工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，包括設(shè)有冷卻塔的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和低溫液體輸送系統(tǒng)，在兩所述系統(tǒng)之間連接有換熱器進行熱量交換；所述換熱器包括裝有冷卻水的筒體并通過進、出水管與所述冷卻塔并聯(lián)；所述換熱器還通過進、出液管并聯(lián)在所述低溫液體輸送系統(tǒng)的低溫貯罐與汽化器之間，所述進、出液管之間是盤旋的循環(huán)加熱管。使用本發(fā)明節(jié)約了冷卻水降溫、改善汽化器結(jié)冰所需的大量能耗，能保證正常生產(chǎn)，消除安全隱患，并大大降低設(shè)備的運行、維修成本。
【專利說明】
工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)氣體生產(chǎn)，具體地說是涉及工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)氣體的生產(chǎn)中，使用液氧進行氣瓶充裝及管道輸送時，所需溫度為(TC -40°C，如果環(huán)境溫度低于10°C，特別是在冬天時，由于低溫空浴式汽化器的換熱能力有限，汽化器結(jié)冰嚴(yán)重，當(dāng)汽化器出口管低于0°C時會導(dǎo)致停產(chǎn)，常常影響正常生產(chǎn)，并因溫度過低易凍裂輸送管道而存在安全隱患。為解決此問題，一般所采用的方法是用水噴淋和幾臺大排風(fēng)扇吹掃，以增強汽化器冷量的散失，這樣雖有一定效果，但要耗費大量的水和電，能耗高。而在生產(chǎn)氧氣、氬氣、空氣等產(chǎn)品時需要使用大量的空壓機，且均為水冷式，空壓機的壓縮機長期運行，需要較好的冷卻水條件(20°C )，由于負荷過大，循環(huán)水池的冷卻系統(tǒng)的多臺冷卻塔滿足不了降溫需要，而冷卻水溫度較高，特別是夏季冷卻水池溫度高達40°C，導(dǎo)致空壓機運行時溫度偏高，制氧機組運行周期變短，產(chǎn)能下降，能耗上升，輔料、備件使用周期大幅縮短，維修費用上升；在冷卻水溫度過高時，只有加入溫度低的自來水，又增加了水的消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，它不需產(chǎn)生新的能耗就能降低冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻水溫度，并提高進入低溫空浴式汽化器液態(tài)工業(yè)氣體的溫度，汽化器不易結(jié)冰，杜絕低溫輸送管道因凍裂而發(fā)生安全事故。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，包括設(shè)有冷卻塔的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和低溫液體輸送系統(tǒng)，在兩所述系統(tǒng)之間連接有換熱器進行熱量交換；所述換熱器包括裝有冷卻水的筒體并通過進、出水管與所述冷卻塔并聯(lián)；所述換熱器還通過進、出液管并聯(lián)在所述低溫液體輸送系統(tǒng)的低溫貯罐與汽化器之間，所述進、出液管之間是盤旋的循環(huán)加熱管；在所述進、出水管上以及所述冷卻塔與進水管之間的支路上設(shè)有開閉閥，在所進、出液管上以及在與換熱器并聯(lián)的低溫液體輸送管道上設(shè)有開閉閥。
[0005]所為進一步的方案，所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括依次連接的熱水池、熱水栗、冷卻塔、冷水池和冷水栗，以及空壓機組和制氧機組，所述空壓機組和制氧機組相并聯(lián)且連接在所述冷水栗和熱水池之間。
[0006]進一步地，根據(jù)所輸送介質(zhì)的特點，在所述冷卻水管道上所設(shè)的各開閉閥為球閥，在所述低溫液體輸送管道上所設(shè)的各開閉閥為不銹鋼材質(zhì)的低溫截止閥。
[0007]作為對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述循環(huán)加熱管是沿所述換熱器筒體軸向回旋的矩形盤旋管，所述矩形盤旋管通過支撐條與所述筒體固定。通過支撐條固定可提高循環(huán)加熱管的穩(wěn)定性；軸向回旋的矩形盤旋管不需使用彎管機進行大R加工，方便加工，并降低加工成本；而矩形盤旋管也可使低溫介質(zhì)在換熱筒內(nèi)停留較長時間，提高低溫介質(zhì)的換熱效果。
[0008]作為對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述低溫液體輸送管道為不銹鋼管，以耐腐蝕。
[0009]作為對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述進水管和進液管分別位于所述換熱器筒體的兩頭，采用液體逆向流動換熱，逆流換熱，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻，平均溫差大，換熱效果好。
