一种干冰粉化器的制作方法

本技术涉及干冰生产领域，更具体地说，涉及一种干冰粉化器。

背景技术：

1、传统干冰制取采用的是将液态二氧化碳注入一个缸体中，暂称结晶缸体。在结晶缸体内实现相变，注入液体，排放气体，收取固体。

2、除了清洗用干冰，造粒后即为最终商品形态直接销售。对于份额占比九成以上的冷链用干冰，干冰造粒只是第一步，目的主要是解决干冰粉体流动性差，比表面积大，容易汽化的问题。经造粒后，方便后序流转压块。

3、传统干冰生产工序通常是首先从储罐液态二氧化碳管线（压力约20-22bar）接入造粒机，结晶缸体内约-50℃温度区间，常压下实现相态转化。此工况条件下，理想收率应在50%左右。事实上在液体二氧化碳注入结晶缸体即开阀过程中，由于减压过程过于剧烈，相当一部分固体二氧化碳（干冰粉体）由于剧烈的冲击、碰撞、摩擦汽化了，导致整体相变转化过程中固体收率低。关阀停止注液后，待结晶缸体内压力为常压时液压油缸推进，挤压造粒。最终，从结晶缸体模具出口侧挤出干冰颗粒。现有市售干冰颗粒机干冰收率大多不超过42%。

4、之所以干冰回收率低，有如下几个原因：

5、造粒的过程中，25mpa压力的液压油缸挤压粉体从模具另一侧挤出形成干冰颗粒。该挤压工序造成的温升也会使部分干冰汽化，降低固体收率。

6、具体来说，传统型干冰颗粒机生产工步大体分两部分：

7、第一工步，液压油缸退回至初始位，通过lco2管线开阀向结晶缸体注入lco2，节拍时间到，关阀停止注液；注液同时排放尾气，待安装于结晶缸体内的压力继电器接受到常压信号后进行第二工步。

8、第二工步，液压油缸快速推进至全行程四分之三附近中前端限位；而后工进至远端限位，停止液压工进，保压若干秒后泄压，返回零点。……如此往复。完成一次完整循环，一般节拍为25秒-40秒。

9、由此，不难看出传统干冰颗粒机采用液压往复方式挤压造粒有诸多缺点和不足，其主要体现在：

10、1、注液时，由于压差较大，20bar压力的lco2开阀后注入常压结晶缸体过程冲击剧烈，大量粉体碰撞摩擦，造成大量固体汽化升华，固体粉末状干冰收率低。

11、2、干冰颗粒产出不连续，且生产节拍长。从注液开始，液压系统等待无做功，注液完成后仍需等待结晶缸体压力完全释放后液压系统才推进，该过程必不可少，否则有爆缸的风险。减压排气的节拍取决于筛网面积及孔隙的大小。单位面积筛网，孔隙小，干冰粉体通过量少，但排气节拍长；孔隙大，虽然排气节拍短，但干冰粉体通过多，损耗大，尾气管线易堵。结晶缸体内常压后，液压推进的前半程只是将松散的粉体堆积起来，只有最后四分之一行程才产出干冰颗粒。真正产出的节拍至多只占整体节拍六分之一，总体效率低下。

12、此外，结晶缸体内粉体密度分布不均，造成模具上部挤出的干冰颗粒密度比模具下部挤出的密度低，产品密度一致性差，品质低。

13、3、液压系统往复过程中，回程会从模具及尾气管线吸入气体以保持挤压活塞两侧压力平衡。吸入的气体，尤其是潮湿空气中的水蒸气进入结晶缸体后会迅速凝结附着于各机械滑动面，造成密封部件过早磨损，寿命降低，缩短维保周期。

14、4、周期性开阀注液导致尾气也是间歇性排放，尾气管线压力不稳定不连续，不利尾气回收捕集。即便尾气不回收，尾气管线由高压恢复至常压后，内外温差也会导致尾气管线压力继续下降，加之油缸回程产生的负压，尾气管线会吸入更多潮湿空气，致使管线挂冰，尤其是结晶缸体筛网挂冰后，进一步降低减压排气性能，延长生产节拍，生产效率下降。

15、5、储罐内压力因lco2源源不断被排出，短时间内并不能依靠自身挥发实现压力平衡。故而，从储罐容量90%连续生产至25%，储罐压降会超过30%以上。由此带来两个问题：首先，干冰生产时开阀节拍是固定的，靠自身压力输送过来的lco2会因压力下降导致流量下降，单位节拍内lco2注入量减小，导致生产效率下降，同时干冰颗粒密度降低，密度一致性差，品质下降。

