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低温液体蒸汽加热器及加热方法.pdf

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低温 液体 蒸汽 加热器 加热 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910036970

申请日:

20190115

公开号:

CN109631616A

公开日:

20190416

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: F28C3/08;F28F25/08;F28F27/02 主分类号: F28C3/08;F28F25/08;F28F27/02
申请人: 中盐安徽红四方股份有限公司
发明人: 刘守强;曹宗元;程亮;郭俊林;吴林林;陈安跃
地址: 230022 安徽省合肥市蜀山区祁门路12号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 11542 代理人: 余罡
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910036970

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类?#20572;?/td>

公开

摘要

本发明提供一种低温液体蒸汽加热器及加热方法,涉及低温液体加热技术领域。该加热器包括加热器本体、液体分布器、填料、低温液体出口,加热器本体的一端部为蒸汽入口,一端部出口;液体分布器位于加热器本体内;填料位于加热器本体内,且设置于液体分布器下方;低温液体出口位于加热器本体内,且设置在液体分布器的上方。本发明低温液体蒸汽加热器及加热方法,蒸汽从蒸汽入口进入加热器本体内部,会向上飘散;而低温液体从低温液体出口进入加热器本体内部,在加热器本体内部向下流动,通过液体均布器初步分散和均布低温液体,使其形成多股均匀液流流进填料,使得低温液体与蒸汽在填料表面接触换热,实现对低温液体加热,进而通过管道出口排出。

权利要求书

1.一种低温液体蒸汽加热器,其特征在于,包括: 加热器本体,所述加热器本体的一端部为蒸汽入口,一端部出口; 液体分布器,所述液体分布器位于所述加热器本体内; 填料,所述填料位于所述加热器本体内,且设置于所述液体分布器下方; 所述低温液体蒸汽加热器还包括: 低温液体出口,所述低温液体出口位于所述加热器本体内,且设置在所述液体分布器的上方。 2.如权利要求1所述的低温液体蒸汽加热器,其特征在于,所述低温液体蒸汽加热器还包括: 第一温度监测元件,所述第一温度监测元件位于低温液体输送管道上; 第二温度监测元件,所述第二温度监测元件设置所述加热器本体内,且所述位于所述加热器本体的顶?#23435;?#32622;; PLC控制?#20302;常?#25152;述PLC控制?#20302;?#20998;别与所述第一温度监测元件和所述第二温度监测元件信号连接; 且,低温液体输送管道的出口?#23435;?#32622;设置有第一阀门,所述加热器本体的蒸汽入口端设置有第二阀门; 所述PLC控制?#20302;?#22522;于所述第一温度监测元件监测的温度控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启和闭合; 所述PLC控制?#20302;?#22522;于所述第二温度监测元件监测的温度控制所述所述第二阀门的开度。 3.如权利要求2所述的低温液体蒸汽加热器,其特征在于,所述第一阀门的出口端设置有异径管,以扩大第一阀门后的输送管?#26412;丁?4.如权利要求2所述的低温液体蒸汽加热器,其特征在于,所述低温液体蒸汽加热器还包括: 疏水?#20302;常?#25152;述疏水?#20302;?#20301;于所述加热器本体的底部,并与所述加热器本体连通。 5.如权利要求4所述的低温液体蒸汽加热器,其特征在于,所述低温液体蒸汽加热器还包括: 集水袋,所述集水袋通过支管与所述第二阀门的出口端部的输送管道连接。 6.一种低温液体蒸汽加热的方法,其特征在于,包括以下步骤: PLC控制?#20302;?#22522;于低温液体输送管道上的第一温度监测元件监控的温度,当所述温度低于-160℃时,同时打开第一阀门和第二阀; 当低温液体通入加热器本体后,PLC控制?#20302;?#22522;于管道顶端的第二温度监测元件监控的温度,以调节第二阀门开度,维持所述第二温度监测元件T2监控的温度处于20-30℃; 当低温液体排放临近结束,当第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;发生第一次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#21457;出信号,打开第三阀门,向低温液体总管通入一定压力的空气,挤出残留的低温液体; 第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;发生第二次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#19981;发出任何指令。 第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;第三次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#25511;制关闭第二阀门, 第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;发生第四次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#19981;发出任何指令。 第二温度监测元件的温度信号平稳达到常温,PLC控制?#20302;?#25511;制关闭第一阀门、第三阀门。

说明书


低温液体蒸汽加热器及加热方法
技术领域


本发明涉及低温液体加热技术领域,具体涉及一种低温液体蒸汽加热器及加热方
法。


背景技术


空分装置就是用来把空气中的各组份气体分离,生产氧气、氮气的一套工业设备。
一般而言,空分装置指的是化工厂中的各种空气成分的分离装置,具体从空气中分离出氮
气,氧气,氩气等气体以及其他一些气体。


