利用液氧汽化冷量充装氧气装置及方法与流程

本发明涉及氧气充装领域，尤其是涉及一种利用液氧汽化冷量充装氧气装置及方法。

背景技术：

1、氧气应用非常广泛，一般分工业用氧和医疗用氧，工业用氧主要用于金属切割、气焊、火箭推动剂等，医疗用氧主要用于辅助治疗例如供给生物呼吸、作为疗急救用品。一般氧以液态形式存储于绝热的低温液体罐(约-165～160℃，0.4～0.5mpa)内，但使用时多以气态形式被使用，以氧气钢瓶供工业用氧和医用氧。在工业生产中，液氧通过汽化器汽化然后通过膜压机充装入氧气钢瓶，以供运输和使用，现有的充装工艺为：氧气充装系统由液氧低温储罐1、液氧切断阀组2、液氧管系3、空温式汽化器41、调压阀组5、低压氧气管系6、低压氧气缓冲罐7、充装膜压机8、充装管系9、压力传感器10、氧气钢瓶11(钢瓶数量根据产量定)等组成，具体见图1所示现有的充装工艺流程图。氧气充装时，打开液氧切断阀组，液氧自液氧低温储罐流出经液氧管系进入空温式汽化器汽化成约0.4～0.8mpa的低压气体，经调压阀组调压后进入低压氧气缓冲罐，确保以稳定压力进入膜压机增压至约13～15mpa，通过充装管系充装入氧气钢瓶。低压氧气经充装膜压机8增压时会因压缩热升温，需经冷却水上水管系121和冷却水回水管系131通冷却水进行冷却，以保证出膜压机的为高压常温氧气。

2、现有的充装工艺具有以下技术缺点：

3、(1)、空温式气化器翅片管外表面受周围空气温度、相对湿度影响较大。液氧气化过程吸收周围热量导致周围温度降低，在环境温度低、环境相对湿度大时空温式气化器表面会出现结霜现象，严重时导致气化器受力不均，出现侧向拉力，导致管路破裂、氧气泄漏，发生事故；同时，空温式气化器结霜也影响了气化器的传热性能，导致液氧汽化不完全，从而影响后级氧气充装。

4、(2)、在氧气钢瓶充装时，氧气钢瓶因氧气的压缩热会升温，在安全的充装速度下，冬季钢瓶升温至约40～45℃，夏季钢瓶升温至约50～60℃。钢瓶在40～60℃时，充装过量或者相互撞击等异常状况下，就有可能发生爆炸事故，存在安全隐患。

5、(3)、在氧气钢瓶充装时，为防止因充装速度过快钢瓶升温超过安全温度(即≥60℃)，一般需控制充装速度，冬季平均充装一组钢瓶(40l/瓶)约需40min，夏季平均充装一组钢瓶(40l/瓶)约需45min，充装效率低。

6、(4)、由于氧气钢瓶充装时气瓶内会升温至40～60℃，虽然充装时压力达到额定充装压力(13±0.5mpa)，但钢瓶静置一段时间后当钢瓶恢复至常温时，钢瓶压力会比额定压力小约1～1.4mpa，导致氧气钢瓶欠压。

技术实现思路

1、为了解决现有技术方案上述问题，本发明提出了一种利用液氧汽化冷量充装氧气方法、装置及存储介质。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种利用液氧汽化冷量充装氧气方法，包括以下步骤：

3、s1，在液氧低温储罐与低压氧气缓冲罐之间设置水浴式汽化器；或，在液氧低温储罐与充装膜压机之间设置水浴式汽化器；

4、s2，使用流动液体介质为水浴式汽化器中液氧提供气化过程需要吸收的热量，并将被冷却的水为充装膜压机和/或氧气钢瓶降温。

5、通常作为热媒的流动液体介质为水，由于低温液氧在汽化器中汽化时需要吸收大量的热，因此利用流动介质(通常可以采用常温的液态水)与其进行热交换，这些常温的液态水被吸热后成为低温的液态水，其温度可以通过液氧换热组件的设计及液态水的流量来进行控制，从而可以避免出现结霜现象。这些低温水有可以用于对充装膜压机和/或氧气钢瓶降温，相对于现有技术，节约了冷却的能耗和成本，低温水对钢瓶进行降温，可以将氧气钢瓶的温度控制在常温状态下进行氧气充装，使得氧气的充装压力符合额定值，不会出现欠压的情形，在维持降温的充装条件下，充装的效率也有效提高。

