一種液氮氣化壓縮設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種直燃式液氮栗車的重要設備，具體涉及一種液氮氣化壓縮設備。
【背景技術】
[0002]目前，現有的將氮氣壓縮的設備有氮氣壓縮機設備和液氮栗設備。氮氣壓縮機設備一般由空氣壓縮設備，氮氧分尚設備和氮氣增壓設備三部分組成。空氣壓縮設備核心部件是螺桿式空壓機，將空氣加壓冷卻之后輸送至氮氧分離設備;氮氧分離設備主要由膜分離制氮設備和PSA制氮設備兩種，從空氣壓縮設備中產生的高壓空氣經過處理后直接進入氮氧分離設備中的氮氧分離裝置，通過物理方法將氧氣和氮氣進行分離;氮氧分離裝置中產生的高純氮氣經過工藝管線輸送至氮氣壓縮設備進行多次升壓、冷卻之后得到用戶需求的高壓氮氣。液氮栗設備一般由離心增壓栗、高壓三/五缸栗、氣化器以及一些輔助部件組成，其工作流程如下:低溫液氮經過離心增壓栗增壓后直接進入高壓三/五缸栗中再次進行壓縮，得到的高壓液氮進入氣化器后完成液態到氣態的轉變同時壓力進一步提高。
[0003]氮氣壓縮機設備主要是利用空氣中的氮氣，通過特殊工藝方法將空氣中的氮氣和氧氣進行分離，獲得純度較高的氮氣，然后進行二次升壓。該設備投入較高，需要配套空氣壓縮設備和氮氧分離設備，占地面積大，能耗大。
[0004]液氮栗設備主要是利用深冷法制出的液氮，通過離心栗和柱塞栗的增壓后進行氣化，得到高壓力的氮氣。該設備許多部件均是耐_196°C的低溫部件，設備成本高，操作風險大。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種結構簡單，體積小，能提高能量利用率，安全性高，運行可靠，成本低，能獲得高純度、高壓力氮氣的一種液氮氣化壓縮設備。
[0006]其技術方案是:一種液氮氣化壓縮設備，包括發動機、空溫氣化器、余熱回收裝置、組合冷卻器和壓縮機，所述空溫氣化器設置在發動機散熱水箱的出風口處，所述余熱回收裝置與發動機的排煙口連接，所述空溫氣化器的出口端連接有組合水浴式加熱器，所述余熱回收裝置通過管路與組合水浴式加熱器連接，所述組合水浴式加熱器的出氣口連接有壓縮機，所述壓縮機與組合冷卻器連接。
[0007]所述組合水浴式加熱器包括與空溫氣化器連接的利用煙氣中的熱量加熱循環水的一級水浴式加熱器和與一級水浴式加熱器串聯的二級水浴式加熱器，所述一級水浴式加熱器的進水口與余熱回收裝置的出水口連通，所述二級水浴式加熱器的進水口與發動機缸套水熱交換器的出口連接，所述二級水浴式加熱器的出水口還與發動機散熱水箱進水口連接，所述二級水浴式加熱器的出氣口與壓縮機進氣口連接。
[0008]所述壓縮機為往復活塞式壓縮機。
[0009]所述空溫氣化器的周邊密封設置。
[0010]本實用新型與現有技術相比較，具有以下優點:結構簡單，體積小，能提高能量利用率，安全性高，運行可靠，成本低，能獲得高純度、高壓力的氮氣。
【附圖說明】
[0011]下面是結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0012]圖1是本實用新型一種實施例的結構示意圖；
[0013]圖2是組合水浴加熱器的結構示意圖；
[0014]圖中:1.發動機;2.空溫氣化器;3.余熱回收裝置;4.組合冷卻器;5.壓縮機;6.—級水浴式加熱器;7.二級水浴式加熱器;8.缸套水熱交換器。
【具體實施方式】
