制備干冰的裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備干冰的裝置，包括：CO2儲(chǔ)存容器；LNG汽化系統(tǒng)，其包括LNG儲(chǔ)存容器和汽化器，LNG儲(chǔ)存容器和汽化器通過(guò)旁路管路連接；以及至少一個(gè)干冰生成器，該干冰生成器與CO2儲(chǔ)存容器接通，每個(gè)干冰生成器通過(guò)單向閥串聯(lián)接入LNG儲(chǔ)存容器和汽化器之間，LNG汽化系統(tǒng)直接為干冰生成器提供冷能。該制備干冰的裝置，通過(guò)LNG轉(zhuǎn)化為CNG過(guò)程中的冷能回收利用及液體CO2自身的特性，無(wú)需采用其他輔助設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，投入成本低。
【專利說(shuō)明】
制備干冰的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及干冰制備領(lǐng)域，特別設(shè)及一種制備干冰的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了落實(shí)大氣防治污染計(jì)劃，響應(yīng)國(guó)家美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，國(guó)家及地方政府紛紛出臺(tái) 相關(guān)規(guī)定，全面治理燃煤小鍋爐，加快推進(jìn)"煤改氣"進(jìn)程，各地紛紛出臺(tái)補(bǔ)貼政策，鼓勵(lì)燃 煤鍋爐改造。隨著煤改氣的進(jìn)一步發(fā)展，采用液化天然氣化iquefied Natural Gas,簡(jiǎn)稱 LNG)單點(diǎn)直供的項(xiàng)目越來(lái)越多。LNG從-162°C汽化升溫到0°C釋放的冷能約為860KJ/kg。運(yùn) 部分能量如不能充分利用，是能源的浪費(fèi)。
[0003] 另一方面，干冰蓄冷是水冰的1.5倍W上，吸收熱量后不經(jīng)液化，直接升華成二氧 化碳?xì)怏w，且無(wú)任何殘留、無(wú)毒性、無(wú)異味，有滅菌作用。干冰除可用作人工降雨、保鮮等， "干冰清洗"技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、衛(wèi)生、工業(yè)、餐飲等行業(yè)中。傳統(tǒng)的干冰生產(chǎn)方法是 采用干冰機(jī)將液體二氧化碳制成干冰，主要是利用部分二氧化碳液體氣化分離過(guò)程中帶走 熱量，剩余部分液體釋放熱量凝固形成雪花狀干冰。低壓法干冰生產(chǎn)過(guò)程中需放散掉大量 的二氧化碳?xì)怏w，其生產(chǎn)效率較低，損耗率較大。雖然氣體可回收使用，又會(huì)增加氣體液化 的能耗。
[0004] 公開號(hào)為CN101913604A的專利文獻(xiàn)公開了利用液化天然氣冷能的干冰生產(chǎn)裝置 及其方法，該發(fā)明利用丙烷和液化天然兩種制冷劑，并采用多個(gè)循環(huán)將氣態(tài)C〇2制成干冰， 需要消耗丙烷及電能，同時(shí)會(huì)有部分C〇2氣體損失。本發(fā)明不采用第Ξ種媒介物，且無(wú)需消 耗額外能源。
[0005] 公開號(hào)為CN104236252A的專利文獻(xiàn)公開了利用冷能制備液體二氧化碳及干冰的 方法及裝置，該發(fā)明的目標(biāo)產(chǎn)物是液體C〇2和干冰。采用多級(jí)循環(huán)，工藝較復(fù)雜。采用壓縮 機(jī)、累等輔助設(shè)備較多，設(shè)備先期投入成本和后期運(yùn)行能耗均較高。
[0006] 由于LNG汽化為CNG(Compressed Natural Gas,壓縮天然氣）的過(guò)程，一般采用空 溫汽化器吸收周圍環(huán)境的熱量進(jìn)行汽化或者采用加熱器進(jìn)行汽化，造成冷能的白白浪費(fèi)。 另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)干冰機(jī)，通過(guò)較高壓力的液體節(jié)流汽化制取干冰，即須將氣體二氧化碳分離 后，才能得到干冰，其中損失的二氧化碳?xì)怏w的量約為獲得的干冰量的二倍。
