一種自復(fù)疊制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于混合工質(zhì)制冷領(lǐng)域，具體涉及一種自復(fù)疊制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)的汽油中含有更多的輕烴組分，具有很強(qiáng)的發(fā)揮性，容易造成大范圍內(nèi)的大氣污染，同時(shí)其能源損耗也比較驚人。研宄表明，汽油從油庫(kù)出發(fā)，經(jīng)過(guò)各種中間儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，最終到消費(fèi)者的汽油箱中時(shí)，每噸汽油損耗4.4kgο 2013年我國(guó)石油消費(fèi)量超過(guò)5億噸，燃料消耗量2.64噸，其中，汽油產(chǎn)量超過(guò)I億噸，排放油氣約6億m3,相當(dāng)于汽油損失40多萬(wàn)噸，即一個(gè)中等油田和煉油廠的采煉量。除了石油化工企業(yè)外，國(guó)內(nèi)其他行業(yè)，諸如:電子產(chǎn)品制造業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、鋼鐵工業(yè)和民用工業(yè)(各種涂料和發(fā)泡材料等)，也會(huì)在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的VOC (揮發(fā)性有機(jī)物氣體)。這類(lèi)VOC具有機(jī)物蒸氣濃度低、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，冷凝法對(duì)復(fù)雜組分的回收有技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，因此，除了已經(jīng)形成市場(chǎng)的燃料等油氣回收業(yè)務(wù)夕卜，在其它行業(yè)中拓展VOC回收業(yè)務(wù)不但對(duì)生產(chǎn)VOC回收設(shè)備的企業(yè)提供了產(chǎn)業(yè)升級(jí)和更大的市場(chǎng)空間，也為這些污染產(chǎn)業(yè)的節(jié)能增效、減少污染和改善勞動(dòng)環(huán)境做出重要貢獻(xiàn)。
[0003]目前常見(jiàn)的冷凝法油氣回收裝置采用的是復(fù)疊制冷，高溫制冷部分和低溫制冷部分獨(dú)自循環(huán)，需要2臺(tái)制冷壓縮機(jī)；啟動(dòng)時(shí)需先啟動(dòng)高溫部分，然后延遲啟動(dòng)低溫部分，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)范圍比較小，不利于變工況運(yùn)行等因素不利于油氣回收裝置的全自動(dòng)化運(yùn)行。因此開(kāi)發(fā)出一種啟動(dòng)時(shí)間短、工藝流程簡(jiǎn)單、更適應(yīng)變工況運(yùn)行、更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的制冷工藝具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有較高制冷效率和穩(wěn)定性的自復(fù)疊制冷系統(tǒng)。
[0005]基于上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、風(fēng)冷冷凝器、水冷冷凝器和精餾塔；壓縮機(jī)的出口與風(fēng)冷冷凝器的熱流管路進(jìn)口相連通，風(fēng)冷冷凝器的熱流管路出口與精餾塔底部的再沸器相連接，再沸器上連接有水冷冷凝器，水冷冷凝器的熱流管路出口連接在精餾塔上；精餾塔塔頂?shù)臍怏w出口管路上連接有冷凝蒸發(fā)器，精餾塔底部的液體出口管上連接有節(jié)流閥A，節(jié)流閥A上連接有兩路支管，一路支管穿過(guò)精餾塔塔頂后與冷凝蒸發(fā)器相連接，另一路支管直接與冷凝蒸發(fā)器的冷流管路進(jìn)口相連接。
[0006]進(jìn)一步地，冷凝蒸發(fā)器的熱流管路出口經(jīng)節(jié)流閥B后與低溫蒸發(fā)器的冷流管路進(jìn)口相連接，低溫蒸發(fā)器的冷流管路出口與冷凝蒸發(fā)器的冷流管路的進(jìn)口相連接，實(shí)現(xiàn)制冷劑的循環(huán)。