16、综上，传统干冰颗粒机适合归类到通用液压设备范畴，而非基于热力学精密设计的过程装备。

17、传统冷链用干冰的生产有造粒→压块→包装，三道核心工序。包装工序速度较快，高速枕式包装机包装速度高达每分钟上百片，甚至数百片，包装环节不是干冰生产整体流程的瓶颈。除了造粒工序，压块工序总体生产环节的瓶颈。

18、传统压块机需要三套液压缸来实现整个压块过程，即60-90吨压力的主油缸，实现颗粒干冰压制成块状；横推缸实现上料和干冰块的推出；下顶缸将压制好的干冰块从模具里顶出来，横推缸再次工进上料时，料斗前挡板将干冰块推出。

19、抽屉式上料装置，结构复杂，易变形、易损毁，效率低。

20、下顶缸将压制好的干冰块顶出，横推缸再次送料时，料斗前挡板将干冰块推出至出料坡道进入理料线。此后下顶缸回程，下模载料空间腾出干冰颗粒落入。完成一次循环工序。

21、从以上过程不难看出，全程单线程工序，多且长。核心压制工序仍是“上进料，上出料”，物料流转不合理。此外上料工序也就是横推缸料斗工进一般为两次，否则下模前部投料量不能保证，导致前部干冰块密度低，品质低，产品稳定性、一致性差。

22、除此之外，传统干冰生产机构占地面积大。

23、按每小时2吨产能，最紧凑布置两台颗粒机，一台压块机，一条理料线，一台包装机组成生产线，总体占地面积需要7米×8米，考虑维保空间，至少约60-80平米占地面积。

24、众所周知，干冰温度为-78℃。工序设备布局不够紧凑，意味着干冰流转路径长，低温物料暴露在室温下时间久。由此带来一系列的问题，比如大量冷凝水造成金属部件锈蚀、电气部件老化、易造成短路；干冰升华造成的生产现场二氧化碳浓度高，需提高排风换气等级及设备投资；更为显而易见的是升华直接造成产品重量损失。这也是传统干冰生产方式消耗了1吨液体二氧化碳很难产出400公斤商品干冰的重要原因。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是提供一种干冰粉化器，以解决背景技术中提到的问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

3、一种冰粉化器，包括上下依次相连的顶部结构、上部侧壁和下部侧壁；

4、上部侧壁为上大下小的中心轴对称结构；

5、下部侧壁为一个圆柱侧面；

6、顶部结构处设置有电机以及通气孔，通气孔连通于粉化器排气管道；电机连接于一根竖直的转杆，转杆位于上部侧壁以及下部侧壁的中心轴位置；

7、转杆在下部侧壁处连接有用于推进的螺纹片；

8、上部侧壁顶端开设有开口，开口处连接有一个用于输入液态二氧化碳的切向输入管道，切向输入管道的端部嵌入于上部侧壁内并与上部侧壁的内壁相切。

9、优选的，上部侧壁和下部侧壁之间通过过渡侧壁连接，过渡侧壁为上大下小的圆台侧壁。

10、优选的，螺纹片顶端延伸至过渡侧壁的顶端内侧。

11、优选的，切向输入管道倾斜向下延伸。

12、优选的，切向输入管道与水平面的夹角在0~20°之间。

13、优选的，切向输入管道的端部为一个斜切形成的钢笔头状的尖端导向结构。

14、优选的，上部侧壁从上往下延伸的曲线弧度逐渐增大。

15、优选的，粉化器排气管道连通至预冷器。

16、优选的，顶部结构的通气孔处设置有不锈钢烧结网。

17、本实用新型相对于现有技术的优点在于:

18、液态二氧化碳物料进入粉化器后，将沿粉化器内壁旋流，在过程中蒸发气体从而放热降温变为粉体，粉体最终进入推进所用蛟龙叶片（螺纹片）粉体收集区域。伺服驱动的蛟龙旋转可实现粉化器出口端粉体的密度和对后续流程的投料量的精准控制。气体在流场中心区域向上进入粉化器上段，通过控制排出气体可实现粉化器内部工况的精密控制。尾气可通过管线进入预冷器作冷量回收。本实用新型相比传统干冰颗粒机直接将lco2注入结晶缸体的方法，可将减压过程中粉体自身的碰撞以及与容器的碰撞摩擦汽化损失降到最低，大幅提高干冰固体收率。