[0007] 公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)被視為承認(rèn)或W任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于提供一種制備干冰的裝置，通過(guò)LNG轉(zhuǎn)化為CNG過(guò)程中的冷能回 收利用及液體C02自身的特性，無(wú)需采用其他輔助設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，投入成本低。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備干冰的裝置，包括:C〇2儲(chǔ)存容器;LNG汽 化系統(tǒng)，其包括LNG儲(chǔ)存容器和汽化器，LNG儲(chǔ)存容器和汽化器通過(guò)旁路管路連接；W及至少 一個(gè)干冰生成器，該干冰生成器與C〇2儲(chǔ)存容器接通，每個(gè)干冰生成器通過(guò)單向閥串聯(lián)接入 LNG儲(chǔ)存容器和汽化器之間，LNG汽化系統(tǒng)直接為干冰生成器提供冷能。
[0010] 優(yōu)選地，干冰生成器包括并列設(shè)置的3至5個(gè)。
[0011] 優(yōu)選地，干冰生成器包括：外殼體；W及內(nèi)筒體，其用于盛裝C〇2液體或氣體和干 冰，內(nèi)筒體套設(shè)在外殼體內(nèi)與外殼體形成夾套，夾套用于充入冷態(tài)的LNG進(jìn)而給內(nèi)筒體內(nèi)的 C〇2降溫。
[0012] 優(yōu)選地，外殼體的一側(cè)的底端設(shè)有和夾套連通的LNG進(jìn)液管路，LNG進(jìn)液管路控制 LNG進(jìn)入夾套內(nèi)，外殼體的另一側(cè)的上端設(shè)有和夾套連通的LNG出液管路，LNG出液管路控制 LNG排出干冰生成器。
[0013] 優(yōu)選地，內(nèi)筒體的上端設(shè)有上端蓋，內(nèi)筒體的下端設(shè)有可拆卸的下端蓋，該下端蓋 用來(lái)排出制取完成的干冰。
[0014] 優(yōu)選地，從上端蓋上接入用于控制進(jìn)入內(nèi)筒體的C〇2液體或氣體的C〇2入口管路。
[0015] 優(yōu)選地，外殼體的一側(cè)的上端設(shè)有氣體通入管路，該氣體通入管路用于通入常溫 的天然氣或惰性氣體。
[0016] 優(yōu)選地，上端蓋上還接有C〇2氣體排出管路和壓力測(cè)量管路。
[0017] 優(yōu)選地，外殼體包敷有保溫層。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：通過(guò)并聯(lián)的方式并入LNG汽化系統(tǒng) 中，主要用于LNG單點(diǎn)直供的用氣項(xiàng)目的冷能回收，利用干冰生成器將二氧化碳液體或氣體 制成干冰，在制取干冰過(guò)程中二氧化碳無(wú)損耗，從而獲得低成本干冰。工藝流程簡(jiǎn)單，工序 少，所需設(shè)備少，無(wú)需消耗其他能源，更節(jié)能環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的制備干冰的裝置的連接示意圖；
[0020] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的制備干冰的裝置中干冰生成器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0022] 除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)"包括"或其變 換如"包含"或"包括有"等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元 件或其它組成部分。
[0023] 如圖1至圖2所示，根據(jù)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的一種制備干冰的裝置，包括C〇2儲(chǔ)存 容器20、LNG汽化系統(tǒng)W及至少一個(gè)干冰生成器5,其中LNG汽化系統(tǒng)包括LNG儲(chǔ)存容器1和汽 化器10，LNG儲(chǔ)存容器1和汽化器10通過(guò)旁路管路連接(LNG旁通閥14所在旁路管路），干冰生 成器5與C〇2儲(chǔ)存容器20接通，每個(gè)干冰生成器5通過(guò)單向閥4串聯(lián)接入LNG儲(chǔ)存容器1和汽化 器10之間，LNG汽化系統(tǒng)直接為干冰生成器5提供冷能。
