用于低温液体气化的自增压防爆装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了用于低温液体气化的自增压防爆装置，其包括防爆箱、设置在防爆箱内供低温液体通过的换热管组件，以及用于将低温液体加热气化的超导加热器；所述超导加热器包括一具导热性能的管道，以及设置在管道内部的超导陶瓷片。本实用新型专利技术所述自增压防爆装置具有低于设定温度下自动升温的安全特性，并且其装置体积小、重量轻、升温快，具有极高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
用于低温液体气化的自增压防爆装置
本技术涉及液体气化增压领域，尤其涉及用于低温液体气化的自增压防爆装置。
技术介绍
现有技术中并未出现有一种可以有效对于低温液体进行快速加热气化并实现自增压的技术手段。例如，目前国内液化石油气、液化天然气等多采用气化的方式，将液态介质经吸热及强制气化后转为气态，并在调压后经管线后输送到用户，替代大管网输气的独立液化石油气供气网站。然而其气化过程多为利用大面积活塞端的低压气体驱动而产生小面积活塞端的高压流体，无法实现快速智能控制温度和压力。另外，目前液态二氧化碳经气化灌注的方式多采用空温或水浴式气化系统，该系统水浴加温与热交换降温平衡点不好控制，系统只能间歇进液和排放，进液前需先将水温加热到80℃以上，进液后水温下急速下降，再次加热不得不等待时间约1～2小时，冬季寒冷地区可能等待的时间更长，达不到快速灭火的效果并且容易结干冰。因而，现有技术还有待于改进和提高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于低温液体气化的自增压防爆装置，旨在解决现有技术中低温液体无法实现快速加热气化进行自增压的问题。本技术的技术方案包括：提供一种用于低温液体气化的自增压防爆装置，其包括防爆箱、设置在防爆箱内供低温液体通过的换热管组件，以及用于将低温液体加热气化的超导加热器；所述超导加热器包括一具导热性能的金属管，以及设置在金属管内部的超导陶瓷片。进一步地，所述防爆箱的外部设置有与换热管组件连接的液相入口和气相出口；所述换热管组件为若干个U形换热管所组成；所述U形换热管的一端均连接于所述液相入口，另一端均连接于所述气相出口。具体地，所述超导陶瓷片内部镶嵌有金属丝。更具体地，所述金属管为矩形结构。较佳实施例中，所述超导加热器贴合设置在所述换热管组件的管壁上。另外本技术所述低温液体包括液氧、液氮、液氩、液氨、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、液态二氧化碳中的一种或多种；所述低温指的是0℃以下的温度。即本技术所述自增压防爆装置可以适用于上述低温液体的液气相变化过程。有益效果：本技术首次将超导材料引入低温液体(所述低温液体主要包括液氧、液氮、液氩、液氨、液化天然气、液化石油气、液态二氧化碳等)的应用领域，实现低温液体经吸热及强制气化由液态转为气态，同时实现装置自增压，经调压后通过管线输送的应用过程。本技术所述自增压防爆装置优于LNG、LO2、LN2、LAr、LCO2等介质的循环水浴式气化器、电加热水浴式气化器、蒸汽加热水浴式气化器加热气化能力，并且在设定温度和压力的情况下，依靠超导材料(超导陶瓷片)的特性，实现在设定最高温度值时电阻无限大时，装置自动断电，即本技术自增压防爆装置具有低于设定温度下自动升温的安全特性，并且其装置体积小、重量轻、升温快，具有极高的实用性。附图说明图1为本技术所述自增压防爆装置的结构示意图。图2为本技术所述自增压防爆装置主视图(不包括防爆箱的主视图部分)。图3为本技术所述自增压防爆装置俯视图(不包括防爆箱的俯视图部分)。图4为本技术所述自增压防爆装置右视图。图5为本技术所述自增压防爆装置中换热管组件的管道截面示意图。具体实施方式以下将结合附图对本技术所述用于低温液体气化的自增压防爆装置的实现过程进行说明。如图1-4所示，本技术提供一种用于低温液体气化的自增压防爆装置，其中，所述自增压防爆装置200包括防爆箱210、设置在防爆箱210内供低温液体通过的换热管组件220，以及用于将低温液体加热气化的超导加热器250(如图4所示，所述超导加热器贴合设置在换热管组件的外壁上)；所述超导加热器包括一具导热性能的金属管，以及设置在金属管内部的超导陶瓷片。