[0010]作為對上述技術(shù)方案的進一步改進，在所述換熱器筒體的頂部設(shè)有排氣閥和觀察孔，排氣閥用于放空筒體內(nèi)氣體，使冷卻水能充滿換熱筒，觀察孔用于觀察換熱筒內(nèi)冷卻水使用情況，冷卻水是否有結(jié)冰現(xiàn)象。
[0011]作為對上述技術(shù)方案的進一步改進，在所述換熱器筒體的底部設(shè)有泄水閥，以便在換熱系統(tǒng)不使用時，把換熱器內(nèi)的冷卻水放掉，防止冷卻水在筒體內(nèi)結(jié)冰。
[0012]本發(fā)明根據(jù)工業(yè)氣體生產(chǎn)時兩系統(tǒng)所需不同能量的特點，構(gòu)思了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的熱量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在低溫儲罐和汽化器之間安裝一個換熱器，并使換熱器與冷卻塔并聯(lián)代替冷卻塔工作，使兩系統(tǒng)各自獲取所需能量，以防止汽化器結(jié)冰緩解結(jié)霜及降低冷卻水使用溫度的問題。制氧機組壓縮機、空壓站空壓機使用后出來的循環(huán)水溫度偏高，利用熱水栗的壓力，經(jīng)換熱器使低溫液體管道吸收循環(huán)水管道的熱量，從而提高低溫液體的溫度，為汽化器降低負荷，創(chuàng)造更好的工作條件，改善汽化器的結(jié)冰現(xiàn)象，獲得冷量后的循環(huán)水，回到冷水池，供壓縮機使用。
[0013]其中，低溫液體的流向:低溫液體儲罐一換熱器一汽化器一用氣單位；
[0014]循環(huán)冷卻水的流向:熱水池一熱水栗一換熱器一冷水池一冷水栗一制氧機(或空壓機)一熱水池。
[0015]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1、利用換熱器使循環(huán)水獲得了冷量，降低了循環(huán)水池冷卻水的溫度，改善了空壓機及制氧機組的運行條件；
[0017]2、利用換熱器使管道內(nèi)的低溫液體獲得了熱量，提高了管道內(nèi)低溫液體的溫度，改善了汽化器的運行條件，改善汽化器結(jié)冰，保證正常生產(chǎn)，消除安全隱患；
[0018]3、節(jié)約了冷卻水降溫、改善汽化器結(jié)冰所需要的大量水、電能耗，并大大降低設(shè)備的運行、維修成本。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的工作流程示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明換熱器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是圖2的A-A剖視圖。
[0022]圖4是圖2中循環(huán)加熱管的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0024]如圖1所示，一種工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，包括冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和低溫液體輸送系統(tǒng)。其中，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括依次連接的熱水池1、熱水栗2、冷卻塔3、冷水池4和冷水栗5，以及空壓機組6、制氧機組7、管道和閥門，空壓機組6的空壓機和制氧機組7的制氧機均并聯(lián)在冷水栗5和熱水池I之間；而低溫液體輸送系統(tǒng)則包括低溫貯罐12、汽化器13管道和閥門，在兩系統(tǒng)之間連接有換熱器8進行熱量交換。如圖1、圖2所示，換熱器8包括裝有冷卻水的筒體81，筒體81是先由鋼板卷制焊接為圓筒，也可為無縫鋼管，然后兩端再用封頭封堵所形成的密閉容器，筒體81固定在支架88上。在筒體81兩頭設(shè)有進、出水管10、11，進、出水管10、11的進、出水口 86、87分別設(shè)在筒體81的底部和頂部。換熱器8通過進、出水管10、11與冷卻塔3并聯(lián)，進水管10連接在熱水栗2和冷卻塔3之間，而出水管11則與冷水池4相連。在筒體81的頂部還設(shè)有排氣閥83和觀察孔84，排氣閥83用于放空筒體81內(nèi)氣體，使冷卻水能充滿筒體81，觀察孔84用于觀察筒體81內(nèi)冷卻水的使用情況，觀察孔84孔口由有有機玻璃封閉。在筒體81的底部還設(shè)有泄水閥85，用于排放筒內(nèi)冷卻水。
[0025]如圖1、圖2所示，換熱器8還通過進、出液管91、93并聯(lián)在低溫液體輸送系統(tǒng)的低溫貯罐12與汽化器13之間，進、出液管91、93分別從筒體81的兩端穿入，進液口低于出液口(如圖2所示)，在進、出液管91、93之間是盤旋的循環(huán)加熱管92。如圖2至圖4所示，循環(huán)加熱管92是沿換熱器筒體81軸向回旋的矩形盤旋管，矩形盤旋管在筒體81內(nèi)周向?qū)ΨQ布置。在各盤旋管之間以及盤旋管與筒體81之間，焊接有不銹鋼管制成的支撐條，使循環(huán)加熱管9的安裝更加穩(wěn)固。進水管10和進液管91分別位于筒體81的兩頭，采用液體逆向流動換熱，這樣使得沿傳熱表面的兩流體溫差分布較均勻，平均溫差大，換熱效果好。