[0024] 本實(shí)施例中個(gè)干冰生成器為例進(jìn)行說(shuō)明，分別是干冰生成器5、干冰生成器3 和干冰生成器18,當(dāng)然，本實(shí)施例中，干冰生成器是利用LNG冷能將液體或氣體二氧化碳制 成干冰的容器，其數(shù)量可由一個(gè)到多個(gè)，數(shù)量無(wú)特定限制。對(duì)應(yīng)地，本方案中設(shè)置了單向閥 4、單向閥2和單向閥19，C化分別通過(guò)單向閥4、單向閥2和單向閥19自動(dòng)進(jìn)入干冰生成器5、 干冰生成器3和干冰生成器18,該Ξ個(gè)單向閥分別控制LNG進(jìn)入不同干冰生成器，可控制多 個(gè)干冰生成器同時(shí)工作，也可控制干冰生成器依次工作，形成連續(xù)生產(chǎn)。而且干冰生成器5、 干冰生成器3和干冰生成器18分別和C〇2儲(chǔ)存容器20接通，還有，本裝置還可W設(shè)置Ξ個(gè)干 冰生成器出口控制閥（7，11，13)分別控制干冰生成器的LNG出口。另外，本方案中設(shè)置了兩 個(gè)汽化器和兩個(gè)汽化器入口控制閥，分別為汽化器10和汽化器15,汽化器入口控制閥9和汽 化器入口控制閥16，汽化器入口控制閥9和汽化器入口控制閥16分別控制兩個(gè)汽化器的開 啟或關(guān)閉。汽化器是將LNG汽化成CNG氣體并升溫的設(shè)備，可W為空溫式、水浴式及燃?xì)馐?等，可采用2個(gè)并聯(lián)交替使用，也可用1個(gè)連續(xù)使用。
[0025]上述方案中，LNG儲(chǔ)存容器1用于儲(chǔ)存液化天然氣，0)2儲(chǔ)存容器可為二氧化碳液態(tài) 或氣態(tài)氣瓶，也可為液態(tài)或氣態(tài)儲(chǔ)罐，二氧化碳通過(guò)控制閥口及單向閥進(jìn)入生成器。LNG旁 通閥14在不制取干冰時(shí)，LNG可通過(guò)此閥直接進(jìn)入汽化器。最后，經(jīng)過(guò)汽化的CNG通過(guò)CNG出 口管路17經(jīng)調(diào)壓計(jì)量后進(jìn)入終端用氣設(shè)備。
[00%]上述方案中，通過(guò)并聯(lián)的方式并入LNG汽化系統(tǒng)中，主要用于LNG單點(diǎn)直供的用氣 項(xiàng)目的冷能回收，也可用于各種類型的氣化站項(xiàng)目的冷能回收。利用干冰生成器將二氧化 碳液體或氣體制成干冰。具體為將一個(gè)或多個(gè)干冰生成器并入到LNG汽化系統(tǒng)，其上游與 LNG儲(chǔ)存容器相連，下游與汽化器及調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)相連。LNG通過(guò)干冰生成器與儲(chǔ)存容器間 的閥口控制進(jìn)入哪個(gè)干冰生成器，多個(gè)干冰生成器可同時(shí)工作，也可通過(guò)時(shí)間控制依次工 作。當(dāng)干冰生成器不工作時(shí)，LNG通過(guò)旁路進(jìn)入汽化器，不影響正常汽化系統(tǒng)工作。
[0027]需要強(qiáng)調(diào)的是，本方案的裝置是直接利用C〇2的物理性質(zhì)，其臨界點(diǎn)為31.06Γ，烙 點(diǎn)為-56.57°C，沸點(diǎn)為-78.45。當(dāng)C〇2處于-56.57°C時(shí)，其為Ξ相點(diǎn)即氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)共存； 當(dāng)溫度處于31.06°C~-56.57°C時(shí)，C〇2為氣態(tài)、液態(tài)共存；當(dāng)溫度處于-56.57°C~-78.45°C 時(shí)，C〇2為氣態(tài)、固態(tài)共存。從-57 °C~-80°C固體二氧化碳的飽和蒸氣壓。見(jiàn)表1:
[00%]表1:固體二氧化碳的飽和蒸氣壓
[0029]
[0030] 從上表得知，固體二氧化碳的飽和蒸氣壓隨溫度的降低而降低，當(dāng)溫度達(dá)-78°C， 飽和蒸氣壓表壓接近OMPa，溫度進(jìn)一步降低，則為負(fù)壓。利用干冰的運(yùn)一物理性質(zhì)，通過(guò)LNG 冷能將液體或氣體二氧化碳充分降溫到-78°C及W下，使其變?yōu)榧児虘B(tài)，LNG冷能的利用率 較高，操作簡(jiǎn)單，因不需要?dú)怏w的循環(huán)及制冷設(shè)備，基本無(wú)其他能耗，二氧化碳液體或氣體 的損失小，達(dá)到無(wú)損制取干冰的目的。
[0031] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，干冰生成器包括并列設(shè)置的3至5個(gè)。
