专利名称：工业气体生产的冷热交换系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业气体生产，具体地说是涉及工业气体生产的冷热交换系统。
背景技术：
在工业气体的生产中，使用液氧进行气瓶充装及管道输送时，所需温度为 (TC _401:，如果环境温度低于l(TC，特别是在冬天时，由于低温空浴式汽化器的换热能力 有限，汽化器结冰严重，当汽化器出口管低于ot:时会导致停产，常常影响正常生产，并因 温度过低易冻裂输送管道而存在安全隐患。为解决此问题，一般所采用的方法是用水喷淋 和几台大排风扇吹扫，以增强汽化器冷量的散失，这样虽有一定效果，但要耗费大量的水和 电，能耗高。而在生产氧气、氩气、空气等产品时需要使用大量的空压机，且均为水冷式，空 压机的压縮机长期运行，需要较好的冷却水条件(20°C )，由于负荷过大，循环水池的冷却
系统的多台冷却塔满足不了降温需要，而冷却水温度较高，特别是夏季冷却水池温度高达
40°C ，导致空压机运行时温度偏高，制氧机组运行周期变短，产能下降，能耗上升，辅料、备 件使用周期大幅縮短，维修费用上升；在冷却水温度过高时，只有加入温度低的自来水，又 增加了水的消耗。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种工业气体生产的冷热交换系统，它
不需产生新的能耗就能降低冷却水循环系统的冷却水温度，并提高进入低温空浴式汽化器
液态工业气体的温度，汽化器不易结冰，杜绝低温输送管道因冻裂而发生安全事故。
本实用新型的技术方案如下一种工业气体生产的冷热交换系统，包括设有冷却
塔的冷却水循环系统和低温液体输送系统，在两所述系统之间连接有换热器进行热量交
换；所述换热器包括装有冷却水的筒体并通过进、出水管与所述冷却塔并联；所述换热器
还通过进、出液管并联在所述低温液体输送系统的低温贮罐与汽化器之间，所述进、出液管
之间是盘旋的循环加热管；在所述进、出水管上以及所述冷却塔与进水管之间的支路上设
有开闭阀，在所进、出液管上以及在与换热器并联的低温液体输送管道上设有开闭阀。 所为进一步的方案，所述冷却水循环系统包括依次连接的热水池、热水泵、冷却
塔、冷水池和冷水泵，以及空压机组和制氧机组，所述空压机组和制氧机组相并联且连接在
所述冷水泵和热水池之间。 进一步地，根据所输送介质的特点，在所述冷却水管道上所设的各开闭阀为球阀，
在所述低温液体输送管道上所设的各开闭阀为不锈钢材质的低温截止阀。 作为对上述技术方案的进一步改进，所述循环加热管是沿所述换热器筒体轴向回
旋的矩形盘旋管，所述矩形盘旋管通过支撑条与所述筒体固定。通过支撑条固定可提高循
环加热管的稳定性；轴向回旋的矩形盘旋管不需使用弯管机进行大R加工，方便加工，并降
低加工成本；而矩形盘旋管也可使低温介质在换热筒内停留较长时间，提高低温介质的换
热效果。[0008] 作为对上述技术方案的进一步改进，所述低温液体输送管道为不锈钢管，以耐腐蚀。 作为对上述技术方案的进一步改进，所述进水管和进液管分别位于所述换热器筒体的两头，采用液体逆向流动换热，逆流换热，沿传热表面两流体的温差分布较均匀，平均温差大，换热效果好。 作为对上述技术方案的进一步改进，在所述换热器筒体的顶部设有排气阀和观察孔，排气阀用于放空筒体内气体，使冷却水能充满换热筒，观察孔用于观察换热筒内冷却水使用情况，冷却水是否有结冰现象。 作为对上述技术方案的进一步改进，在所述换热器筒体的底部设有泄水阀，以便
在换热系统不使用时，把换热器内的冷却水放掉，防止冷却水在筒体内结冰。 进一步地，所述进、出水管的进、出水口分别设在所述换热器筒体的底部和顶部。 进一步地，所述进液管的进液口低于所述出液管的出液口。 本实用新型根据工业气体生产时两系统所需不同能量的特点，构思了整个生产系统的热量转换系统。在低温储罐和汽化器之间安装一个换热器，并使换热器与冷却塔并联代替冷却塔工作，使两系统各自获取所需能量，以防止汽化器结冰缓解结霜及降低冷却水使用温度的问题。制氧机组压縮机、空压站空压机使用后出来的循环水温度偏高，利用热水泵的压力，经换热器使低温液体管道吸收循环水管道的热量，从而提高低温液体的温度，为汽化器降低负荷，创造更好的工作条件，改善汽化器的结冰现象，获得冷量后的循环水，回到冷水池，供压縮机使用。