[0026]如圖1所示，為控制液體流向以及檢修所需，在進、出水管10、11上以及冷卻塔3與進水管10之間的支路上設(shè)有開閉閥，這些開閉閥均為球閥；在進、出液管91、93上以及在與換熱器8并聯(lián)的低溫液體輸送管道9上設(shè)有開閉閥，在這些低溫液體輸送管道上所設(shè)的各開閉閥為不銹鋼材質(zhì)的低溫截止閥，在低溫液體輸送系統(tǒng)中的各管道(包括進液管91、循環(huán)加熱管92和出液管93)均為耐腐蝕的不銹鋼管。
[0027]本實施例所提供的在工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)是這樣工作的:如圖1所示，關(guān)閉第一低溫截止閥14，打開第二低溫截止閥15(常開閥)和第三低溫截止閥16(常開閥)，從而關(guān)閉原低溫液體輸送管道，低溫液體由進液管91經(jīng)第二低溫截止閥15進入換熱器8，通過循環(huán)加熱管92加熱后由出液管93經(jīng)第三低溫截止閥16流回低溫液體輸送管道，進入汽化器13液體溫度已有上升，汽化器表面不易出現(xiàn)結(jié)冰、結(jié)霜現(xiàn)象，汽化效率高；打開第一球閥17(常開閥)、第二球閥18(常開閥)，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中經(jīng)制氧機組、空壓機組使用后的循環(huán)水到達熱水池1，再經(jīng)熱水栗2由進水管10經(jīng)第一球閥17進入換熱器8，冷卻水被循環(huán)加熱管92將降溫后，由出水管11經(jīng)第二球閥18流回冷水池4，冷水池4中冷卻水再由冷水栗5循環(huán)送入制氧機組6、空壓機組7往復(fù)循環(huán)。
[0028]如果在夏季，僅靠換熱器8的換熱量不能有效降低冷卻水溫度時，可以讓各冷卻塔輪換工作，降低水溫。
【主權(quán)項】
1.一種工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)有冷卻塔(3)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和低溫液體輸送系統(tǒng)，在兩所述系統(tǒng)之間連接有換熱器(8)進行熱量交換；所述換熱器(8)包括裝有冷卻水的筒體(81)并通過進、出水管(10、11)與所述冷卻塔(3)并聯(lián)；所述換熱器(8)還通過進、出液管(91、93)并聯(lián)在所述低溫液體輸送系統(tǒng)的低溫貯罐(12)與汽化器(13)之間，所述進、出液管(91、93)之間是盤旋的循環(huán)加熱管(92);在所述進、出水管(10、11)上設(shè)有開閉閥，在所進、出液管(91、93)上以及在與換熱器⑶并聯(lián)的低溫液體輸送管道(9)上設(shè)有開閉閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括依次連接的熱水池(I)、熱水栗(2)、冷卻塔(3)、冷水池(4)和冷水栗(5)，以及空壓機組(6)和制氧機組(7)，所述空壓機組(6)的空壓機和制氧機組(7)的制氧機均并聯(lián)在所述冷水栗(5)和熱水池(I)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:在所述冷卻水管道上所設(shè)的各開閉閥為球閥，在所述低溫液體輸送管道上所設(shè)的各開閉閥為不銹鋼材質(zhì)的低溫截止閥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:所述循環(huán)加熱管(92)是沿所述換熱器筒體(81)軸向回旋的矩形盤旋管，所述矩形盤旋管通過支撐條(82)與所述筒體(81)固定。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:所述低溫液體輸送管道為不銹鋼管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:所述進水管(10)和進液管(91)分別位于所述換熱器t體(81)的兩頭，采用液體逆向流動換熱。7.根據(jù)權(quán)利要求1或4或6所述的工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:在所述換熱器筒體(81)的頂部設(shè)有排氣閥(83)和觀察孔(84)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或4或6所述的工業(yè)氣體生產(chǎn)的冷熱交換系統(tǒng)，其特征在于:在所述換熱器筒體(81)的底部設(shè)有泄水閥(85)。
【文檔編號】F17C7/04GK105889753SQ201410665761
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月7日
【發(fā)明人】劉德舉, 汪強
【申請人】重慶奧格美氣體有限公司