具体而言，本技术所述自增压防爆装置改变了现有技术中对低温液体气化多采用空温(利用空气进行热交换)或水浴加热的技术手段，本技术实施例中通过引入超导陶瓷片对低温液体进行加热气化，并且在达到预先设定的温度值时超导陶瓷片的电阻可以无限大，实现自动断电以保护装置。需要说明的是，本技术中所出现的“装置”即指本技术所述自增压防爆装置。另外本技术所述低温液体包括液氧、液氮、液氩、液氨、液化天然气、液化石油气、液态二氧化碳中的一种或多种；所述低温指的是0℃以下的温度。进一步地，本技术所述防爆箱210的外部设置有与换热管组件220连接的液相入口230和气相出口240；所述换热管组件220为若干个U形换热管所组成；所述U形换热管的一端均连接于所述液相入口230，另一端均连接于所述气相出口240。较佳实施例中所述液相入口230和气相出口240均设置在防爆箱210的同一个面上，并且分别外接储存低温液体的储罐，所述储罐与所述自增压防爆装置保持一定高度差。作业时，储罐中的低温液体通过管道进入到所述自增压防爆装置中进行加热气化，并将气化后形成的气体通过管道输送回储罐，使储罐实现自增压，在储罐中气体排出时仍可维持一定压力。更进一步地，如图2所示，所述液相入口230垂直连接于第一直管，且气相出口240垂直连接于第二直管；所述换热管组件220包括4个U形换热管，并且每一个U形换热管的一端(左端)均等距连接在第一直管222上，另一端(右端)均等距连接在第二直管221上。当然所述换热管的形状并不限定为U形，其还可以是圆管、蛇形管、螺旋管、异型管、六角形管、方形管等等，只要能供低温液体通过并可进行换热即可。如图5所述，所述U形导热管包括一导热管管壁以及设置在导热管管壁中的换热芯，所述换热芯是通过特殊工艺一次性拉模成型的，其可以为发射状结构或螺旋状结构，以实现与低温液体最大换热面积为目的。本技术所述超导加热器是由内部设置有超导陶瓷片的金属管所构成的，所述超导陶瓷片具有快速加热和达到预设温度时自动断电停止加热的作用，将其设置在具导热性能的金属管中可以更好地将热量传递给换热管组件中的低温液体；当然还可以直接将超导陶瓷片紧密贴合在换热管组件上进行导热，上述实施例中超导陶瓷片的设置位置和设置方式仅为举例，不视为对本技术技术方案的限定。优选地，所述金属管的形状可以为矩形，其制作工艺简单并且能增加与换热管组件的接触面积。具体地，本实施例中所述超导陶瓷片内部镶嵌有金属丝，并添加有0-20％重量百分数的Nb3Sn和/或0-20％重量百分数的NbTi。较佳实施例中，本技术所述超导陶瓷片添加有10％重量百分数的Nb3Sn和10％重量百分数的NbTi，换言之，所述超导陶瓷片是通过在超导陶瓷中加入了金属丝，并添加了Nb3Sn和/或NbTi，使得其具有良好的导电和导热性能，可以实现瞬间自动升温和自动停止加热。另外超导陶瓷利用陶瓷本身的微孔结构极大地增加了与空气接触的面积，在自然对流的状态下起散热能力高于金属材质，并且其具有绝缘、耐高温、抗氧化、抗酸碱、可耐高压和防电击等作用。当温度超过预设安全值时，其内部电阻可以无限大，使得可以瞬间自动断电停止升温，确保使用安全，例如在本技术装置内部设置有一可预设温度的温度传感器，当温度超过预设的30℃时，超导陶瓷片的电阻会变无限大，电流变零，因此可以瞬间停止加热升温。如果单纯采用水浴加热或电磁加热等升温手段，其是无法实现连续加热和自动启停以保障使用安全的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低温液体气化的自增压防爆装置，其特征在于，所述自增压防爆装置包括防爆箱、设置在防爆箱内供低温液体通过的换热管组件，以及用于将低温液体加热气化的超导加热器；所述超导加热器包括一具导热性能的金属管，以及设置在管道内部的超导陶瓷片。

【技术特征摘要】
1.一种用于低温液体气化的自增压防爆装置，其特征在于，所述自增压防爆装置包括防爆箱、设置在防爆箱内供低温液体通过的换热管组件，以及用于将低温液体加热气化的超导加热器；所述超导加热器包括一具导热性能的金属管，以及设置在管道内部的超导陶瓷片。2.根据权利要求1所述用于低温液体气化的自增压防爆装置，其特征在于，所述防爆箱的外部设置有与换热管组件连接的液相入口和气相出口；所述换热管组件为若干个U形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，董晓斌，冯福军，
申请(专利权)人：西安森兰科贸有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61