空分装置生产过程中,由于检修和事故,需要排放超低温液体——液氧、液氮、液
氩和液空(温度经常达到-180℃),不能直接排放,需要加热成常温气体后高空排放。通常的
加热方式是使用低压蒸汽,通过蒸汽喷射带动超低温液体,形成液滴与蒸汽换热。


蒸汽与超低温液体的换热效率,完全决定于超低温液体的分散度和与蒸汽的接触
程度。?#20013;?#26041;法都是采用通过蒸汽高速喷射与超低温液体快速混合换热,使得超低温液体
气化。为了保证超低温液体能够与蒸汽充分接触,需要极大量蒸汽喷射?#19981;?#36229;低温液体,才
能雾化超低温液体。因而,需要蒸汽喷射器和极大量蒸汽,这就造成大量蒸汽的浪?#36873;?br>

发明内容


(一)解决的技术问题


针对现有技术的不足,本发明提供了一种低温液体蒸汽加热器及加热方法,解决
了现有的低温液体加热过程中需要耗费大量的蒸汽的技术问题。


(二)技术方案


为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:


第一方面,一种低温液体蒸汽加热器,包括:


加热器本体,所述加热器本体的一端部为蒸汽入口,一端部出口;


液体分布器,所述液体分布器位于所述加热器本体内;


填料,所述填料位于所述加热器本体内,且设置于所述液体分布器下方;


所述低温液体蒸汽加热器还包括:


低温液体出口,所述低温液体出口位于所述加热器本体内,且设置在所述液体分
布器的上方。


优选的,所述低温液体蒸汽加热器还包括:


第一温度监测元件,所述第一温度监测元件位于低温液体输送管道上;


第二温度监测元件,所述第二温度监测元件设置所述加热器本体内,且所述位于
所述加热器本体的顶?#23435;?#32622;;


PLC控制?#20302;常?#25152;述PLC控制?#20302;?#20998;别与所述第一温度监测元件和所述第二温度监
测元件信号连接;


且,低温液体输送管道的出口?#23435;?#32622;设置有第一阀门,所述加热器本体的蒸汽入
口端设置有第二阀门;


所述PLC控制?#20302;?#22522;于所述第一温度监测元件监测的温度控制所述第一阀门和所
述第二阀门的开启和闭合;


所述PLC控制?#20302;?#22522;于所述第二温度监测元件监测的温度控制所述所述第二阀门
的开度。


优选的,所述第一阀门的出口端设置有异径管,以扩大第一阀门后的输送管?#26412;丁?br>

优选的,所述低温液体蒸汽加热器还包括:


疏水?#20302;常?#25152;述疏水?#20302;?#20301;于所述加热器本体的底部,并与所述加热器本体连通。


优选的,所述低温液体蒸汽加热器还包括:


集水袋,所述集水袋通过支管与所述第二阀门的出口端部的输送管道连接。


第二方面,一种低温液体蒸汽加热的方法,包括以下步骤:


PLC控制?#20302;?#22522;于低温液体输送管道上的第一温度监测元件监控的温度,当所述
温度低于-160℃时,同时打开第一阀门和第二阀;


当低温液体通入加热器本体后,PLC控制?#20302;?#22522;于管道顶端的第二温度监测元件
监控的温度,以调节第二阀门开度,维持所述第二温度监测元件T2监控的温度处于20-30
℃;


当低温液体排放临近结束,当第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;发生第一
次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#21457;出信号,打开第三阀门,向温液体总管通入一定压力的空气,挤
出残留的低温液体;


第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;发生第二次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#19981;发
出任何指令。


第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;第三次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#25511;制关闭
第二阀门,


第二温度监测元件的温度-时间差?#20013;?#21495;发生第四次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#19981;发
出任何指令。


第二温度监测元件的温度信号平稳达到常温,PLC控制?#20302;?#25511;制关闭第一阀门、第
三阀门。


(三)有益效果


本发明提供了一种低温液体蒸汽加热器及加热方法。与现有技术相比,具备以下
有益效果:


本发明低温液体蒸汽加热器及加热方法,蒸汽从蒸汽入口进入加热器本体内部,
会向上飘散;而低温液体从低温液体出口进入加热器本体内部,在加热器本体内部向下流
动,通过液体均布器初步分散和均布低温液体,使其形成多股均匀液流流进填料,使得低温
液体与蒸汽在填料表面接触换热,实现对低温液体加热,进而通过管道出口排出。通过液体
均布器和填料增加了低温液体与蒸汽的接触面积,提高两者接触时间,增加了换热效果,从
而节省了蒸汽的使用?#20426;?#33410;约了成本。


