Газификатор криогенной жидкости Советский патент 1984 года по МПК F17C9/02 

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к технике газификации криогенной жидкости, и может быть исполь зовано в газификационных установках.

Известен газификатор криогенной жид- 5 кости, включающий теплообменник-испаритель с системой труб для прохода криогенного продукта, помещенной в кожух, заполненный водой, подогреваемой электроподогревателями 1..10

Недостатком такого газификатора является больщой расход энергии на испарение.

Известны конструкции газификаторов криогенной жидкости, использующих тепло окружающей среды, например, газификатор, включающий атмосферный испаритель системой оребренных труб для прохода криогенного продукта, помещенной в кожух, вентилятор для обдува этой системы труб атмосферным воздухом и насос для подачи криогенной жидкости 2.

Однако данный газификатор не обеспечивает получение необходимой положительной температуры продукта, выдаваемого потребителю.

Наиболее близким к предлагаемому является газификатор криогенной жидкости, 25 содержащий соединенные последовательно насос, атмосферный испаритель, представляющий собой обдуваемый вентилятором змеевик с криогенной жидкостью, и догреватель продукта змеевикового типа, находящийся в емкости с водой, в которую по- ЗО мощены электронагреватели, а также линию выдачи продукта из догревателя потребителю S).

Однако известный газификатор имеет недостаточно высокую среднесуточную про-, изводительность из-за значительных затрат 35 времени на. оттайку, на время которой приходится останааливать работу газификатора, в связи с тем, что во время работы на атмосферном испарителе намерзает влага из воздуха. Намерзщий слой препятствует нормальной работе испарителя, поэтому его необходимоть периодически удалять. Для этого приходится прекращать работу газификатора, поскольку прохождение по атмосферному испарителю холодного криогенного вещества непосредственно из насо- 45 са не дает возможности производить оттайку без остановки работы. Оттайка производится с «внещней стороны образовавщегося слоя льдя, что вызывает необходимость в растапливании всего образовав1иегося слоя. Такая оттайка требует 50 начительных затрат времени, связанных с потерей среднесуточной производительноти газификатора.

Цель изобретения - повыщение- среднесуточной производительности газификатора за счет обеспечения оттайки газификато- 55 а во время работы.

Указанная цель достигается тем, что гаификатор криогенной жидкости, содержа-; иий соединенные последовательно насос,

атмосферный испаритель и догреватель с трубопроводом выдачи продукта потребителю, снабжен дополнительным теплообменником, установленным перед догревателем и соединенным входным патрубком с входным паврубком догревателя, а выходным через обратный клапан с входом атмосферного испарителя, догреватель подключен выходным патрубком к насосу, при этом выходной патрубок атмосферного испарителя снабжен обратным клапаном, установленным перед догревателем.

Кроме того, выходной патрубок атмосферного испарителя соединен с трубопроводом выдачи продукта потребителю.

Вся запорная арматура выполнена в виде единого трехпозиционного блока. Дополнительный теплообменник и догреватель могут быть помещены Р единую емкость с греющей Средой.

На фиг. схематично изображен газификатор; на фиг. 2-4 - то же, в случае выполнения всей запорной арматуры в виде единого блока при трех различных положениях его подвижного органа.

