一种高压制冷储气装置

摘要

本发明涉及一种制冷装置，尤其涉及一种高压制冷储气装置，包括储气罐（10）和制冷系统（20），所述储气罐（10）包括封头（2）和壳体（4），该制冷系统（20）为吸收式循环制冷机组，采用廉价的氨水作为制冷剂；储气罐（10）采用Q345R压力容器材料制成，工作压力为25MPa，能制取零摄氏度以下的低温，从而加大了压缩空气的储存密度。另外，该储气罐（10）采用凹凸面密封形式密封，各接管密封性能良好。该高压制冷储气装置能够循环制冷，从而降低了生产成本。

权利要求

1.高压制冷储气装置，包括储气罐（10）和制冷系统（20），所述储气罐（10）包括封头（2）和壳体（4），其特征在于：所述制冷系统（20）为吸收式循环制冷机组，采用氨水作为制冷剂；所述储气罐（10）内设有U型管道（6）；所述U型管道（6）内装有氨水制冷剂；所述U型管道（6）的外壁均匀分布着若干个吸热翅片（7）；所述吸热翅片（7）的材料为铝带镀黑铬板。

2.如权利要求1所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述储气罐（10）采用Q345R压力容器材料制成，工作压力为25MPa。

3.如权利要求1或2所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述储气罐（10）由鞍座（15）支撑。

4.如权利要求1或2所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述储气罐（10）上设有减压口法兰（1）、人孔法兰（3）、进气口法兰（5）、压力表口法兰（9）、氨水管道法兰（11）、安全阀口法兰（12）、出气口法兰（13）和排污口法兰（14）。

5.如权利要求1所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述U型管道（6）通过拉片（8）支撑在储气罐（10）内。

6.如权利要求5所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述拉片（8）为一环形板，其环形面上均匀开着多个圆孔（81）。

7.如权利要求1所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述制冷系统（20）包括发生器（16）、冷凝器（17）、蒸发器（18）、水箱（19）和吸收器（24）。

8.如权利要求7所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述发生器（16）与冷凝器（17）、冷凝器（17）与蒸发器（18）、蒸发器（18）与水箱（19）、蒸发器（18）与吸收器（24）、吸收器（24）与发生器（16）之间均通过高压管道相连。

9.如权利要求7或8所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述发生器（16）与吸收器（24）之间设有换热器（21）、节流阀（22）和溶液泵（23）。

10.如权利要求7或8所述的高压制冷储气装置，其特征在于：所述冷凝器（17）与蒸发器（18）之间设有节流阀（22）。

说明书

一种高压制冷储气装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制冷装置，尤其涉及一种高压制冷储气装置。

背景技术

[0002] 气体与水在较低的温度与较高的压力下（随气体种类而变化），可以形成气体水合物，在一立方米的水内可以容纳约200倍的标准体积的气体。当水合物的温度恢复到超过其相平衡温度时，则气体水合物会分解，并释放出气体。当把水合物置于密封容器中时，容器内压力会随着气体的释放而逐渐升高。由于大部分气体的水合物的相平衡曲线在零摄氏度以上有一转折点，即高于此温度时水合物的相平衡压力急剧增长，因此可以在转折温度以下以较低的压力促成水合物合成，然后在高于此转折点的温度下令其分解，则可以获得较高的气体压力。特别是在常温状态时水合物相平衡压力非常大，水合物几乎无法存在，因此可以获得极高的高压。

[0003] 目前制冷系统中通常使用机械式压缩机提供制冷系统所需要的压力差。当压缩机压比较高或压缩终了压力较高时，会引起机器效率低、结构复杂、成本上升等。目前的研究主要集中于压缩机本身的发展上。

