一种空气能液氮连续充装系统及方法与流程

1.本发明属于液氮充装技术领域，具体涉及一种空气能液氮连续充装系统及方法。


背景技术：

2.深冷空气分离装置所产液氮一般储存在常压液氮罐中，其设计压力较低一般为20kpa，运行压力更低。因而液氮外销时，为了加快对槽车的液氮充装速度，一般采用加压泵对液氮加压，需要电力驱动，并且加压泵投入工作前需要预冷或长期保冷，液氮损失较大。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种空气能液氮连续充装系统，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种空气能液氮连续充装系统，包括常压液氮储罐、压力液氮罐、空气能增压器和plc控制台，所述常压液氮储罐的出液口通过液氮供给管路与压力液氮罐的进液口连接，所述压力液氮罐通过液氮增压管路与空气能增压器连接，所述液氮增压管路上设有空气能增压器自动阀，所述压力液氮罐的出液口端设有用于检测压力液氮罐压力的压力计，所述压力液氮罐的出液口通过液氮充装管路连接槽车，所述空气能增压器自动阀和压力计与plc控制台电连接。
5.进一步的，所述压力液氮罐有多台，多台所述压力液氮罐并联布置。
6.进一步的，所述压力液氮罐上连接有降压放空管路，所述降压放空管路上设有压力液罐降压放空阀，且该压力液罐降压放空阀与plc控制台电连接。
7.进一步的，所述压力液氮罐上设有液位计，所述液位计与plc控制台电连接。
8.进一步的，所述液氮供给管路上依次设有常压液氮储罐出口阀、压力液氮罐入口止回阀、压力液氮罐入口手动阀和压力液氮罐入口自动阀，所述压力液氮罐入口自动阀与plc控制台电连接。
9.进一步的，所述液氮充装管路上依次设有压力液氮罐出口自动阀、压力液氮罐出口阀和压力液氮罐出口止回阀，所述压力液氮罐出口自动阀与plc控制台电连接。
10.进一步的，所述液氮充装管路上靠近槽车处设有拉断阀。
11.进一步的，所述液氮供给管路和液氮充装管路上均设有安全排放阀。
12.另外，本发明还提供了一种空气能液氮连续充装方法，采用上述空气能液氮连续充装系统，具体过程如下：1)向压力液氮罐注入液氮过程开启液氮供给管路上设置的控制阀门，同时关闭液氮充装管路上设置的控制阀门以及液氮增压管路上的空气能增压器自动阀，使得常压液氮储罐内液氮缓慢注入压力液氮罐中；2)压力液氮罐内液氮气化备充过程
当压力液氮罐注入的液氮达到设定值时，关闭液氮供给管路上设置的控制阀门，同时开启液氮增压管路上的空气能增压器自动阀，通过空气能增压器吸收空气中热量使部分液氮气化，使得压力液氮罐内压力增加；3)压力液氮罐向槽车充装液氮过程当压力液氮罐内压力达到设定值时，关闭液氮增压管路上的空气能增压器自动阀，开启液氮充装管路上设置的控制阀门，压力液氮罐向槽车充装液氮；当压力液氮罐内液氮剩余量达到最低设定值时，关闭液氮充装管路上设置的控制阀门，并对压力液氮罐进行降压至初始设定值后，重复上述向压力液氮罐注入液氮过程。
13.进一步的，所述压力液氮罐采用多台并联设置，在工作过程中，各压力液氮罐分别处于向压力液氮罐注入液氮、压力液氮罐内液氮气化备充、压力液氮罐向槽车充装液氮的不同工作过程中，通过plc控制台按程序设定各压力液氮罐依次循环工作。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果：(1)本发明提供的这种空气能液氮连续充装系统中对每台压力液氮罐设置空气能增压器，通过吸收空气中热能使部分液氮气化，从而使压力液氮罐压力增加，达到充装槽车的目的，此压力液氮罐增压过程中无动力消耗，大大节省成本。
15.(2)本发明提供的这种空气能液氮连续充装系统采用多台并联压力液氮罐同时工作，充装全过程由plc控制台智能控制，按程序设定压力液氮罐依次循环切换工作状态，实现连续快速充装液氮进槽车，提高工作效率，同时减少液氮损失。
16.以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
17.图1是本发明空气能液氮连续充装系统的结构示意图。
18.附图标记说明：1、常压液氮储罐；2、常压液氮储罐出口阀；3、液氮供给管路；4、压力液氮罐入口止回阀；5、压力液氮罐入口手动阀；6、压力液氮罐入口自动阀；7、压力液氮罐；8、空气能增压器自动阀；9、空气能增压器；10、液氮增压管路；11、压力计；12、液氮充装管路；13、压力液氮罐出口自动阀；14、压力液氮罐出口阀；15、压力液氮罐出口止回阀；16、拉断阀；17、槽车；18、安全排放阀；19、液位计；20、降压放空管路；21、压力液罐降压放空阀；22、plc控制台。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
