一种冷冻结晶装置的制作方法

本发明属于制冷设备，涉及一种冷冻结晶装置，具体涉及一种高效节能的冷冻结晶装置。

背景技术：

1、在常规冷冻结晶系统中，冷冻结晶器和冷冻换热室是独立的两个设备，冷冻结晶器为了晶核成长，设备尺寸和空间较大，投资成本较大；冷冻结晶器与冷冻换热室依靠循环管进行连接，料液在循环管流动时会造成与周围换热，造成热量损失。

2、在常规冷冻换热室中，料液在管程内流动，冷冻液在壳程内流动；冷冻结晶在换热管内壁，结晶结垢后无法通过巡检看出，只能通过生产运行中参数变化观察并发现，影响了生产效率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种高效节能的冷冻结晶装置。

2、本发明公开了一种冷冻结晶装置，包括：冷冻换热室、冷冻结晶器和盐腿；

3、所述冷冻结晶器和盐腿均设置在所述冷冻换热室的一侧，所述冷冻结晶器直接连接在所述冷冻换热室的顶部且与所述冷冻换热室的壳程相通，所述盐腿直接连接在所述冷冻换热室的底部且与所述冷冻换热室的壳程相通；

4、所述冷冻结晶器上设有料液进口，所述盐腿的料液出口通过冷冻结晶循环泵和料液循环管与所述冷冻换热室的壳程的另一端相通，以形成料液在冷冻换热室、冷冻结晶器和盐腿内的冷冻循环，所述料液循环管上还设有料液外排支管；

5、所述冷冻换热室的管程内流动有冷冻液，所述冷冻换热室的管程的两端与冷冻液循环管的两端对应连接，所述冷冻液循环管上设有制冷机和冷冻液循环泵。

6、作为本发明的进一步改进，所述冷冻换热室为卧式列管式换热器。

7、作为本发明的进一步改进，所述冷冻换热室的壳程内横向设置有上下交错的挡流板。

8、作为本发明的进一步改进，所述挡流板形成的流通间隙不大于料液循环管的管道管径。

9、作为本发明的进一步改进，所述盐腿作为结晶晶核成长区域，所述盐腿的直径不大于所述冷冻结晶器的尺寸，所述冷冻结晶器和盐腿均设置在两个挡流板之间，不能跨过挡流板；所述冷冻结晶器和盐腿与冷冻换热室的连接尺寸不大于相邻两个挡流板的间距。

10、作为本发明的进一步改进，为保证晶核成长，考虑到料液温度在0~5℃之间，同时保证冷冻结晶循环泵的入口管道灌满料液，因此需要设计所述盐腿的容积不低于冷冻结晶循环泵流量的1/6，不高于冷冻结晶循环泵流量的1/3。

11、作为本发明的进一步改进，所述料液在壳程内的流速为2~4m/s，以利用料液循环将换热管管壁的结晶带走，防止晶体在管壁表面结垢。

12、作为本发明的进一步改进，所述冷冻结晶循环泵选用大流量、低扬程的轴流泵，轴流泵将盐腿中的料液输送到所述冷冻换热室的壳程中，并将冷冻换热室的换热管璧上的结晶进行冲刷带走，轴流泵的流量要保持料液流速2~4m/s。

13、作为本发明的进一步改进，冷冻液通过制冷机进行降温，所述制冷机采用结构简单、易损件少、使用寿命长、单级压缩比高的螺杆式制冷机，冷冻液循环泵将冷冻液从制冷机输送到冷冻换热室的管程中，冷冻液在管程中与壳程中的料液进行换热，冷冻液升温，然后进入制冷机中降温冷冻。

14、作为本发明的进一步改进，所述冷冻换热室的侧壁上设有观察孔和观察视镜，由于冷冻换热室内部是封闭空间，观察孔和观察视镜位于冷冻换热室的罐体两侧，呈180℃对称分布，便于观察换热管管壁上结晶和结垢情况；观察视镜设置在挡流板之间，每两个挡流板之间至少两个视镜，连接冷冻结晶器的部分至少四个视镜，视镜均要180℃对称分布在换热室两侧。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、本发明的冷冻结晶器的底部与冷冻换热室的顶部直接连接，不需要循环管，减少了设备投资和制冷机的功率；

17、本发明的冷冻换热室的壳程空间作为冷冻结晶器的晶体成长空间，大大降低了冷冻结晶器的高度和占地高度，从而降低了设备投资成本和运行成本，具有很高的经济价值；

18、本发明通过在冷冻换热室的壳程内横向设置上下交错的挡流板，可保证料液的冲刷和流速，进而防止管壁结晶形成结垢；

19、本发明在冷冻换热室的侧壁上设有观察视镜，通过观察视镜可以观察到换热管管外壁的结晶和结垢情况，便于及时维修处理，提高冷冻换热室的效率以及冷冻工艺系统稳定性。

技术特征：

1.一种冷冻结晶装置，其特征在于，包括：冷冻换热室、冷冻结晶器和盐腿；

2.如权利要求1所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述冷冻换热室为卧式列管式换热器。

3.如权利要求1或2所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述冷冻换热室的壳程内横向设置有上下交错的挡流板。

4.如权利要求3所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述挡流板形成的流通间隙不大于料液循环管的管道管径。

5.如权利要求3所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述盐腿作为结晶晶核成长区域，所述盐腿的直径不大于所述冷冻结晶器的尺寸，所述冷冻结晶器和盐腿均设置在两个挡流板之间；所述冷冻结晶器和盐腿与冷冻换热室的连接尺寸不大于相邻两个挡流板的间距。

6.如权利要求1所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述盐腿的容积不低于冷冻结晶循环泵流量的1/6，不高于冷冻结晶循环泵流量的1/3。

7.如权利要求1所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述料液在壳程内的流速为2~4m/s。

8.如权利要求1所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述冷冻结晶循环泵选用大流量、低扬程的轴流泵，轴流泵的流量要保持料液流速2~4m/s。

9.如权利要求1所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述制冷机采用螺杆式制冷机。

10.如权利要求3所述的冷冻结晶装置，其特征在于，所述冷冻换热室的侧壁上设有观察视镜，观察视镜位于冷冻换热室的罐体两侧，呈180℃对称分布；观察视镜设置在挡流板之间，每两个挡流板之间至少两个视镜，连接冷冻结晶器的部分至少四个视镜。

技术总结本发明公开了一种冷冻结晶装置，包括：冷冻换热室、冷冻结晶器和盐腿；冷冻结晶器和盐腿均设置在冷冻换热室的一侧，冷冻结晶器直接连接在冷冻换热室的顶部且与冷冻换热室的壳程相通，盐腿直接连接在冷冻换热室的底部且与冷冻换热室的壳程相通；冷冻结晶器上设有料液进口，盐腿的料液出口通过冷冻结晶循环泵和料液循环管与冷冻换热室的壳程的另一端相通，料液循环管上还设有料液外排支管；冷冻换热室的管程内循环流动有冷冻液。本发明的冷冻结晶器的底部与冷冻换热室的顶部直接连接，不需要循环管，减少了设备投资和制冷机的功率；本发明的冷冻换热室的壳程空间作为冷冻结晶器的晶体成长空间，降低了设备投资成本和运行成本。技术研发人员：高大雨,龙少鹏,李骎,王伟龙,朱倩,潘永月,李孟娇,孙振泗,孙喜,贾永强,王铸,赵相云,刘磊,万勇受保护的技术使用者：天津高能时代水处理科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23