其中，低温液体的流向低温液体储罐一换热器一汽化器一用气单位； 循环冷却水的流向热水池一热水泵一换热器一冷水池一冷水泵一制氧机(或空
压机)一热水池。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是 1、利用换热器使循环水获得了冷量，降低了循环水池冷却水的温度，改善了空压机及制氧机组的运行条件； 2、利用换热器使管道内的低温液体获得了热量，提高了管道内低温液体的温度，
改善了汽化器的运行条件，改善汽化器结冰，保证正常生产，消除安全隐患； 3、节约了冷却水降温、改善汽化器结冰所需要的大量水、电能耗，并大大降低设备
的运行、维修成本。
图1为本实用新型的工作流程示意图。 图2是本实用新型换热器实施例的结构示意图。 图3是图2的A-A剖视图。 图4是图2中循环加热管的立体示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明 如图1所示， 一种工业气体生产的冷热交换系统，包括冷却水循环系统和低温液体输送系统。其中，冷却水循环系统包括依次连接的热水池1、热水泵2、冷却塔3、冷水池4 和冷水泵5，以及空压机组6、制氧机组7、管道和阀门，空压机组6的空压机和制氧机组7的 制氧机均并联在冷水泵5和热水池1之间；而低温液体输送系统则包括低温贮罐12、汽化 器13管道和阀门，在两系统之间连接有换热器8进行热量交换。如图1、图2所示，换热器 8包括装有冷却水的筒体81，筒体81是先由钢板巻制焊接为圆筒，也可为无缝钢管，然后两 端再用封头封堵所形成的密闭容器，筒体81固定在支架88上。在筒体81两头设有进、出 水管10、11，进、出水管10、 11的进、出水口 86、87分别设在筒体81的底部和顶部。换热器 8通过进、出水管10、 11与冷却塔3并联，进水管10连接在热水泵2和冷却塔3之间，而出 水管11则与冷水池4相连。在筒体81的顶部还设有排气阀83和观察孔84，排气阀83用 于放空筒体81内气体，使冷却水能充满筒体81，观察孔84用于观察筒体81内冷却水的使 用情况，观察孔84孔口由有有机玻璃封闭。在筒体81的底部还设有泄水阀85，用于排放筒 内冷却水。 如图1、图2所示，换热器8还通过进、出液管91、93并联在低温液体输送系统的低 温贮罐12与汽化器13之间，进、出液管91、93分别从筒体81的两端穿入，进液口低于出液 口 (如图2所示)，在进、出液管91、93之间是盘旋的循环加热管92。如图2至图4所示， 循环加热管92是沿换热器筒体81轴向回旋的矩形盘旋管，矩形盘旋管在筒体81内周向对 称布置。在各盘旋管之间以及盘旋管与筒体81之间，焊接有不锈钢管制成的支撑条，使循 环加热管9的安装更加稳固。进水管10和进液管91分别位于筒体81的两头，采用液体逆 向流动换热，这样使得沿传热表面的两流体温差分布较均匀，平均温差大，换热效果好。 如图l所示，为控制液体流向以及检修所需，在进、出水管10、11上以及冷却塔3 与进水管10之间的支路上设有开闭阀，这些开闭阀均为球阀；在进、出液管91、93上以及在 与换热器8并联的低温液体输送管道9上设有开闭阀，在这些低温液体输送管道上所设的 各开闭阀为不锈钢材质的低温截止阀，在低温液体输送系统中的各管道(包括进液管91、 循环加热管92和出液管93)均为耐腐蚀的不锈钢管。 本实施例所提供的在工业气体生产的冷热交换系统是这样工作的如图1所示， 关闭第一低温截止阀14，打开第二低温截止阀15(常开阀)和第三低温截止阀16(常开 阀)，从而关闭原低温液体输送管道，低温液体由进液管91经第二低温截止阀15进入换热 器8，通过循环加热管92加热后由出液管93经第三低温截止阀16流回低温液体输送管道， 进入汽化器13液体温度已有上升，汽化器表面不易出现结冰、结霜现象，汽化效率高；打开 第一球阀17 (常开阀)、第二球阀18 (常开阀)，冷却水循环系统中经制氧机组、空压机组使 用后的循环水到达热水池1，再经热水泵2由进水管IO经第一球阀17进入换热器8，冷却 水被循环加热管92将降温后，由出水管11经第二球阀18流回冷水池4，冷水池4中冷却水 再由冷水泵5循环送入制氧机组6、空压机组7往复循环。 