[0007]進(jìn)一步地，壓縮機(jī)與風(fēng)冷冷凝器之間設(shè)有緩沖罐，緩沖罐上部連接有膨脹罐，膨脹罐頂部連接有節(jié)流閥C，節(jié)流閥C的出口與壓縮機(jī)的進(jìn)口相連接。設(shè)備啟動(dòng)初期，低溫制冷劑呈氣態(tài)時(shí)引起系統(tǒng)超壓，緩沖罐和膨脹容器的設(shè)置，增大了系統(tǒng)內(nèi)部的容積，使系統(tǒng)內(nèi)壓力得到緩解。
[0008]進(jìn)一步地，節(jié)流閥A上連接的兩路支管上均設(shè)有高低溫冷量調(diào)節(jié)閥。由于冬季和夏季環(huán)境溫度的變化，會(huì)引起管路內(nèi)的溫度變化，影響工況質(zhì)量，設(shè)有高低溫冷量調(diào)節(jié)閥可以避免這一影響。
[0009]進(jìn)一步地，精餾塔塔頂?shù)臍怏w出口管和塔底的液體出口管上均連接有制冷劑補(bǔ)充管。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，制冷劑會(huì)有一定的泄露損失?；旌瞎べ|(zhì)泄漏后不能像單工質(zhì)循環(huán)那樣直接補(bǔ)充制冷劑，而需要將混合工質(zhì)放空后按照比例灌注制冷劑，這樣造成工質(zhì)的浪費(fèi)，設(shè)有制冷劑補(bǔ)充管可以及時(shí)方便補(bǔ)充制冷劑。
[0010]進(jìn)一步地，精餾塔塔頂?shù)臍怏w出口管路還通過(guò)快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥與膨脹罐底部相連接。設(shè)備啟動(dòng)初期，由于低溫制冷劑還沒(méi)有完全冷凝為液體，節(jié)流后產(chǎn)生的冷量小，影響了系統(tǒng)降溫的速度。通過(guò)快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥，低溫制冷劑經(jīng)膨脹容器后的節(jié)流閥制取更多的冷量，從而使低溫制冷劑能夠快速液化。
[0011]常見(jiàn)的冷凝法油氣回收裝置采用的是復(fù)疊制冷，高溫制冷部分和低溫制冷部分獨(dú)自循環(huán)，需要2臺(tái)制冷壓縮機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用混合工質(zhì)R134a/R23 (1，1，1,2-四氟乙烷/三氟甲烷)作為制冷劑，利用氣液分離裝置將不同沸點(diǎn)的組分分開(kāi)，再經(jīng)過(guò)節(jié)流以及高低溫制冷劑之間的相互換熱，只需要I臺(tái)制冷壓縮機(jī)，即可獲得較低的制冷溫度；高低溫循環(huán)同時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間短。
[0012]傳統(tǒng)自復(fù)疊循環(huán)的氣液分離器在分離方式上采用等溫等壓下的平衡閃蒸方式，這種分離方式不能將高沸點(diǎn)組分全部分離出來(lái)，其分離效果取決于在定溫定壓下混合工質(zhì)氣液相平衡特性，由于氣液分離器分離效率低，會(huì)影響低溫蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了精餾塔，并使用了再沸器，使得精餾塔底部相當(dāng)于制冷劑儲(chǔ)液罐，帶精餾的自復(fù)疊制冷改善了普通自復(fù)疊制冷分離效率低的問(wèn)題，可以大大提高分離效果，使得系統(tǒng)制冷效率和穩(wěn)定性得到了提高，該工藝流程簡(jiǎn)單，更適應(yīng)變工況運(yùn)行，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的示意圖；
[0014]圖中:1、壓縮機(jī)，2、緩沖罐，3、風(fēng)冷冷凝器，4、水冷冷凝器，5、精餾塔，6、節(jié)流閥，7、R134a制冷劑補(bǔ)充管，8、R23制冷劑補(bǔ)充管，9、冷凝蒸發(fā)器，10、節(jié)流閥，11、低溫蒸發(fā)器，12、混合器，13、14、高低溫冷量調(diào)節(jié)閥，15、節(jié)流閥，16、快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥，17、膨脹罐，18、旁通閥。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]一種自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，如圖1所示，包括壓縮機(jī)1、風(fēng)冷冷凝器3、水冷冷凝器4和精餾塔5 ;壓縮機(jī)I的出口通過(guò)緩沖罐2與風(fēng)冷冷凝器3的熱流管路進(jìn)口相連通，風(fēng)冷冷凝器3的熱流管路出口與精餾塔5底部的再沸器相連接，再沸器上連接有水冷冷凝器4，水冷冷凝器4的熱流管路出口連接在精餾塔5上。