[0032] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，干冰生成器包括外殼體22W及內(nèi)筒體23,內(nèi)筒體23用于盛 裝C〇2液體或氣體和干冰，內(nèi)筒體23套設(shè)在外殼體22內(nèi)與外殼體22形成夾套30,夾套30用于 充入冷態(tài)的LNG進(jìn)而給內(nèi)筒體23內(nèi)的C〇2降溫(參見(jiàn)圖2)。
[0033] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，外殼體22的一側(cè)的底端設(shè)有和夾套30連通的LNG進(jìn)液管路 21，LNG進(jìn)液管路21控制LNG進(jìn)入夾套30內(nèi)，外殼體22的另一側(cè)的上端設(shè)有和夾套30連通的 LNG出液管路29，LNG出液管路29控制LNG排出干冰生成器。本方案中，LNG進(jìn)液管路21控制 LNG進(jìn)入干冰生成器，該LNG進(jìn)液管路21與LNG儲(chǔ)存容器采用法蘭連接，可設(shè)控制閥口，也可 不設(shè)，LNG出液管路29控制LNG進(jìn)出干冰生成器，該LNG出液管路29與后續(xù)采用法蘭連接，可 設(shè)控制閥口，也可不設(shè)。
[0034] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，內(nèi)筒體23的上端設(shè)有上端蓋27,內(nèi)筒體23的下端設(shè)有可拆 卸的下端蓋32，該下端蓋32用來(lái)排出制取完成的干冰。本方案中，上端蓋27與內(nèi)筒體23相 連，用于設(shè)備檢驗(yàn)維護(hù)，下端蓋32與內(nèi)筒體23相連，可拆卸，用于卸出干冰，其與外殼體22可 采用螺栓連接結(jié)構(gòu)，也可采用快開結(jié)構(gòu)。
[0035] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，從上端蓋27上接入用于控制進(jìn)入內(nèi)筒體23的C〇2液體或氣 體的C〇2入口管路28。本方案中，C〇2入口管路用于控制進(jìn)入內(nèi)筒體23的C〇2液體或氣體，當(dāng)采 用C〇2液體時(shí)該管路為間斷性操作，即內(nèi)筒體23充滿后關(guān)閉；當(dāng)采用C〇2氣體時(shí)，該管路需持 續(xù)工作。C〇2入口管路28包含控制閥口及單向閥。
[0036] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，外殼體22的一側(cè)的上端設(shè)有氣體通入管路24,該氣體通入 管路24用于通入常溫的天然氣或惰性氣體，用于設(shè)備的升溫，該氣體通入管路24包含控制 氣體通過(guò)的閥口。本方案中，夾套30內(nèi)可利用該氣體通入管路24通入常溫的天然氣或氮?dú)?等惰性氣體，加熱內(nèi)筒體壁，使干冰與內(nèi)筒璧分離，W幫助順利卸出干冰。
[0037] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，上端蓋27上還接有C〇2氣體排出管路25和壓力測(cè)量管路26。 C0巧體排出管路25用于C〇2氣體排放W及給內(nèi)筒體23增壓，該C〇2氣體排出管路25包含控制 氣體進(jìn)出的閥口。壓力測(cè)量管路26用于測(cè)量?jī)?nèi)筒體23內(nèi)的壓力，壓力測(cè)量管路26包含壓力 表及壓力表閥，通過(guò)觀察干冰生成器內(nèi)壓力，判斷干冰生成水平，壓力降為加寸，打開下端蓋 32,干冰干冰通過(guò)重力作用卸出，也可用C〇2氣體排出管路25通過(guò)管路適當(dāng)加壓，將干冰壓 出。
[0038] 作為一種優(yōu)選實(shí)施例，外殼體22包敷有保溫層31。保溫層31包敷在外殼體22外，用 于減少冷量損失，保溫材料可采用玻璃纖維棉、發(fā)泡玻璃、珠光砂、侶錐加玻璃纖維紙等，種 類不受限制。
[0039] 上述方案中，從二氧化碳進(jìn)入生成器到干冰卸出為一個(gè)循環(huán)過(guò)程，可多次循環(huán)使 用。干冰生成器及其上下游管路，可做成擦裝式，便于移動(dòng)和更換使用地點(diǎn)。
[0040] 綜上，本實(shí)施例的制備干冰的裝置，通過(guò)并聯(lián)的方式并入LNG汽化系統(tǒng)中，主要用 于LNG單點(diǎn)直供的用氣項(xiàng)目的冷能回收，利用干冰生成器將二氧化碳液體或氣體制成干冰， 在制取干冰過(guò)程中二氧化碳無(wú)損耗，從而獲得低成本干冰。工藝流程簡(jiǎn)單，工序少，所需設(shè) 備少，無(wú)需消耗其他能源，更節(jié)能環(huán)保。本裝置可間歇操作，操作過(guò)程中不會(huì)影響供氣系統(tǒng) 的正常工作，操作簡(jiǎn)單，便于移動(dòng)。