附图说明


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以
根据这些附图获得其他的附图。


图1本发明实施例的结构示意图。


具体实施方式


为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,对本发明实施例中的技术
方案进行清楚、完整地描述,?#21248;唬?#25152;描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获
得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。


本申请实施例通过提供一种温液体蒸汽加热器及加热方法,解决了现有的低温液
体加热过程中需要耗费大量的蒸汽的技术问题。


本申请实施例中的技术方案为解决上述串扰的问题,总体思路如下:


在低温液体在加热器本体向下流动,通过液体均布器初步分散和均布低温液体,
使其形成多股均匀液流流进填料,与蒸汽在填料表面接触换热,实现对低温液加热,进而通
过加热器本体出口排出。


为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附?#23478;?#21450;具体的实施方式对上
述技术方案进行详细的说明。


第一方面,一种低温液体蒸汽加热器,包括加热器本体1、液体分布器2、填料3、和
低温液体出口402,所述加热器本体1的一端部为蒸汽入口101,一端部出口102;所述液体分
布器2位于所述加热器本体1内;所述填料3位于所述加热器本体1内,且设置于所述液体分
布器2下方;


所述低温液体出口102位于所述加热器本体1内,且设置在所述液体分布器2的上
方。


具体的该低温液体包括LO、LN、LAr、LA,如图1所示低温液体在集液管4中聚集通过
管道输送至加热器本体1内部;上述实施例在具体实施过程中,蒸汽从蒸汽入口101进入加
热器本体1内部,会向上飘散;而低温液体从低温液体出口402进入加热器本体1内部,在加
热器本体1内部向下流动,通过液体均布器2初步分散和均布低温液体,使其形成多股均匀
液流流进填料3,使得低温液体与蒸汽在填料3表面接触换热,实现对低温液体加热,进而通
过管道出口102排出。通过液体均布器2和填料3增加了低温液体与蒸汽的接触面积,提高两
者接触时间,增加了换热效果,从而节省了蒸汽的使用?#20426;?#33410;约了成本。


具体的为了便于低温液体从低温液体出口402出来后能更加均匀流向液体均布器
2,在低温液体出口402?#32929;?#32622;了喷淋头。


具体的,如图1所示可以将加热器本体1设置为中间垂直结构,蒸汽入口101和出口
102均为水平状态。


上述实施例在具体实施过程中,低温液体蒸汽加热器还包括:


第一温度监测元件T1和第二温度监测元件T2,所述第一温度监测元件T1位于低温
液体输送管道上,检测是否有低温液体通过;


所述第二温度监测元件T2设置所述加热器本体内,且所述位于所述加热器本体的
顶?#23435;?#32622;;


PLC控制?#20302;常?#25152;述PLC控制?#20302;?#20998;别与所述第一温度监测元件T1和所述第二温度
监测元件T2信号连接;


且,低温液体输送管道的出口?#23435;?#32622;设置有第一阀门,所述加热器本体1的蒸汽入
口端101设置有第二阀门;


所述PLC控制?#20302;?#22522;于所述第一温度监测元件监测T1的温度控制所述第一阀门和
所述第二阀门的开启和闭合;


所述PLC控制?#20302;?#22522;于所述第二温度监测元件监测T2的温度控制所述所述第二阀
门的开度。


实现全自动控制该加热器的运行,整个液体排放过程,无需人工干预,自动开启和
关闭停止。


具体的,上述实施例中,可以把第一温度监测元件监测T1设置在集液管4,通过第
一温度监测元件监测T1和第二温度监测元件T2的位置,通过温度信号的传递时间差,使得
蒸汽先进入?#20302;?#20869;,避免低温液体结冰堵塞疏水、填料和液体分布器。


具体实施过程中,所述第一阀门的出口端设置有异径管401,以扩大第一阀门后的
输送管?#26412;丁?#21516;时防止先通入的蒸汽进入低温液体输送管道中,随后被低温液体冷却凝结
成固体,堵塞第一阀门后的管道。该异径管401优选为偏心异径管。


具体实施过程中,所述低温液体蒸汽加热器还包括疏水?#20302;?04。所述疏水?#20302;?br>104位于所述加热器本体1的底部,并与所述加热器本体1连通。


具体实施过程中,所述低温液体蒸汽加热器还包括集水袋103,所述集水袋103通
过支管与所述第二阀门的出口端部的输送管道连接,作为保安措施,防止疏水?#20302;?#32467;冰,妨
碍排水过程的正常进行。