22.如图1所示，本实施例提供了一种空气能液氮连续充装系统，包括常压液氮储罐1、压力液氮罐7、空气能增压器9和plc控制台22，所述常压液氮储罐1的出液口通过液氮供给管路3与压力液氮罐7的进液口连接，所述压力液氮罐7通过液氮增压管路10与空气能增压器9连接，所述液氮增压管路10上设有空气能增压器自动阀8，所述压力液氮罐7的出液口端设有用于检测压力液氮罐压力的压力计11，所述压力液氮罐7的出液口通过液氮充装管路12连接槽车17，所述空气能增压器自动阀8和压力计11与plc控制台22电连接。在本实施例中，常压液氮储罐1先通过液氮供给管路3向压力液氮罐7中注入液氮，液氮注入完成后，空气能增压器9通过液氮增压管路10对压力液氮罐7内的液氮进行增压，在此增压过程中，通过压力计11实时检测压力液氮罐7压力，待压力液氮罐7压力具备向槽车17快速充装液氮能力时，停止压力液氮罐7的增压过程，同时通过液氮充装管路12将液氮充装进槽车17；本实施例提供的这种空气能液氮连续充装系统对压力液氮罐7设置空气能增压器9，通过吸收空气中热能使部分液氮气化，从而使压力液氮罐7压力增加，达到充装槽车17的目的，此压力液氮罐7增压过程中无动力消耗，大大节省成本。
23.优化的实施方式，所述压力液氮罐7设计多台，多台所述压力液氮罐7并联布置，各压力液氮罐7处于注入液氮、气化备充、充装槽车等不同工作状态，并联的多台压力液氮罐7可以按程序设定自动切换工作状态，实现连续快速充装液氮进槽车17，大大提高充装效率。
24.可选的实施方式，所述压力液氮罐7上连接有降压放空管路20，所述降压放空管路20上设有压力液罐降压放空阀21，且该压力液罐降压放空阀21与plc控制台22电连接。当压力液氮罐7内液氮剩余量不足，需要再次注入液氮时，plc控制台22控制降压放空管路20上的压力液罐降压放空阀21开启，对压力液氮罐7进行放空排气，以降低压力液氮罐7压力，从而使得常压液氮储罐1内液氮能顺利注入到压力液氮罐7中。
25.进一步的，所述压力液氮罐7上设有液位计19，所述液位计19与plc控制台22电连接；在液氮充装过程中通过液位计19实时检测压力液氮罐7内液氮量，并依据此检测数据联锁控制压力液氮罐7中液氮的注入和输出，以控制液氮充装量。
26.可选的实施方式，为了有效控制常压液氮储罐1向压力液氮罐7注入液氮过程，所述液氮供给管路3上依次设有常压液氮储罐出口阀2、压力液氮罐入口止回阀4、压力液氮罐入口手动阀5和压力液氮罐入口自动阀6，所述压力液氮罐入口自动阀6与plc控制台22电连接；其中，压力液氮罐入口止回阀4用于防止液氮倒流，压力液氮罐入口手动阀5正常工作时处于常开状态，当压力液氮罐入口自动阀6需要检修维护时关闭。同样，为了有效控制压力液氮罐7充装槽车17，所述液氮充装管路12上依次设有压力液氮罐出口自动阀13、压力液氮罐出口阀14和压力液氮罐出口止回阀15，所述压力液氮罐出口自动阀13与plc控制台22电连接；其中，压力液氮罐出口止回阀15同样起到防止液氮倒流作用。
27.优选的，所述液氮充装管路12上靠近槽车处设有拉断阀16，用于防止槽车17误操作损坏管路造成泄露。
28.优选的，所述液氮供给管路3和液氮充装管路12上均设有安全排放阀18，管路超压时通过开启安全排放阀18放空以保护充装装置。
29.本实施例以常压液氮储罐出口连接并联的多台压力液氮罐为例，具体说明采用本实施例的空气能液氮连续充装系统进行空气能液氮连续充装的具体过程如下：(1)向压力液氮罐注入液氮过程开启常压液氮储罐出口阀2，液氮由常压液氮储罐1流出，同时开启液氮供给管路3上设置的控制阀门（即压力液氮罐入口止回阀4、压力液氮罐入口手动阀5和压力液氮罐入口自动阀6），同时关闭液氮充装管路12上设置的控制阀门（即压力液氮罐出口自动阀13、压力液氮罐出口阀14和压力液氮罐出口止回阀15）以及液氮增压管路10上的空气能增压器自动阀8，使得常压液氮储罐1内液氮缓慢注入压力液氮罐7中。
30.(2)压力液氮罐内液氮气化备充过程当压力液氮罐7注入的液氮达到设定值（通过压力液氮罐7上的液位计19检测判定）时，关闭液氮供给管路3上设置的控制阀门（即压力液氮罐入口止回阀4、压力液氮罐入口手动阀5和压力液氮罐入口自动阀6），液氮充装管路12上的控制阀门（即压力液氮罐出口自动阀13、压力液氮罐出口阀14、压力液氮罐出口止回阀15）仍处于关闭状态，同时开启液氮增压管路10上的空气能增压器自动阀8，通过空气能增压器9吸收空气中热量使部分液氮气化，使得压力液氮罐7内压力增加。
31.(3)压力液氮罐向槽车充装液氮过程通过压力计11检测压力液氮罐7内压力达到设定值时，关闭液氮增压管路10上的空气能增压器自动阀8，此时压力液氮罐7具备向槽车17快速充装液氮能力，开启液氮充装管路12上设置的控制阀门（即压力液氮罐出口自动阀13、压力液氮罐出口阀14和压力液氮罐出口止回阀15），压力液氮罐7向槽车17充装液氮。
32.液氮充装过程中靠压力氮罐7上液位计19检测参数，控制压力液氮罐出口自动阀13的开启和关闭，以控制液氮充装量。当压力液氮罐7内液氮剩余量达到最低设定值时，关闭压力液氮罐出口自动阀13，并开启降压放空管路20上的压力液罐降压放空阀21，以降低压力液氮罐7压力至增压前的初始设定值后，重复上述向压力液氮罐7注入液氮过程。
33.对于并联的多台压力液氮罐7，在工作过程中，各压力液氮罐7分别处于上述向压力液氮罐注入液氮、压力液氮罐内液氮气化备充、压力液氮罐向槽车充装液氮的不同工作过程中，通过plc控制台22按程序设定各压力液氮罐7依次循环工作，实现连续充装液氮进槽车17。
34.以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。