[0041] 前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說(shuō)明和例證的目的。運(yùn)些描述 并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可W進(jìn)行很多改變 和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng) 用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案W及 各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備干冰的裝置，其特征在于，包括： C〇2儲(chǔ)存容器； LNG汽化系統(tǒng)，其包括LNG儲(chǔ)存容器和汽化器，所述LNG儲(chǔ)存容器和所述汽化器通過(guò)旁路 管路連接;以及 至少一個(gè)干冰生成器，該干冰生成器與所述C02儲(chǔ)存容器接通，每個(gè)所述干冰生成器通 過(guò)單向閥串聯(lián)接入所述LNG儲(chǔ)存容器和所述汽化器之間，所述LNG汽化系統(tǒng)直接為所述干冰 生成器提供冷能。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備干冰的裝置，其特征在于，所述干冰生成器包括并列設(shè)置 的3至5個(gè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備干冰的裝置，其特征在于，所述干冰生成器包括： 外殼體；以及 內(nèi)筒體，其用于盛裝C02液體或氣體和干冰，所述內(nèi)筒體套設(shè)在所述外殼體內(nèi)與所述外 殼體形成夾套，所述夾套用于充入冷態(tài)的LNG進(jìn)而給所述內(nèi)筒體內(nèi)的C02降溫。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備干冰的裝置，其特征在于，所述外殼體的一側(cè)的底端設(shè)有 和所述夾套連通的LNG進(jìn)液管路，所述LNG進(jìn)液管路控制LNG進(jìn)入所述夾套內(nèi)，所述外殼體的 另一側(cè)的上端設(shè)有和所述夾套連通的LNG出液管路，所述LNG出液管路控制LNG排出所述干 冰生成器。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備干冰的裝置，其特征在于，所述內(nèi)筒體的上端設(shè)有上端 蓋，所述內(nèi)筒體的下端設(shè)有可拆卸的下端蓋，該下端蓋用來(lái)排出制取完成的干冰。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備干冰的裝置，其特征在于，從所述上端蓋上接入用于控制 進(jìn)入所述內(nèi)筒體的C02液體或氣體的C0 2入口管路。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備干冰的裝置，其特征在于，所述外殼體的一側(cè)的上端設(shè)有 氣體通入管路，該氣體通入管路用于通入常溫的天然氣或惰性氣體。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備干冰的裝置，其特征在于，所述上端蓋上還接有C02氣體排 出管路和壓力測(cè)量管路。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備干冰的裝置，其特征在于，所述外殼體包敷有保溫層。
【文檔編號(hào)】C01B31/22GK106082218SQ201610635845
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開號(hào)201610635845.7, CN 106082218 A, CN 106082218A, CN 201610635845, CN-A-106082218, CN106082218 A, CN106082218A, CN201610635845, CN201610635845.7
【發(fā)明人】屠光宗
【申請(qǐng)人】廊坊市尚奇燃?xì)饧夹g(shù)有限責(zé)任公司