[0017]緩沖罐2上部連接有膨脹罐17，膨脹罐17頂部連接有節(jié)流閥C15，節(jié)流閥C15的出口與壓縮機(jī)I的進(jìn)口相連接。
[0018]精餾塔5塔頂?shù)臍怏w出口管路上連接有冷凝蒸發(fā)器9，精餾塔5底部的液體出口管上并聯(lián)連接有節(jié)流閥A6和R134a制冷劑補(bǔ)充管7，節(jié)流閥A6上連接有兩路支管，第一路支管穿過(guò)精餾塔5塔頂后進(jìn)入混合器12，混合器12與冷凝蒸發(fā)器9相連接，第二路支管通過(guò)混合器12直接與冷凝蒸發(fā)器9的冷流管路進(jìn)口相連接，兩路支管上連接有高低溫冷量調(diào)節(jié)閥13、14。精餾塔5塔頂?shù)臍怏w出口管路還通過(guò)快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥16與膨脹罐17底部相連接。精餾塔5塔頂?shù)臍怏w出口管上還連接有R23制冷劑補(bǔ)充管8。
[0019]冷凝蒸發(fā)器9的熱流管路出口經(jīng)節(jié)流閥BlO后與低溫蒸發(fā)器11的冷流管路進(jìn)口相連接，低溫蒸發(fā)器11的冷流管路出口與冷凝蒸發(fā)器9的冷流管路的進(jìn)口相連接。
[0020]本實(shí)用新型的工作過(guò)程為:
[0021]I)當(dāng)從壓縮機(jī)I排出的氣態(tài)混合工質(zhì)R134a/R23 (1.8 MPa,約100°C )經(jīng)緩沖罐2緩沖后進(jìn)入風(fēng)冷冷凝器3和水冷冷凝器4降溫至40°C，大部分高沸點(diǎn)R134a冷凝成液體，氣液兩相混合工質(zhì)進(jìn)入精餾塔5。從壓縮機(jī)I出來(lái)的氣態(tài)混合工質(zhì)，經(jīng)過(guò)緩沖罐2緩沖后，如果壓力接近壓縮機(jī)I設(shè)定的超壓保護(hù)壓力，則部分氣體通過(guò)旁通閥18進(jìn)入膨脹罐17，經(jīng)節(jié)流閥15回到壓縮機(jī)I進(jìn)口，達(dá)到控制壓縮機(jī)I排氣壓力的目的，使設(shè)備啟動(dòng)時(shí)不會(huì)頻繁停機(jī)，同時(shí)降低了壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度。啟動(dòng)時(shí)將快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥16開(kāi)啟，將低溫工質(zhì)節(jié)流后返回壓縮機(jī)1，相當(dāng)于低溫循環(huán)沒(méi)有啟動(dòng)。這樣在開(kāi)始形成高溫循環(huán)后，再逐步關(guān)閉快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥16，形成低溫循環(huán)，可以加快啟動(dòng)時(shí)間。
[0022]2)在精餾塔5中，混合工質(zhì)經(jīng)熱質(zhì)交換分離成高沸點(diǎn)組分和低沸點(diǎn)組分兩個(gè)部分。精餾塔5底部的高沸點(diǎn)組分進(jìn)入液體出口管，經(jīng)節(jié)流閥A6降壓降溫，一部分沿第一支管進(jìn)入精餾塔頂部，使管外的低沸點(diǎn)制冷劑部分冷凝成為液體，作為精餾塔的回流液，一部分沿第二支管直接進(jìn)入混合器12。精餾塔5的塔底再沸器以風(fēng)冷冷凝器3和水冷冷凝器4之間的部分氣體作為熱源。
[0023]3)經(jīng)精餾塔5頂部排出的低沸點(diǎn)制冷劑(R23含量98%以上)蒸氣，在冷凝蒸發(fā)器9中被冷凝為液體，進(jìn)入節(jié)流閥10降壓降溫，然后進(jìn)入低溫蒸發(fā)器11吸熱蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為-80 °C，提供低溫冷量約11 kW0
