一种用于工业CO2液化装置的冷源系统的制作方法

本技术属于制冷及工业气体回收液化领域，涉及一种用于工业co2液化装置的冷源系统，特别适用于工业排放的co2捕捉，压缩和液化储存。

背景技术：

1、在工业气体液化，尤其工业co2压缩，液化领域中现有技术的制冷系统，俗称“冰机”，通常使用氨，氟利昂或丙烷等工质作为制冷剂，通过把制冷系统冷凝器液化的工质在需要冷源的换热器(一般为液化器，塔顶冷凝器和过冷器)中降压蒸发，带走原料co2气体的显热和凝结潜热。这样的系统需要控制每个换热器的液位，避免制冷压缩机吸气带液；且每个换热器都需要专门的回油装置，保证进入到换热器的制冷系统的冷冻油可以稳定的回到制冷压缩机。

2、现有技术的不足是：

3、1、制冷压缩机的冷冻油进入到系统中，随着制冷工质进入到工艺换热器中，由于换热器的温度较低，使得从换热器中取油变得困难。冷冻油极易留在换热器中，随着冷冻油积存量的增多，会导致换热器的效率和能力下降；且时间越长，下降得越严重。

4、2、对于一些与冷冻油互溶的制冷工质，比如氟利昂等，从换热器取油的过程中，取出大量未蒸发的制冷剂液体，这些液体和冷冻油一起回到制冷压缩机吸气管路，会影响制冷压缩机的运行安全和导致制冷压缩机有效能力下降。

5、3、制冷工质从机房依靠压差送到室外的用冷换热器，通常距离远，高差大(尤其精馏塔顶冷凝器)，这会导致：一是制冷系统高压升高，制冷压缩机功耗增加；二是吸气管路压力损失大，使得制冷压缩机吸气压力降低，制冷压缩机效率(cop)下降。

6、4、从各个工艺换热器蒸发后回到制冷压缩机吸气管路的制冷工质要保证是气体状态，因为制冷压缩机不能吸液运行，所以必须严格控制各个换热器的液位。这样使得各个换热器配置了复杂的液位传感器，电动供液阀门和控制装置，并且液位不易控制稳定。所以操作时常常会使制冷工质的液位控制得很低，这样会限制换热器的换热能力，使得co2原料气出口温度达不到设定值，co2工艺压缩机排气压力和温度升高，能耗增加。甚至在调试和运行时，换热器液位控制不稳，制冷系统回液，导致制冷压缩机液击损坏。

7、如何给工业co2回收，液化系统提供一个高效率，操作简单的冷源系统，是本领域的一个技术关键问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种用于工业co2液化装置的冷源系统，该系统运行稳定，效率高，且操作简单。

2、为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

3、一种用于工业co2液化装置的冷源系统，包括压缩机冷源系统、载冷撬块系统和用冷设备系统；所述载冷撬块系统包括自带气分板壳式co2冷凝蒸发器，co2储液桶和co2屏蔽泵，所述压缩机冷源系统与自带气分板壳式co2冷凝蒸发器壳侧入口相连，自带气分板壳式co2冷凝蒸发器的板侧入口通过气体管路连接到co2储液桶的气体出口上，自带气分板壳式co2冷凝蒸发器的板侧出口通过液体管路连接到co2储液桶的液体入口上，co2储液桶的液体出口通过co2屏蔽泵与用冷设备系统连接。

4、所述压缩机冷源系统包括螺杆压缩机、油气分离器、冷凝器和贮液器；所述螺杆压缩机的排气接口通过排气管路与油气分离器进口连接，油气分离器的冷冻油出口通过冷冻油管路和油冷却器与螺杆压缩机的回油口连接；油分离器的气侧出口与冷凝器入口连接，冷凝器出液口与贮液器入口连接，贮液器出口连接液体管路，并分为两路：一路通过经济器膨胀阀连接到经济器的冷侧入口，经由冷侧出口回到螺杆压缩机的经济器接口；另一路经由经济器的热侧进口、热侧出口和供液电动阀，从自带气分板壳式co2冷凝蒸发器的壳侧入口进入到自带气分板壳式co2冷凝蒸发器的壳侧空间；自带气分板壳式co2冷凝蒸发器的壳侧出口通过吸气管路连接到压缩机的吸气接口；自带气分板壳式co2冷凝蒸发器的放油口通过回油管路连接到螺杆压缩机的吸气管路上。