[0015]參照圖1和圖2，一種液氮氣化壓縮設備，包括發動機1、空溫氣化器2、余熱回收裝置3、組合冷卻器4和壓縮機5，所述空溫氣化器2設置在發動機I散熱水箱的出風口處，所述余熱回收裝置3與發動機的排煙口連接，所述空溫氣化器2的出口端連接有組合水浴式加熱器，所述余熱回收裝置3通過管路與組合水浴式加熱器連接，所述組合水浴式加熱器的出氣口連接有壓縮機5，所述壓縮機5與組合冷卻器4連接。空溫氣化器2放置在發動機I的散熱水箱出風口正前方并對空溫氣化器四周進行密封處理，使空溫氣化器2被包圍在流動的“熱風，，中。
[0016]其中，組合水浴式加熱器包括與空溫氣化器2連接的利用煙氣中的熱量加熱循環水的一級水浴式加熱器6和與一級水浴式加熱器6串聯的二級水浴式加熱器7，所述一級水浴式加熱器6的進水口與余熱回收裝置3的出水口連通，所述二級水浴式加熱器7的進水口與發動機缸套水熱交換器8的出口連接，所述二級水浴式加熱器7的出水口還與發動機I散熱水箱進水口連接，所述二級水浴式加熱器7的出氣口與壓縮機5進氣口連接。
[0017]所述壓縮機5為往復活塞式壓縮機。
[0018]所述空溫氣化器2的周邊密封設置。
[0019]本發明的原理是利用自身設備上各種熱量資源對液氮進行加熱，使液氮首先變成氣態的常溫氮氣，隨后進入往復活塞式增壓機進行二次升壓過程，得到高純度、高壓力的氮氣。
[0020]通過利用發動機I的水箱風扇排風的熱量、發動機排煙熱量及發動機缸套水熱量，對液氮進行氣化、調壓和加熱，從而達到輸出壓力穩定、額定流量的常溫氮氣。其中將發動機水箱散熱風扇的排風熱量作為第一級空溫氣化熱源，發動機排煙熱量作為第二級水浴加熱熱源，發動機缸套水熱量為第三級水浴加熱熱源。
[0021]工作原理:溫度為-196°C的液氮經過液氮槽車或液氮儲槽自帶增壓器初步增壓后輸入空溫式液氮氣化器，然后進行三級加熱氣化，具體為:
[0022]第一級加熱熱源:空溫氣化器2放置在發動機I的散熱水箱出風口正前方并對空溫氣化器四周進行密封處理，使空溫氣化器2被包圍在流動的“熱風”中，當壓力為1.0MPa的液氮經過低溫截止閥進入到空溫氣化器2時液氮和“熱風”進行換熱，液氮從“熱風”中吸收大量的熱，使液氮從液態變成低溫氣態并進行初步加熱。
[0023]第二級水浴加熱熱源:在發動機I的排煙旁通管路上裝配一套排煙余熱回收裝置3，通過循環水栗將冷水從膨脹水箱吸出并栗入到排煙余熱回收裝置的“冷水”進口，經排煙余熱回收裝置加熱后的“熱水”通過管道進入一級水浴式加熱器6的“熱水”進□，熱水與從空溫氣化器2出來的低溫氮氣在一級水浴式加熱器6內部進行換熱，從而增加氮氣的溫度，一級水浴式加熱器6換熱后的冷水通過管道回流到膨脹水箱，通過循環水栗的循環，水浴式加熱器總成內的防凍液被發動機排出的煙氣反復加熱，進而對低溫氮氣持續加熱。
[0024]第三級水浴加熱熱源:在柴油缸套水循環管路上串聯一個缸套水熱交換器8，當發動機I缸體內部的循環水溫度達到85°C時，缸套水節溫器打開，發動機I的循環熱水進入缸套水熱交換器8的熱源熱水進口，循環水栗將膨脹水箱內的“冷水”栗入缸套水熱交換器8，缸套循環熱水與來自膨脹水箱的“冷水”在缸套水熱交換器8內部進行換熱，從缸套水熱交換器8出來的溫水通過管道回流到發動機I散熱水箱進水口，經過加熱的膨脹水箱循環熱水進入二級水浴式加熱器7的熱水進口，并在二級水浴式加熱器7內部對來自一級水浴式加熱器6出口的氮氣進行二級加熱，經過換熱的循環水回流到膨脹水箱，然后通過循環水栗進行再次循環，從而達到對來自二級水浴式加熱器7內的氮氣進行持續三級加熱的目的。加熱后的氮氣溫度達到10_25°C，其壓力略大于液氮槽車提供的液氨的壓力，可以輸送到用戶管線，滿足低壓氮氣使用要求。同時氮氣經過穩壓罐緩沖穩壓后可以輸入到設備配套的往復式活塞增壓機，將氮氣壓縮到所需壓力。