上述实施例在具体实施过程中,为了便于加热器工作完成,对管道中的低温液体
的排除,在集液管4的入口?#32929;?#32622;了有一定压力的空气进入管,并设置?#35828;?#19977;阀门V3,控制
空气进入,该压力需要满足空气能够进去?#20302;?#20013;。


第二方面,本发明实施例提供一种低温液体蒸汽加热的方法,包括以下步骤:


低温液体(LO、LN、LAr、LA)输送管道上的第一温度监测元件T1传输到PLC控制系
统,当第一温度监测元件监控的温度低于-160℃时,同时开启第一阀门V1和第二阀门V2
(100%开度);


把第一温度监测元件监测T1设置在集液管4,通过第一温度监测元件监测T1和第
二温度监测元件T2的位置,通过温度信号的传递与低温液体流达第一阀门V1的时间差,使
得蒸汽先进入并预热?#20302;常?#36991;免低温液体过度冷却蒸汽,导致?#20302;?#32467;冰堵塞疏水、填料和液
体分布器。


运行最初,低温液体通过第一阀门V1,会导致预先进入V1后端管道内的蒸汽冷冻
结冰,这通过异径管401和扩大的管道防止堵塞。该异径管401优选为偏心异径管。


低温液体通入加热器后,加热器本体1顶端的的第二温度监测元件T2向PLC控制系
统发出温度信号,通过PLC控制?#20302;?#25511;制第二阀门V2的开度,通过第二阀门V2的开度以控制
蒸汽进入?#20302;?#30340;量,进而维持第二温度监测元件T2监控的温度处于20-30℃之间。


当低温液体排放临近结束,第二温度监测元件T2温度-时间差?#20013;?#21495;发生第一次
剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#21457;出信号,打开第三阀门V3,向低温液体输送管通入一定压力的空
气,通常是工厂空气,挤出残留的超低温液体,此时第二温度监测元件T2的温度-时间差分
信号发生第二次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;?#19981;发出任何指令。


当第二温度监测元件T2温度-时间差?#20013;?#21495;第三次剧?#20918;?#21270;,PLC控制?#20302;持?#25381;关
闭第二阀门V2,此时第二温度监测元件T2的温度-时间差?#20013;?#21495;发生第四次剧?#20918;?#21270;,PLC
控制?#20302;?#19981;发出任何指令。


当第二温度监测元件T2温度信号平稳达到常温,PLC控制?#20302;持?#25381;关闭第一阀门
V1、第三阀门V3。PLC控制?#20302;?#23545;第二温度监测元件T2的温度-时间差?#20013;?#21495;剧?#20918;?#21270;计数
归于0。


上述实施例中,温度-时间差?#20013;?#21495;剧?#20918;?#21270;,指的?#19988;?#20026;温度短时间发生阶跃变
化,而导致差?#20013;?#24335;发出脉冲信号。这样的信号有:


(1)、蒸汽阀门V2刚打开,T2温度第一次阶跃抬升,即第一次剧?#20918;?#21270;;


(2)、低温液体到达喷头后,被蒸汽加热后,T2温度的第二次阶跃降低,即第二次剧
?#20918;?#21270;;


(3)、低温液体?#21248;?#27969;出结束后,单独蒸汽加热导致的T2温度第三次阶跃升高,即
第三次剧?#20918;?#21270;;


(4)、工厂空气挤出存留低温液体,导致T2温度第四次阶跃降低,即第四次剧?#20918;?br>化;


以上4次阶跃变化,都会导致温度-时间差分的脉冲信号出现,可以作为操作的指
导性信号。操作结束后,脉冲计数归0,否则会影响PLC对下次操作的判断。


本发明实施例提供了一种低温液体蒸汽加热器及加热方法。与现有技术相比,具
备以下有益效果:


本发明实施例的低温液体蒸汽加热器及加热方法,蒸汽从蒸汽入口进入加热器本
体内部,会向上飘散;而低温液体从低温液体出口进入加热器本体内部,在加热器本体内部
向下流动,通过液体均布器初步分散和均布低温液体,使其形成多股均匀液流流进填料,使
得低温液体与蒸汽在填料表面接触换热,实现对低温液体加热,进而通过管道出口排出。通
过液体均布器和填料增加了低温液体与蒸汽的接触面积,提高两者接触时间,增加了换热
效果,从而节省了蒸汽的使用?#20426;?#33410;约了成本。


需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素,而?#19968;?#21253;括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在
包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。


以上实施例仅用?#36816;?#26126;本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施
例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进?#26800;?#21516;替换;而这些修改或者
替换,并不使相应技术方案的?#23616;?#33073;离本发明各实施例技术方案的精神和范围。


关于本文
本文标题:低温液体蒸汽加热器及加热方法.pdf
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