[發明專利]一種用于化工生產的低溫蓄冷方法和裝置

有效

• 申請號: 200910306083.6
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN101650106A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 肖鵬
• 申請（專利權）人: 肖鵬
• 主分類號: F25C1/12
• 分類號: F25C1/12;F25C5/10;F25D3/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司
• 代理人: 林寶堂

技術領域

本發明涉及低溫蓄冷技術領域，尤其是涉及一種用于化工生產的低溫蓄冷方法和裝置。

背景技術

化工行業在許多生產工段需要低溫環境，其應用的溫度范圍大多集中在-35℃～0℃之間，因此絕大多數化工廠都設有冷凍站，用以提供工藝生產需要的冷量，低溫冷凍在化工行業中的應用是非常廣泛的。

然而，冷凍站的運行能耗驚人，往往1年的運行電費比購置冷凍設備時的投資還要多，冷凍站是化工廠的用電大戶，如何能節約運行電費就成為企業急待解決的問題。目前工廠采用的方法大多是，加大鹽水槽容積以增加蓄冷量，盡量在夜間谷電時開足制冷機，減少白天峰電時的開機時間。在夜間利用鹽水槽進行蓄冷，其方法是將鹽水槽的溫度盡量降低，用溫差進行蓄冷。有的鹽水槽在一天之內的溫度變化范圍在-20℃～-4℃，夜間負荷低時，鹽水槽的溫度在-20℃，白天用冷高峰時，鹽水槽內的溫度只有-4℃。溫度過低，對于制冷機的效率有很大影響，溫度過高，對于工藝冷卻速度又有很大影響，如此大的溫度波動對于生產和節能都是不利的。水的比熱只是其潛熱的八十分之一，用溫差蓄冷既增加了制冷機的耗電量，又不能獲得很好的蓄冷效果。

目前，關于鹽-水二元體系的凝固特性的研究已經取得了很多的數據，繪制了大量的不同鹽-水二元體系的凝固特性圖。如氯化鈉水溶液的共晶溫度是？1.2℃，對應濃度為22.4％；氯化鎂水溶液的共晶溫度是？9.4℃，對應濃度為25％；氯化鉀水溶液的共晶溫度是？0.7℃，對應濃度為19.5％，等等。因此，只要配制出與共晶溫度對應的濃度的鹽類水溶液，就可以在共晶溫度下實現穩定的凝固和熔化，就像單一物質一樣。例如配制22.4％的氯化鈉水溶液，？1.2℃就是22.4％的氯化鈉水溶液的冰點，就可以使其在？1.2℃時穩定結冰和熔化。

現有技術中的蓄冷系統不少，特點各異，如專利號為ZL200520140249.9一種雙級蓄冷系統，采用雙溫雙工況螺桿式制冷壓縮機將冰蓄冷和水蓄冷連接組合為一體，利用蓄冷水池的蓄冷水對制冷劑進行過冷，一方面從高溫蒸發器出來的制冷劑蒸汽直接進入壓縮機的中間吸氣口，利用壓差繼續向壓縮機的基元容積充氣，從而使壓縮機的質量流量增加，提高制冷量；另一方面在制冷機和蓄冰槽聯合供冷時，利用蓄冷水池的冷水對液體制冷劑進行過冷，克服了水蓄冷系統蓄能密度低和冰蓄冷系統效率低的缺點。又如專利號為ZL200520033330.7實用新型一種相變冰蓄冷系統，包括箱體、若干組盤形管或蛇形盤管、若干個流體均衡器，其中，盤形管或蛇形盤管設置于箱體內，其一端與流體均衡器相連通，另一端與連通管相連通，流體均衡器通過主管、閥門與貯氨器相連通，主管上設置有氨液入口。它主要是利用氨的相變由液態氨枛氣態氨反復循環來獲得工藝流程中所述需冷源，在夜間用電低谷時工作蓄冷，白天用電，電價高峰時釋冷。

發明內容

本發明的目的是為了解決化工廠冷凍站運行耗電高，且冷凍站用電高峰時間與工藝用電高峰時間重合，造成化工廠的峰值用電負荷很大的問題，提供一種利用鹽類的水溶液具有低于零度的共晶溫度和與共晶溫度對應的濃度也是唯一的這一特性，找到某一鹽類，使它的水溶液共晶溫度與此特定溫度相同或接近，在工程應用中配制出與此鹽類水溶液的共晶溫度對應的濃度，以實現在共晶溫度下的相變，從而完成在此溫度下的蓄冷和放冷的低溫蓄冷方法和裝置。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種用于化工生產的低溫蓄冷方法和裝置，包括壓縮冷凝及片冰系統、冷凍鹽水循環系統、鹽水補給系統、冷凍鹽水外送系統，其特征是所述的壓縮冷凝及片冰系統設有片冰機，片冰機設置在蓄冰槽的上方，冷凍鹽水循環系統設有噴淋裝置，噴淋裝置設在片冰機上，采用鹽類水溶液作為載冷劑，兼蓄冰介質，冷凍鹽水外送系統為獨立的外供低溫鹽水系統。

根據鹽類的水溶液具有低于零度的共晶溫度，與共晶溫度對應的濃度也是唯一的特性，根據工程中需要的特定溫度，對應于某種鹽類的水溶液共晶溫度基于相同或接近，即在工程中配制出與此鹽類水溶液的共晶溫度對應的濃度，即能實現在共晶溫度下的相變，從而實現在此溫度下的蓄冷和放冷。

該裝置的蓄冷和放冷可分別獨立進行，也可同時進行。