[0025]本實用新型利用多級換熱的方式將液氮加熱成氣態的氮氣，空溫氣化器(利用環境溫度和發動機排出熱風)，余熱回收裝置(利用煙氣中的熱量加熱循環水，用加熱后的循環水加熱低溫氮氣)，缸套水熱交換器(利用發動機缸套水加熱循環水，用加熱后的循環水再次加熱低溫氮氣)，將液氮氣化成常溫氮氣后再進行升壓，工藝流程合理，安全性高，對操作人員技能要求較低，壓縮介質純度高，設備整體安全、可靠，獲得高純度、高壓力的氮氣，而且充分利用整套設備熱量，將一切可回收的能量進行再次利用，提高能量利用率;設備結構合理，體積小，載荷分布均勻，剛度強，不易變形，滿足公路運輸，能降低設備成本，減少易損件數量，使設備整體運行更可靠壓力調節范圍廣，配件采購周期短，整套設備生產周期短，可批量化生產，可以滿足不同用戶需求;整個管系均經過脈動和振動分析，管系布局合理，設備運行平穩。
[0026]本實用新型并不限于上述的實施方式，在本領域技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化，變化后的內容仍屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種液氮氣化壓縮設備，包括發動機、空溫氣化器、余熱回收裝置、組合冷卻器和壓縮機，其特征在于:所述空溫氣化器設置在發動機散熱水箱的出風口處，所述余熱回收裝置與發動機的排煙口連接，所述空溫氣化器的出口端連接有組合水浴式加熱器，所述余熱回收裝置通過管路與組合水浴式加熱器連接，所述組合水浴式加熱器的出氣口連接有壓縮機，所述壓縮機與組合冷卻器連接。2.根據權利要求1所述的一種液氮氣化壓縮設備，其特征在于:所述組合水浴式加熱器包括與空溫氣化器連接的利用煙氣中的熱量加熱循環水的一級水浴式加熱器和與一級水浴式加熱器串聯的二級水浴式加熱器，所述一級水浴式加熱器的進水口與余熱回收裝置的出水口連通，所述二級水浴式加熱器的進水口與發動機缸套水熱交換器的出口連接，所述二級水浴式加熱器的出水口還與發動機散熱水箱進水口連接，所述二級水浴式加熱器的出氣口與壓縮機進氣口連接。3.根據權利要求1或2所述的一種液氮氣化壓縮設備，其特征在于:所述壓縮機為往復活塞式壓縮機。4.根據權利要求3所述的一種液氮氣化壓縮設備，其特征在于:所述空溫氣化器的周邊密封設置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種液氮氣化壓縮設備，包括發動機、空溫氣化器、余熱回收裝置、組合冷卻器和壓縮機，所述空溫氣化器設置在發動機散熱水箱的出風口處，所述余熱回收裝置與發動機的排煙口連接，所述空溫氣化器的出口端連接有組合水浴式加熱器，所述余熱回收裝置通過管路與組合水浴式加熱器連接，所述組合水浴式加熱器的出氣口連接有壓縮機，所述壓縮機與組合冷卻器連接。本實用新型結構簡單，體積小，能提高能量利用率，安全性高，運行可靠，成本低，能獲得高純度、高壓力氮氣。
【IPC分類】F04B37/18, F17C7/04, F02G5/04
【公開號】CN205172755
【申請號】CN201520979578
【發明人】王玉軍, 董玉欣, 宋亮, 鐘敏, 王全, 李建奎
【申請人】山東恒業石油新技術應用有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月1日