[0004] 例如申请号为201110351053.4的中国发明专利，其公开了一种空调制冷系统，包括水合物生成器、低温冷源、热源、膨胀阀、蒸发器、低压储气罐、高压储气罐以及若干个单向阀，所述水合物生成器的低压气体进气口和高压气体排气口分别连接低压储气罐和高压储气罐，低压储气罐与高压储气罐之间通过蒸发器、膨胀器和单向阀连接；水合物生成器是一个高压密封容器，内部充有水，外部设有冷却水温的低温冷源或加热水温的热源，该系统的优点是避免了使用高压压缩机，因而提高了系统的效率、可靠性，节省了成本，特别适用于各种低温复叠、多级制冷系统。但是该冷却系统中的冷源为冷却水合物的冷水，冷却效果不佳，而且制造成本较高。

[0005] 又例如本申请的发明人在申请号为201120387128.X（同族申请）中公开了一种高压空气的分离系统，其包括空气压缩系统、高压空气储气库和九台离心机。空气压缩系统与高压空气储气库连接，九台离心机通过两条平行的管道串联在一起，并分别由九台电机带动其运转，其中一台离心机通过管道与高压空气储气库连接，进而将引入的空气进行分离，并储存到与其相连的储气罐中，所述储气罐与气体纯化装置连接以干燥、净化分离出来的气体，该分离系统中的结构简单、成本低，分离出来的气体纯度高。但是该分离系统中的压缩空气的压缩采用压缩机，其具有成本高；其中分离出的氖气作为冷却剂极易燃烧，具有一定的安全隐患。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种高压制冷储气装置，各接管密封性能良好。该高压制冷储气装置能够循环制冷，从而降低了生产成本。

[0007] 为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：

[0008] 一种高压制冷储气装置，包括储气罐和制冷系统，所述储气罐包括封头和壳体，所述制冷系统为吸收式循环制冷机组，采用氨水作为制冷剂。

[0009] 该高压制冷储气装置的工作过程为：压缩空气通过进气口法兰进入到储气罐中后在储气罐内冷却。U型管道内的氨水经过氨水管道法兰通过高压管道输送到发生器中，进入到发生器的氨水与发生器内的氨水溶液相混合；接下来在发生器中被加热、分离后得到冷剂蒸汽，随后进入到冷凝器在冷凝器中冷却、凝结成液态；然后经过节流阀节流降压进入蒸发器，进入到蒸发器的液态空气在蒸发器中被吸热、蒸发，产生冷效应，由液态变为气态；蒸发器内的气态氨水一部分作为气态冷剂进入水箱，冷凝成氨和水的混合稀溶液，经溶液泵压入储气罐中中的U型管道；另一部分作为气态冷剂进入吸收器中，吸收器中的溶液一部分是从发生器流出的稀溶液经换热器和节流阀节流、降压而来，另一部分是吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，吸收过程产生的浓溶液由溶液泵加压，经换热器吸热升温重新进入发生器，如此循环。

[0010] 优选的是，储气罐采用Q345R压力容器材料制成，工作压力为25MPa。

[0011] 在上述任一方案中优选的是，所述储气罐由鞍座支撑。所述鞍座是上部为直径与储气罐的壳体直径相同的弧形板，下部为与弧形板垂直焊接的支撑板组成的一支撑体。

[0012] 在上述任一方案中优选的是，所述储气罐上设有减压口法兰、人孔法兰、进气口法兰、压力表口法兰、氨水管道法兰、安全阀口法兰、出气口法兰和排污口法兰。

[0013] 在上述任一方案中优选的是，所述储气罐内设有U型管道。

[0014] 在上述任一方案中优选的是，所述U型管道内装有氨水制冷剂。

[0015] 在上述任一方案中优选的是，所述U型管道的外壁均匀分布着若干个吸热翅片。

[0016] 在上述任一方案中优选的是，所述吸热翅片的材料为铝带镀黑铬板。

[0017] 在上述任一方案中优选的是，所述U型管道通过拉片支撑在储气罐内。

[0018] 在上述任一方案中优选的是，所述拉片为一环形板，其环形面上均匀开着多个圆孔。

[0019] 在上述任一方案中优选的是，所述制冷系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、水箱和吸收器。