[0024]4)來(lái)自低溫蒸發(fā)器11的低沸點(diǎn)制冷劑和來(lái)自第二支管的高沸點(diǎn)制冷劑在混合器12中混合后，進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器9，然后去往預(yù)冷單元。
[0025]5)來(lái)自預(yù)冷單元的混合制冷劑回到壓縮機(jī)1，完成制冷循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮機(jī)、風(fēng)冷冷凝器、水冷冷凝器和精餾塔；壓縮機(jī)的出口與風(fēng)冷冷凝器的熱流管路進(jìn)口相連通，風(fēng)冷冷凝器的熱流管路出口與精餾塔底部的再沸器相連接，再沸器上連接有水冷冷凝器，水冷冷凝器的熱流管路出口連接在精餾塔上；精餾塔塔頂?shù)臍怏w出口管路上連接有冷凝蒸發(fā)器，精餾塔底部的液體出口管上連接有節(jié)流閥A，節(jié)流閥A上連接有兩路支管，一路支管穿過(guò)精餾塔塔頂后與冷凝蒸發(fā)器相連接，另一路支管直接與冷凝蒸發(fā)器的冷流管路進(jìn)口相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，其特征在于，冷凝蒸發(fā)器的熱流管路出口經(jīng)節(jié)流閥B后與低溫蒸發(fā)器的冷流管路進(jìn)口相連接，低溫蒸發(fā)器的冷流管路出口與冷凝蒸發(fā)器的冷流管路的進(jìn)口相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，其特征在于，壓縮機(jī)與風(fēng)冷冷凝器之間設(shè)有緩沖罐，緩沖罐上部連接有膨脹罐，膨脹罐頂部連接有節(jié)流閥C，節(jié)流閥C的出口與壓縮機(jī)的進(jìn)口相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，其特征在于，節(jié)流閥A上連接的兩路支管上均設(shè)有高低溫冷量調(diào)節(jié)閥。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，其特征在于，精餾塔塔頂?shù)臍怏w出口管和塔底的液體出口管上均連接有制冷劑補(bǔ)充管。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，其特征在于，精餾塔塔頂?shù)臍怏w出口管路還通過(guò)快速啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥與膨脹罐底部相連接。
【專(zhuān)利摘要】一種自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，屬于混合工質(zhì)制冷領(lǐng)域，包括壓縮機(jī)、風(fēng)冷冷凝器、水冷冷凝器和精餾塔；壓縮機(jī)的出口與風(fēng)冷冷凝器的熱流管路進(jìn)口相連通，風(fēng)冷冷凝器的熱流管路出口與精餾塔底部的再沸器相連接，再沸器上連接有水冷冷凝器，水冷冷凝器的熱流管路出口連接在精餾塔上；精餾塔塔頂?shù)臍怏w出口管路上連接有冷凝蒸發(fā)器，精餾塔底部的液體出口管上連接有節(jié)流閥，節(jié)流閥上連接有兩路支管，一路支管穿過(guò)精餾塔塔頂后與冷凝蒸發(fā)器相連接，另一路支管直接與冷凝蒸發(fā)器的冷流管路進(jìn)口相連接。本實(shí)用新型提供的自復(fù)疊制冷系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)單，更適應(yīng)變工況運(yùn)行，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
【IPC分類(lèi)】F25B7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204718172
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520370805
【發(fā)明人】丁利群, 楊長(zhǎng)青, 孫書(shū)培, 劉洹林
【申請(qǐng)人】開(kāi)封賽普空分集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日