[发明专利]一种用于化工生产的低温蓄冷方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及低温蓄冷技术领域，尤其是涉及一种用于化工生产的低温蓄冷方法和装置。

背景技术

化工行业在许多生产工段需要低温环境，其应用的温度范围大多集中在-35℃～0℃之间，因此绝大多数化工厂都设有冷冻站，用以提供工艺生产需要的冷量，低温冷冻在化工行业中的应用是非常广泛的。

然而，冷冻站的运行能耗惊人，往往1年的运行电费比购置冷冻设备时的投资还要多，冷冻站是化工厂的用电大户，如何能节约运行电费就成为企业急待解决的问题。目前工厂采用的方法大多是，加大盐水槽容积以增加蓄冷量，尽量在夜间谷电时开足制冷机，减少白天峰电时的开机时间。在夜间利用盐水槽进行蓄冷，其方法是将盐水槽的温度尽量降低，用温差进行蓄冷。有的盐水槽在一天之内的温度变化范围在-20℃～-4℃，夜间负荷低时，盐水槽的温度在-20℃，白天用冷高峰时，盐水槽内的温度只有-4℃。温度过低，对于制冷机的效率有很大影响，温度过高，对于工艺冷却速度又有很大影响，如此大的温度波动对于生产和节能都是不利的。水的比热只是其潜热的八十分之一，用温差蓄冷既增加了制冷机的耗电量，又不能获得很好的蓄冷效果。

目前，关于盐-水二元体系的凝固特性的研究已经取得了很多的数据，绘制了大量的不同盐-水二元体系的凝固特性图。如氯化钠水溶液的共晶温度是？1.2℃，对应浓度为22.4％；氯化镁水溶液的共晶温度是？9.4℃，对应浓度为25％；氯化钾水溶液的共晶温度是？0.7℃，对应浓度为19.5％，等等。因此，只要配制出与共晶温度对应的浓度的盐类水溶液，就可以在共晶温度下实现稳定的凝固和熔化，就像单一物质一样。例如配制22.4％的氯化钠水溶液，？1.2℃就是22.4％的氯化钠水溶液的冰点，就可以使其在？1.2℃时稳定结冰和熔化。

现有技术中的蓄冷系统不少，特点各异，如专利号为ZL200520140249.9一种双级蓄冷系统，采用双温双工况螺杆式制冷压缩机将冰蓄冷和水蓄冷连接组合为一体，利用蓄冷水池的蓄冷水对制冷剂进行过冷，一方面从高温蒸发器出来的制冷剂蒸汽直接进入压缩机的中间吸气口，利用压差继续向压缩机的基元容积充气，从而使压缩机的质量流量增加，提高制冷量；另一方面在制冷机和蓄冰槽联合供冷时，利用蓄冷水池的冷水对液体制冷剂进行过冷，克服了水蓄冷系统蓄能密度低和冰蓄冷系统效率低的缺点。又如专利号为ZL200520033330.7实用新型一种相变冰蓄冷系统，包括箱体、若干组盘形管或蛇形盘管、若干个流体均衡器，其中，盘形管或蛇形盘管设置于箱体内，其一端与流体均衡器相连通，另一端与连通管相连通，流体均衡器通过主管、阀门与贮氨器相连通，主管上设置有氨液入口。它主要是利用氨的相变由液态氨枛气态氨反复循环来获得工艺流程中所述需冷源，在夜间用电低谷时工作蓄冷，白天用电，电价高峰时释冷。

发明内容

本发明的目的是为了解决化工厂冷冻站运行耗电高，且冷冻站用电高峰时间与工艺用电高峰时间重合，造成化工厂的峰值用电负荷很大的问题，提供一种利用盐类的水溶液具有低于零度的共晶温度和与共晶温度对应的浓度也是唯一的这一特性，找到某一盐类，使它的水溶液共晶温度与此特定温度相同或接近，在工程应用中配制出与此盐类水溶液的共晶温度对应的浓度，以实现在共晶温度下的相变，从而完成在此温度下的蓄冷和放冷的低温蓄冷方法和装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于化工生产的低温蓄冷方法和装置，包括压缩冷凝及片冰系统、冷冻盐水循环系统、盐水补给系统、冷冻盐水外送系统，其特征是所述的压缩冷凝及片冰系统设有片冰机，片冰机设置在蓄冰槽的上方，冷冻盐水循环系统设有喷淋装置，喷淋装置设在片冰机上，采用盐类水溶液作为载冷剂，兼蓄冰介质，冷冻盐水外送系统为独立的外供低温盐水系统。

根据盐类的水溶液具有低于零度的共晶温度，与共晶温度对应的浓度也是唯一的特性，根据工程中需要的特定温度，对应于某种盐类的水溶液共晶温度基于相同或接近，即在工程中配制出与此盐类水溶液的共晶温度对应的浓度，即能实现在共晶温度下的相变，从而实现在此温度下的蓄冷和放冷。

该装置的蓄冷和放冷可分别独立进行，也可同时进行。