[0020] 在上述任一方案中优选的是，所述发生器与冷凝器、冷凝器与蒸发器、蒸发器与水箱、蒸发器与吸收器、吸收器与发生器之间均通过高压管道相连。

[0021] 在上述任一方案中优选的是，所述发生器与吸收器之间设有换热器、节流阀和溶液泵。

[0022] 在上述任一方案中优选的是，所述冷凝器与蒸发器之间设有节流阀。

[0023] 在上述任一方案中优选的是，所述U型管道的一端经过氨水管道法兰与发生器相连，另一端经过氨水管道法兰与溶液泵相连。

附图说明

[0024] 图1为按照本发明的高压制冷储气装置的结构示意图。

[0025] 图2为按照本发明的图1所示的拉片的一优选实施例的剖视图。

[0026] 附图中标号：

[0027] 减压口法兰1，封头2，人孔法兰3，壳体4，进气口法兰5，U型管道6，吸热翅片7，拉片8，压力表口法兰9，储气罐10，氨水管道法兰11，安全阀口法兰12，出气口法兰13，排污口法兰14，鞍座15，发生器16，冷凝器17，蒸发器18，水箱19，制冷系统20，换热器21，节流阀22，溶液泵23，吸收器24。

具体实施方式

[0028] 以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本发明的高压制冷储气装置的具体实施方式作进一步的说明。

[0029] 如图1所示，本发明的高压制冷储气装置，包括储气罐10和制冷系统20，所述储气罐10包括封头2和壳体4，其特征在于：所述制冷系统20为吸收式循环制冷机组，采用氨水作为制冷剂。

[0030] 在本实施例中，所述制冷系统20包括发生器16、冷凝器17、蒸发器18、水箱19和吸收器24。

[0031] 在本实施例中，所述发生器16与冷凝器17、冷凝器17与蒸发器18、蒸发器18与水箱19、蒸发器18与吸收器24、吸收器24与发生器16之间均通过高压管道相连。

[0032] 在本实施例中，所述发生器16与吸收器24之间设有换热器21、节流阀22和溶液泵23。

[0033] 在本实施例中，所述冷凝器17与蒸发器18之间设有节流阀22。

[0034] 在本实施例中，所述U型管道6的一端经过氨水管道法兰11与发生器16相连，另一端经过氨水管道法兰11与溶液泵23相连。

[0035] 本发明的高压制冷储气装置的工作过程为：压缩空气通过进气口法兰5进入到储气罐10中后进行冷却。U型管道6内的氨水经过氨水管道法兰11通过高压管道输送到发生器16中，进入到发生器16的氨水与发生器16内的氨水溶液相混合；接下来在发生器16中被加热、分离后得到冷剂蒸汽，随后进入到冷凝器17在冷凝器17中冷却、凝结成液态；然后经过节流阀22节流降压进入蒸发器18，进入到蒸发器18的液态空气在蒸发器18中被吸热、蒸发，产生冷效应，由液态变为气态；蒸发器18内的气态氨水一部分作为气态冷剂进入水箱19，冷凝成氨和水的混合稀溶液，经溶液泵23压入储气罐10中进行冷却；另一部分作为气态冷剂进入吸收器24中，吸收器24中的溶液一部分是从发生器16流出的稀溶液经换热器21和节流阀22节流、降压而来，另一部分是吸收来自蒸发器18的冷剂蒸汽，吸收过程产生的浓溶液由溶液泵23加压，经换热器21吸热升温重新进入发生器16，如此循环制冷。

[0036] 在本实施例中，所述储气罐10采用Q345R压力容器材料制成，工作压力为25MPa。Q345R钢板是屈服强度为265-345MPa级的压力容器专用板，具有良好的综合力学性能和工艺性能。

