[发明专利]液氮预冷装置

说明书

本发明公开了一种液氮预冷装置，包括：压缩机、KT透平膨胀压缩机、第一热交换器、第二热交换器和气液分离器；氮气通过第一连接管道依次与压缩机、KT透平膨胀压缩机的K回路与第一热交换器中的氮气通道的进气口相连接，在氮气通道的出气口处设置有第一分支管道和第二分支管道，氮气通道通过第一分支管道依次与第二热交换器中的液氮通道、气液分离器相连接，气液分离器的液氮出口通过第二连接管道依次与氢气液化冷箱、压缩机相连接；第一热交换器中的氮气通道通过第二分支管道依次与KT透平膨胀压缩机的T回路、第二热交换器中的第二循环通道、第一热交换器中的第一循环通道、压缩机相连接。该装置有效降低了液氮的消耗量，降低成本。

技术领域

本发明涉及氢气液化技术，尤其涉及一种为氢气液化提供冷量的液氮预冷装置。

背景技术

随着工业的发展和人们物质生活水平的提高，能源的需求也与日俱增。由于煤炭、石油等化石能源在使用时不可避免地会污染环境，再加上其储量有限，人类面临着开发高效、洁净的二次能源的艰巨挑战，因而寻找可再生的绿色能源迫在眉睫。氢作为可从多种途径获取的理想能源载体，是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁之一，将为终端能源利用提供新的重要形式。

氢气液化技术的核心是氢气的液化部分，氢气的临界温度和转化温度低，气化潜热小，其理论最小液化功在所有气体当中是最高的。由于氢气的液化温度很低，所以只有将氢气预冷却到一定温度以下，再节流膨胀才能产生冷效应，因而对氢气进行冷却处理的冷却效果非常重要。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种为氢气液化提供冷量的液氮预冷装置。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的液氮预冷装置，包括：压缩机、KT透平膨胀压缩机、第一热交换器、第二热交换器和气液分离器；在第一热交换器中设置有氮气通道和第一循环通道，氮气通道和第一循环通道相互独立；在第二热交换器中设置有液氮通道和第二循环通道，液氮通道和第二循环通道相互独立。

氮气通过第一连接管道依次与压缩机、KT透平膨胀压缩机的K回路与第一热交换器中的氮气通道的进气口相连接，在氮气通道的出气口处设置有第一分支管道和第二分支管道，氮气通道通过第一分支管道依次与第二热交换器中的液氮通道、气液分离器相连接，气液分离器的液氮出口通过第二连接管道依次与氢气液化冷箱、压缩机相连接，构成第一路氮制冷循环回路；第一热交换器中的氮气通道通过第二分支管道依次与KT透平膨胀压缩机的T回路、第二热交换器中的第二循环通道、第一热交换器中的第一循环通道、压缩机相连接，构成第二路氮制冷循环回路。

进一步地，前述的液氮预冷装置，其中，气液分离器中的氮气出口通过第三连接管道与第二热交换器中的第二循环通道的进气口相连接。

进一步地，前述的液氮预冷装置，其中，所述的压缩机为无油离心涡轮压缩机。

进一步地，前述的液氮预冷装置，其中，在第二热交换器中的液氮通道的出气口与气液分离器之间的第一分支管道上设置有第一截止阀。

进一步地，前述的液氮预冷装置，其中，在气液分离器的液氮出口与氢气液化冷箱之间的第二连接管道上设置有第二截止阀。

进一步地，前述的液氮预冷装置，其中，在气液分离器的液氮出口与氢气液化冷箱之间的第二连接管道上还设置有第三分支管道，第三分支管道与至少一个液氮储罐相连接。

本发明的有益效果是：压缩机、KT透平膨胀机、第一热交换器、第二热交换器、气液分离器、氢气液化冷箱形成封闭式氮制冷循环回路，作为氢气液化冷箱的冷却介质——液氮在进行热交换、为氢气液化冷箱提供冷量后，能重新返回压缩机、KT透平膨胀机等构成的氮制冷循环回路中、重新再被制备成具有冷量的液氮，有效降低液氮的消耗量，相比传统液氮预冷装置消耗量减少30%左右，降低成本。

附图说明

图1是液氮预冷装置的结构示意图。