6、本发明还提供一种利用液氧汽化冷量充装氧气装置，包括：

7、液氧低温储罐，用于储存低温液氧；

8、液氧切断阀组，通过液氧管系连接于液氧低温储罐和水浴式汽化器之间；

9、水浴式汽化器，包括用于使液氧汽化的汽化器本体、与液氧进行热交换的液氧换热组件，所述汽化器本体的入口与液氧管系连接，其出口通过低压氧气管系与充装膜压机的入口连通；所述液氧换热组件的入口与热交换介质输入管连接，其出口与充装膜压机的冷却介质输入口连接；

10、充装膜压机，其出口与充装管系连接，用于对氧气钢瓶灌装氧气。

11、进一步的，所述水浴式汽化器与充装膜压机之间还连接有低压氧气缓冲罐。

12、进一步的，所述水浴式汽化器与低压氧气缓冲罐之间连接有调压阀组。

13、进一步的，还包括充装平台，用于放置待充装氧气的氧气钢瓶，所述充装平台下方设置有蓄液池，位于充装平台的上方设置有冷却喷淋系统，用于对氧气钢瓶进行喷淋冷却液降温，喷淋的冷却液流入蓄液池中。

14、进一步的，所述冷却喷淋系统入口与所述液氧换热组件的出口连通。

15、进一步的，所述蓄液池与所述液氧换热组件的入口之间通过冷却介质循环管系连接有循环泵。

16、进一步的，所述充装膜压机的冷却介质输出口通过管道与所述蓄液池连通。

17、进一步的，所述充装管系上安装有压力传感器。

18、进一步的，还包括用于检测充装膜压机和氧气钢瓶温度的第一温度检测组件和第二温度检测组件，以及用于控制冷却介质循环管系中冷却介质流量的流量控制装置，所述流量控制装置与第一温度检测组件和第二温度检测组件信号连接，并根据第一温度检测组件和第二温度检测组件的温度值调整冷却介质循环管系中冷却介质流量。

技术特征：

1.一种利用液氧汽化冷量充装氧气方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，所述水浴式汽化器(4)与充装膜压机(8)之间还连接有低压氧气缓冲罐(7)。

4.根据权利要求3所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，所述水浴式汽化器(4)与低压氧气缓冲罐(7)之间连接有调压阀组(5)。

5.根据权利要求2-4任一所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，还包括充装平台(12)，用于放置待充装氧气的氧气钢瓶(11)，所述充装平台(12)下方设置有蓄液池(13)，位于充装平台(12)的上方设置有冷却喷淋系统(17)，用于对氧气钢瓶(11)进行喷淋冷却液降温，喷淋的冷却液流入蓄液池(13)中。

6.根据权利要求5所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，所述冷却喷淋系统(17)入口与所述液氧换热组件的出口连通。

7.根据权利要求6所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，所述蓄液池(13)与所述液氧换热组件的入口之间通过冷却介质循环管系(14)连接有循环泵(15)。

8.根据权利要求7所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，所述充装膜压机(8)的冷却介质输出口通过管道与所述蓄液池(13)连通。

9.根据权利要求8所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，所述充装管系(9)上安装有压力传感器(10)。

10.根据权利要求8所述的利用液氧汽化冷量充装氧气装置，其特征在于，还包括用于检测充装膜压机(8)和氧气钢瓶(11)温度的第一温度检测组件和第二温度检测组件，以及用于控制冷却介质循环管系(14)中冷却介质流量的流量控制装置，所述流量控制装置与第一温度检测组件和第二温度检测组件信号连接，并根据第一温度检测组件和第二温度检测组件的温度值调整冷却介质循环管系(14)中冷却介质流量。

技术总结本发明公开了一种利用液氧汽化冷量充装氧气装置及方法，包括：液氧低温储罐、液氧切断阀组、水浴式汽化器、充装膜压机，用于对氧气钢瓶灌装氧气。本发明采用水浴式汽化器，充分利用液氧汽化吸热对常温冷却介质进行降温，然后利用低温的冷却介质对充装膜压机进行降温，进一步还可以对氧气钢瓶进行温度控制，从而实现低成本的冷却方案，又解决了现有技术中的问题。技术研发人员：杨开乔,沈志恒,朱晓斌,陶华,尚修娟受保护的技术使用者：金宏气体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16