[0037] 在本实施例中，所述储气罐10由鞍座15支撑。所述鞍座15是上部为直径与储气罐10的壳体直径相同的弧形板，下部为与弧形板垂直焊接的支撑板组成的一支撑体。本实施例中的鞍座15为2个，分别位于储气罐10的两端，当然当储气罐长度比较大时可以根据需要增加鞍座15的个数，例如3个、4个、5个等。

[0038] 在本实施例中，所述储气罐10上设有减压口法兰1、人孔法兰3、进气口法兰5、压力表口法兰9、氨水管道法兰11、安全阀口法兰12、出气口法兰13和排污口法兰14。减压口法兰1上设有减压阀；压力表口法兰9上装有压力表；安全阀口法兰12上装有安全阀。当储气罐10内的压强大于压力表口法兰9上压力表所规定的压力时，安全阀口法兰12上的安全阀会发出报警通过减压口法兰1进行减压确保安全。

[0039] 在本实施例中，储气罐10的一端还开有人孔法兰3，储气罐10使用过程中发生泄漏或堵塞时，将内部的压缩空气转移完全后检修人员可以经过人孔法兰3进入到储气罐10的内部进行检修。

[0040] 在本实施例中，储气罐10的两端均设有排污口法兰14，当储气罐10内存有的杂物而影响到储气罐10的正常使用时可以将排污口法兰14的端盖打开将内部的杂物排出。

[0041] 在本实施例中，储气罐10上设有出气口法兰13，当使用储气罐10内的压缩空气时，只需将出气口法兰13打开通过高压管道将压缩空气输出即可。

[0042] 在本实施例中，所述储气罐10内设有U型管道6。

[0043] 在本实施例中，所述U型管道6内装有氨水制冷剂。本发明的储气装置能够对压缩空气进行循环冷却，故将该冷却管道设计为U型管道6。另外，由于氨的物理性质类似于酒精，烃，之类的有机物，它在常温下（20度左右）是气态，加压液化放热，减压气化吸热，所以可以作为制冷剂替代及使用，并且氨水的价格比其他的制冷剂要便宜故本发明选用廉价的氨水制冷剂。

[0044] 在本实施例中，储气罐10内的U型管道6内使用氨水作为制冷剂，由于氨水为有毒液体，对人体有危害，故在氨水管道法兰11处设有安全阀口法兰12。

[0045] 在本实施例中，所述U型管道6的外壁均匀地分布着若干个吸热翅片7。所述吸热翅片7为中心开有圆孔的环形板，其厚度为5毫米，当然可以根据需要可以选择3毫米、4毫米、6毫米、7毫米等。该吸热翅片7分布在U型管道6的外壁上能够加大U型管道6的制冷面积，提高了制冷的效率。

[0046] 在本实施例中，所述吸热翅片7的材料为铝带镀黑铬板。黑铬涂层具有优良的光谱选择性，而且热稳定性和抗高温性能也很好，适用于高温条件，在300℃能长期稳定工作，此外，黑铬涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性。

[0047] 在本实施例中，所述U型管道6通过拉片8支撑在储气罐10内。

[0048] 如图2所示，本发明中的拉片8为一环形板，其环形面上均匀开着多个圆孔81。拉片8在储气罐10内起到支撑U型管道6的作用，另外上面的圆孔81起动通气的作用使储气罐10内部所承受的压力相同。

[0049] 在本实施例中，所述圆孔81为6个，并以拉片8的中心孔的中心为圆心均匀分别，当然可以根据需要增加后减少圆孔81的数量。

[0050] 综上所述，本发明的高压制冷储气装置中制冷系统20为吸收式循环制冷机组，采用廉价的氨水作为制冷剂；储气罐10采用Q345R压力容器材料制成，工作压力为25MPa，能制取0摄氏度以下的低温的压缩空气，从而加大了压缩空气的储存密度。另外，该储气罐10采用凹凸面密封形式密封，各接管密封性能良好。该高压制冷储气装置能够循环制冷，从而降低了生产成本。

[0051] 本领域技术人员不难理解，本发明的高压制冷储气装置包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。