如果在夏季，仅靠换热器8的换热量不能有效降低冷却水温度时，可以让各冷却 塔轮换工作，降低水温。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于包括设有冷却塔(3)的冷却水循环系统和低温液体输送系统，在两所述系统之间连接有换热器(8)进行热量交换；所述换热器(8)包括装有冷却水的筒体(81)并通过进、出水管(10、11)与所述冷却塔(3)并联；所述换热器(8)还通过进、出液管(91、93)并联在所述低温液体输送系统的低温贮罐(12)与汽化器(13)之间，所述进、出液管(91、93)之间是盘旋的循环加热管(92)；在所述进、出水管(10、11)上设有开闭阀，在所进、出液管(91、93)上以及在与换热器(8)并联的低温液体输送管道(9)上设有开闭阀。
2. 根据权利要求1所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于所述冷却水循环系统包括依次连接的热水池(1)、热水泵(2)、冷却塔(3)、冷水池(4)和冷水泵(5)，以及空压机组(6)和制氧机组(7)，所述空压机组(6)的空压机和制氧机组(7)的制氧机均并联在所述冷水泵(5)和热水池(1)之间。
3. 根据权利要求1所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于在所述冷却水管道上所设的各开闭阀为球阀，在所述低温液体输送管道上所设的各开闭阀为不锈钢材质的低温截止阀。
4. 根据权利要求1所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于所述循环加热管(92)是沿所述换热器筒体(81)轴向回旋的矩形盘旋管，所述矩形盘旋管通过支撑条(82)与所述筒体(81)固定。
5. 根据权利要求1或3所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于所述低温液体输送管道为不锈钢管。
6. 根据权利要求1所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于所述进水管(10)和进液管(91)分别位于所述换热器筒体(81)的两头，采用液体逆向流动换热。
7. 根据权利要求1或4或6所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于在所述换热器筒体(81)的顶部设有排气阀(83)和观察孔(84)。
8. 根据权利要求1或4或6所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于在所述换热器筒体(81)的底部设有泄水阀(85)。
9. 根据权利要求l所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于所述进、出水管(10、11)的进、出水口 (86、87)分别设在所述换热器筒体(81)的底部和顶部。
10. 根据权利要求1所述的工业气体生产的冷热交换系统，其特征在于所述进液管(91)的进液口低于所述出液管(93)的出液口。
专利摘要本实用新型公开了一种工业气体生产的冷热交换系统，包括设有冷却塔(3)的冷却水循环系统和低温液体输送系统，在两所述系统之间连接有换热器(8)进行热量交换；所述换热器(8)包括装有冷却水的筒体(81)并通过进、出水管(10、11)与所述冷却塔(3)并联；所述换热器(8)还通过进、出液管(91、93)并联在所述低温液体输送系统的低温贮罐(12)与汽化器(13)之间，所述进、出液管(91、93)之间是盘旋的循环加热管(92。使用本实用新型节约了冷却水降温、改善汽化器结冰所需的大量能耗，能保证正常生产，消除安全隐患，并大大降低设备的运行、维修成本。
文档编号F17D1/08GK201496770SQ20092030848
公开日2010年6月2日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者明洪, 王亭 申请人:自贡东方通用能源有限公司