的出水口还与发动机散热水箱进水口连接，所述二级水浴式加热器的出气口与压缩机进气口连接。
[0008]所述压缩机为往复活塞式压缩机。
[0009]所述空温气化器的周边密封设置。
[0010]本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点:结构简单，体积小，能提高能量利用率，安全性高，运行可靠，成本低，能获得高纯度、高压力的氮气。
【附图说明】
[0011]下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0012]图1是本实用新型一种实施例的结构示意图；
[0013]图2是组合水浴加热器的结构示意图；
[0014]图中:1.发动机;2.空温气化器;3.余热回收装置;4.组合冷却器;5.压缩机;6.—级水浴式加热器;7.二级水浴式加热器;8.缸套水热交换器。
【具体实施方式】
[0015]参照图1和图2，一种液氮气化压缩设备，包括发动机1、空温气化器2、余热回收装置3、组合冷却器4和压缩机5，所述空温气化器2设置在发动机I散热水箱的出风口处，所述余热回收装置3与发动机的排烟口连接，所述空温气化器2的出口端连接有组合水浴式加热器，所述余热回收装置3通过管路与组合水浴式加热器连接，所述组合水浴式加热器的出气口连接有压缩机5，所述压缩机5与组合冷却器4连接。空温气化器2放置在发动机I的散热水箱出风口正前方并对空温气化器四周进行密封处理，使空温气化器2被包围在流动的“热风，，中。
[0016]其中，组合水浴式加热器包括与空温气化器2连接的利用烟气中的热量加热循环水的一级水浴式加热器6和与一级水浴式加热器6串联的二级水浴式加热器7，所述一级水浴式加热器6的进水口与余热回收装置3的出水口连通，所述二级水浴式加热器7的进水口与发动机缸套水热交换器8的出口连接，所述二级水浴式加热器7的出水口还与发动机I散热水箱进水口连接，所述二级水浴式加热器7的出气口与压缩机5进气口连接。
[0017]所述压缩机5为往复活塞式压缩机。
[0018]所述空温气化器2的周边密封设置。
[0019]本发明的原理是利用自身设备上各种热量资源对液氮进行加热，使液氮首先变成气态的常温氮气，随后进入往复活塞式增压机进行二次升压过程，得到高纯度、高压力的氮气。
[0020]通过利用发动机I的水箱风扇排风的热量、发动机排烟热量及发动机缸套水热量，对液氮进行气化、调压和加热，从而达到输出压力稳定、额定流量的常温氮气。其中将发动机水箱散热风扇的排风热量作为第一级空温气化热源，发动机排烟热量作为第二级水浴加热热源，发动机缸套水热量为第三级水浴加热热源。
[0021]工作原理:温度为-196°C的液氮经过液氮槽车或液氮储槽自带增压器初步增压后输入空温式液氮气化器，然后进行三级加热气化，具体为:
[0022]第一级加热热源:空温气化器2放置在发动机I的散热水箱出风口正前方并对空温气化器四周进行密封处理，使空温气化器2被包围在流动的“热风”中，当压力为1.0MPa的液氮经过低温截止阀进入到空温气化器2时液氮和“热风”进行换热，液氮从“热风”中吸收大量的热，使液氮从液态变成低温气态并进行初步加热。
[0023]第二级水浴加热热源:在发动机I的排烟旁通管路上装配一套排烟余热回收装置3，通过循环水栗将冷水从膨胀水箱吸出并栗入到排烟余热回收装置的“冷水”进口，经排烟余热回收装置加热后的“热水”通过管道进入一级水浴式加热器6的“热水”进□，热水与从空温气化器2出来的低温氮气在一级水浴式加热器6内部进行换热，从而增加氮气的温度，一级水浴式加热器6换热后的冷水通过管道回流到膨胀水箱，通过循环水栗的循环，水浴式加热器总成内的防冻液被发动机排出的烟气反复加热，进而对低温氮气持续加热。