5、所述用冷设备系统包括过冷器、液化器和塔顶冷凝器，co2储液桶的液体出口通过co2屏蔽泵12分别与过冷器、液化器和塔顶冷凝器连接。

6、自带气分板壳式co2冷凝蒸发器包括壳体，所述壳体内设置板束，壳体内板束的上方设置丝网除沫器组件，该组件与部分壳体形成一个腔体，与壳侧出口连通，该腔体通过丝网除沫器组件与壳体内板束所在的腔体相连通。

7、所述丝网除沫器组件由倒v型的丝网除沫器和焊接在丝网除沫器两端的两块扇形薄钢板组成；所述薄钢板与部分壳体连接，使丝网除沫器组件2与部分壳体形成一个腔体。

8、所述自带气分板壳式co2冷凝蒸发器中co2在换热器的板侧液化，冷源在壳侧蒸发。

9、所述自带气分板壳式co2冷凝蒸发器由管壳式co2冷凝蒸发器或者板式co2冷凝蒸发器替换，当为管壳式co2冷凝蒸发器时，所述压缩机冷源系统与管壳式co2冷凝蒸发器壳侧入口相连，管壳式co2冷凝蒸发器的管侧入口通过气体管路连接到co2储液桶的气体出口上，管壳式co2冷凝蒸发器的管侧出口通过液体管路连接到co2储液桶的液体入口上，co2储液桶的液体出口通过co2屏蔽泵与用冷设备系统连接；当为板式co2冷凝蒸发器时，所述压缩机冷源系统与板式co2冷凝蒸发器冷侧入口相连，板式co2冷凝蒸发器时的热侧入口通过气体管路连接到co2储液桶的气体出口上，板式co2冷凝蒸发器的热侧出口通过液体管路连接到co2储液桶的液体入口上，co2储液桶的液体出口通过co2屏蔽泵与用冷设备系统连接。

10、所述co2储液桶的液体出口通过液体管路、co2屏蔽泵后分别连接到：过冷器流量控制阀，进入到过冷器；液化器流量调节阀，进入到液化器，和塔顶冷凝器流量调节阀，进入到塔顶冷凝器。

11、所述过冷器、液化器和塔顶冷凝器的出口汇合后经由气液两相流体管路连接到co2储液桶的气液入口。

12、所述螺杆压缩机为单机双级螺杆压缩机或双机双级螺杆压缩机，也可以是单级螺杆压缩机带经济器形式；压缩机数量可以是1台或多台，可以是变频或定频。

13、所述自带气分板壳式co2冷凝蒸发器的壳侧根据制冷工质类型设置回油接口。

14、所述油冷却器为虹吸式工质冷却、空气冷却或水冷却；所述经济器为干式蒸发、满液蒸发或中冷闪发罐。

15、所述冷凝器为蒸发式冷凝器、水冷冷凝器或风冷冷凝器。

16、所述过冷器，液化器，和塔顶冷凝器为板壳式、管壳式或者板式，优选为板壳式。

17、所述的co2屏蔽泵数量至少为一台。

18、还可以由上述若干个冷源系统为co2液化装置提供冷源。

19、用冷设备包括但不限于过冷器，液化器和塔顶冷凝器。

20、本实用新型的有益效果是：

21、1、由于泵供co2液体不含冷冻油，用它来冷却原料混合气，解决了co2液化器，co2精馏塔塔顶冷凝器，co2过冷器的冷侧回油难问题；

22、2、由于上述3台换热器冷侧不含冷冻油，解决了换热器内积存冷冻油使换热器效率和能力随着运行时间逐渐下降的问题；

23、3、co2作为载冷剂，具有单位容积制冷量大，传热性能好，表面张力小等物性优势，提高了整个冷源系统的效率；

24、4、co2作为载冷剂，把作为制冷剂的氨或者氟利昂等工质限制在制冷压缩机房内，极大程度的降低了氨或者氟利昂等工质的充注量，并且更为安全和环保；大大降低了co2液化器，co2精馏塔塔顶冷凝器，co2过冷器冷侧控制难度，实现了系统控制简单且运行稳定。