Газификатор содержит связанные между собой последовательно трубопроводами 1 и 2 с установленными на них соответственно запорным вентилем 3 и обратным клапаном 4 насос 5 криогенной жидкости, атмосферный испаритель б с входом 7 и выходным патрубком 8, имеющий вертикально расположенные панели, к которым присоединен змеевик с криогенным продуктом, догреватель 9 продукта до необходимой температуры змеевикового типа с входным 10 и выходным 1 патрубками, трубопровод 12 выдачи продукта из догревателя 9 потребителю с запорным вентилем 13, а также дополнительный теплообменник 14, представляющий собой змеевик, входным патрубком соединенный ко входному патрубку 10 догревателя, а выходным - связанный с помощью трубопровода 15, на котором имеется обратный клапан 16, открытый в сторону испарителя 6, с входом 7 атмосферного испарителя 6. Имеются также трубопровод 17 с запорным вентилем 18, соединяющий насос 5 с выходным патрубком 11 догревателя 9, и трубопровод 19 с запорным вентилем 20, соединяющий выходной патрубок 8 атмосферного испарителя 6 с трубопроводом 12 выдачи продукта потребителю. Запорный вентиль 13 расположен на участке трубопровода 12 между выходным патрубком II догревателя 9 и вводом 21 трубопровода 19. Догреватель 9 и теплообменник 14 помещены в емкости 22 и 23, заполненные водой, в которых находятся также электронагревательные элементы соответственно 24 и 25. В газификаторе имеется вентилятор для обдува атмосферного испарителя (не показан). На фиг. 2-4 показан вариант, при котором догреватель 9 и теплообменник 14 помещены в общую емкость 22, за полненную водой, в которой находятся также электронагревательные элементы 24. Вместо вентилей 3, 13, 18 и 20 установлен трехпозиционнын переключатель 26. Газификатор работает следующим образом. Перед началом работы запорные вентили 3 и 13 открывают, а запорные вентили 18 и 20 закрывают (фиг. 1). Затем включают насос 5 и электронагреватель 25. При этом криогенная жидкость по трубопроводу 1 поступает в атмосферный испаритель 6, испаряется под действием тепла, подаваемого вентилятором атмосферного воздуха, и по трубопроводу 2через обратный клапан 4 поступает в змеевик догревателя 9, где нагревается до необходимой температуры водой, нагреваемой электронагревательными элементами 25. Затем криогенный продукт по трубопроводу 12 вьщается потребителю. По мере работы газификатора на поверхности теплообмена на панелях атмосферного испарителя 6 намерзает слой льда. При определенной толщине этого слоя производят оттайку. Для этогоодновременно открывают вентили 18 и 20 и закрывают вентили 3 и 13, а также включают электронагревательные элементы 24. При этом криогенная жидкость из насоса 5 по трубопроводу 17 поступает непосредственно в догреватель 9, а после него - в дополнительный теплообменник 14, теплообменная поверхность и мощность электронагревателя которого позволяет нагревать ее до высокой температуры (выше 30°С), обеспечивающей оттайку льда. Нагретый продукт по трубопроводу 15 через обратный клапан 16 поступает в атмосферный испаритель 16, где под влиянием передаваемого от него тепла происходит оттаивание льда «изнутрн , т. ег со стороны змеевика испарителя. При оттаивании внутреннего, прилегающего к панелям слоя остальной слой льда (благодаря вертикальному расположению панелей) отслаивается от змеевика атмосферного испарителя.Затем криогенный продукт по трубопроводам 19 и 12 подается потребителю. По окончании оттайкн вновь открывают вентили 3 и 13, закрывают вентили 18 и 20 и выключают электронагреватели 24. Если по условиям работы в догреве продукта после атмосферного испарителя нет необходимости, то при основном режиме вентиль 20 открывают, а вентиль 13 закрывают. В случае использования трехпозиционного переключателя газификатор работает аналогично, с тем отличием, что одновременное перекрытие определенных трубопрО водов осуществляют изменением положения подвижного органа трехпозиционного пе.реключателя 26. При его положении, изображенном на фиг. 2, криогенный продукт проходит по трубопроводу I, змеевику ат мосферного испарителя 6, трубопроводам 19 и 12 - это основной режим без догрева. При его среднем положении (фиг. 3) продукт проходит по трубопроводу 1, змеевику атмосферного испарителя 6, трубопроводу 2, змеевику догревателя 9 и трубопроводу 12 (основной режим с догревом). Ког.аа подвижный орган переключателя находится в положении, изображенном на фиг. 4, продукт проходит по трубопроводу 17, змеевикам догревателя 9 и дополнительного теплообменника 14, трубопроводу 15, змеевику атмосферного испарителя 6, трубопроводам 19 и 12 - осуществляется режим оттайки. При расположении догревателя и дополнительного теплообменника в общей емкости нагрева продукта, направляемого в атмосферный испаритель, производится уже имеющимися в газификаторе электронагревательными элементами догревателя. Производительность газификатора во время режима оттайки составляет при этом приблизительно 50% его производительности в основном режиме - при величине теплообменной поверхности дополни тельного теплообменника, в 4-5 раз превышающей величину теплообменной поверхности догревателя. При этом общая площадь теплообменной поверхности приблизительно такая же, как у. известных водяных испарителей. Предлагаемая схема газификатора позволяет с помощью дополнительных трубопроводов с запорной арматурой изменить направление криогенного продукта, направив его сначала в догреватель, а затем через дополнительный теплообменник в атмосферный испаритель и оттуда потребителю, что дает возможность произвести оттайку атмосферного испарителя за счет тепла проходящего через него подогретого криогенного продукта. Такая оттайка производится без прекращения газификации криогенного продукта, что исключает необходимость периодических остановок работы газификатора для оттайки, а следовательно, позволяет увеличить среднесуточную производительность газификатора. Кроме того, такая цттaйкa (особенно в случае использования, панельных атмосферных испарителей) значительно менее продолжительна, чем оттайка известным способом, так как для отслоения намерзшего льда достаточно растопить лишь его внутренний, прилегающий к панели слой, что также приводит к увеличению среднесуточной производительности, Предлагаемая схема позволяет также исполь зовать для оттайки имеющийся в газификаторе догреватель. Выполнение всей запорной арматуры в виде тре.мккшционного переключателя позволяет практически мгновенно изменить режим работы газификатор одним переключающим органом, что пре дотвращает поступление потребителю в период переключения холодного продукта не посредственно из насоса.

Предлагаемый газификатор сокращает эремя оттайки приблизительно с 1,5 ч до 30 мин в сутки и обеспечивает выдачу продукта потребителю приблизительно с 50процентной производительностью также и во время оттайки. В результате среднесуточ-. ная производительность газификатора увеличивается на 6-7i.

1. ГАЗИФИКАТОР КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий соединенные последовательно насос, атмосферный фиг. испаритель и догреватель с трубопроводом выдачи продукта потребителю, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет обеспечения оттайки газификатора во время работы, он снабжен дополнительным теплообменником, установленным перед догревателем и соединенным входным патрубком с входным патрубком догревателя, а выходным -: через обратный клапан с входом атмосферного испарителя, догреватель подключен выходным патрубком к насосу, при этом выходной патрубок атмосферного испарителя снабжен обратным клапаном, установленным перед догревателем. 2. Газификатор .по п. 1, отличающийся тем, что выходной патрубок атмосферного испарителя соединен с трубопроводом выдачи продукта потребителю.

LJ

и §

17

/

2 Lx2/J

JS1 22 10 3

I I I

Фиг.З

фиг Л iSIff 22 10 9