[0024]第三级水浴加热热源:在柴油缸套水循环管路上串联一个缸套水热交换器8，当发动机I缸体内部的循环水温度达到85°C时，缸套水节温器打开，发动机I的循环热水进入缸套水热交换器8的热源热水进口，循环水栗将膨胀水箱内的“冷水”栗入缸套水热交换器8，缸套循环热水与来自膨胀水箱的“冷水”在缸套水热交换器8内部进行换热，从缸套水热交换器8出来的温水通过管道回流到发动机I散热水箱进水口，经过加热的膨胀水箱循环热水进入二级水浴式加热器7的热水进口，并在二级水浴式加热器7内部对来自一级水浴式加热器6出口的氮气进行二级加热，经过换热的循环水回流到膨胀水箱，然后通过循环水栗进行再次循环，从而达到对来自二级水浴式加热器7内的氮气进行持续三级加热的目的。加热后的氮气温度达到10_25°C，其压力略大于液氮槽车提供的液氨的压力，可以输送到用户管线，满足低压氮气使用要求。同时氮气经过稳压罐缓冲稳压后可以输入到设备配套的往复式活塞增压机，将氮气压缩到所需压力。
[0025]本实用新型利用多级换热的方式将液氮加热成气态的氮气，空温气化器(利用环境温度和发动机排出热风)，余热回收装置(利用烟气中的热量加热循环水，用加热后的循环水加热低温氮气)，缸套水热交换器(利用发动机缸套水加热循环水，用加热后的循环水再次加热低温氮气)，将液氮气化成常温氮气后再进行升压，工艺流程合理，安全性高，对操作人员技能要求较低，压缩介质纯度高，设备整体安全、可靠，获得高纯度、高压力的氮气，而且充分利用整套设备热量，将一切可回收的能量进行再次利用，提高能量利用率;设备结构合理，体积小，载荷分布均匀，刚度强，不易变形，满足公路运输，能降低设备成本，减少易损件数量，使设备整体运行更可靠压力调节范围广，配件采购周期短，整套设备生产周期短，可批量化生产，可以满足不同用户需求;整个管系均经过脉动和振动分析，管系布局合理，设备运行平稳。
[0026]本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种液氮气化压缩设备，包括发动机、空温气化器、余热回收装置、组合冷却器和压缩机，其特征在于:所述空温气化器设置在发动机散热水箱的出风口处，所述余热回收装置与发动机的排烟口连接，所述空温气化器的出口端连接有组合水浴式加热器，所述余热回收装置通过管路与组合水浴式加热器连接，所述组合水浴式加热器的出气口连接有压缩机，所述压缩机与组合冷却器连接。2.根据权利要求1所述的一种液氮气化压缩设备，其特征在于:所述组合水浴式加热器包括与空温气化器连接的利用烟气中的热量加热循环水的一级水浴式加热器和与一级水浴式加热器串联的二级水浴式加热器，所述一级水浴式加热器的进水口与余热回收装置的出水口连通，所述二级水浴式加热器的进水口与发动机缸套水热交换器的出口连接，所述二级水浴式加热器的出水口还与发动机散热水箱进水口连接，所述二级水浴式加热器的出气口与压缩机进气口连接。3.根据权利要求1或2所述的一种液氮气化压缩设备，其特征在于:所述压缩机为往复活塞式压缩机。4.根据权利要求3所述的一种液氮气化压缩设备，其特征在于:所述空温气化器的周边密封设置。
【专利摘要】本实用新型公开了一种液氮气化压缩设备，包括发动机、空温气化器、余热回收装置、组合冷却器和压缩机，所述空温气化器设置在发动机散热水箱的出风口处，所述余热回收装置与发动机的排烟口连接，所述空温气化器的出口端连接有组合水浴式加热器，所述余热回收装置通过管路与组合水浴式加热器连接，所述组合水浴式加热器的出气口连接有压缩机，所述压缩机与组合冷却器连接。本实用新型结构简单，体积小，能提高能量利用率，安全性高，运行可靠，成本低，能获得高纯度、高压力氮气。
【IPC分类】F04B37/18, F17C7/04, F02G5/04
【公开号】CN205172755
【申请号】CN201520979578
【发明人】王玉军, 董玉欣, 宋亮, 钟敏, 王全, 李建奎
【申请人】山东恒业石油新技术应用有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月1日