本實(shí)用新型涉及一種低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置，屬于低溫技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在低溫工業(yè)領(lǐng)域，涉及到很多低溫液體汽化的工藝需求，現(xiàn)有技術(shù)一是：通過(guò)各類汽化器，如水浴式汽化器或空浴式汽化器，利用蒸汽熱或空氣熱汽化低溫液體，但同時(shí)需消耗蒸汽（如水浴式汽化器）或雖可以利用免費(fèi)的空氣，但換熱效率低，不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作（如空浴式汽化器），且低溫液體的冷能均不能有效利用?，F(xiàn)有技術(shù)二是：把低溫液體導(dǎo)入需要冷能的裝置，如正在運(yùn)行的空分裝置的換熱器中，低溫液體被正流的流體復(fù)熱汽化出空分冷箱裝置，同時(shí)其冷能被空分冷箱內(nèi)的流體利用；上述技術(shù)二雖然能有效利用低溫液體復(fù)熱時(shí)的冷能，但在運(yùn)作上需與運(yùn)行的空分裝置保持時(shí)間的一致性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種能有效回收冷能，低溫流體的冷能回收效率高，儲(chǔ)冷裝置體積小，再利用時(shí)的低溫品位高，在冷能利用上又不受限于冷能源的低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置，它至少包括：具有多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C（C1、C2、…、Cn），這些不同的儲(chǔ)冷單元按工作沸點(diǎn)不同通過(guò)分層堆疊的方式組合在一起；儲(chǔ)存所述儲(chǔ)冷單元的儲(chǔ)冷容器T；使低溫流體通過(guò)所述儲(chǔ)冷容器T的通道；所述儲(chǔ)冷單元C、儲(chǔ)冷容器T以及通道之間通過(guò)管道和閥門(mén)相連通；在儲(chǔ)冷容器T外包覆有保溫的絕熱材料層。

作為優(yōu)選：所述多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C為球狀物或?yàn)榘魻钗锘驗(yàn)閹钗锘驗(yàn)檎酃芑蚶@管物；

未進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，所述的儲(chǔ)冷單元C內(nèi)含有儲(chǔ)冷常溫帶壓氣體介質(zhì)或液體介質(zhì)或固體介質(zhì)；進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，所述儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的常溫帶壓氣體介質(zhì)被全部液化或至少部分地被液化，或儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓氣體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化，或儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓液體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化。

作為優(yōu)選：所述多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的流體介質(zhì)及其壓力相同或不同；所述的帶壓氣體介質(zhì)為甲烷、乙烷，丙烷或天然氣等碳?xì)浠衔?，或?yàn)榉鸁N或氯化物或氟氯化物，或?yàn)闅澹驗(yàn)檫@些氣體和氮?dú)獍匆欢ū壤幕旌蠚怏w；

在儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，所述的儲(chǔ)冷單元C的分層堆疊順序從低溫區(qū)到高溫區(qū)為工作壓力下介質(zhì)沸點(diǎn)由低到高或熔點(diǎn)由低到高。

作為優(yōu)選：所述不同的分層堆疊儲(chǔ)冷單元C之間可以設(shè)置有分隔板構(gòu)成的固定裝置，以防止工作狀態(tài)時(shí)所述不同儲(chǔ)冷單元C之間的混床。

作為優(yōu)選：所述的儲(chǔ)冷容器T是帶壓的壓力容器或是不帶壓的常壓容器；

低溫流體經(jīng)過(guò)所述的通道進(jìn)入所述的儲(chǔ)冷容器T后，所述的低溫流體冷能儲(chǔ)存在所述的多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C中，所述的低溫流體溫度升高后流出所述的儲(chǔ)冷容器；同理，常溫或高溫流體也可以通過(guò)所述的通道進(jìn)入所述的儲(chǔ)冷容器后，儲(chǔ)存在所述的多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C中的冷能傳遞給所述的常溫或高溫流體，所述的常溫或高溫流體溫度降低后流出所述的儲(chǔ)冷容器。

一種利用所述低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置進(jìn)行低溫流體冷能儲(chǔ)存方法，該方法包括：

一儲(chǔ)冷容器T中儲(chǔ)存有多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C（C1、C2、…、Cn），儲(chǔ)冷單元C為球狀物、棒狀物或帶狀物，或是折管或繞管物；

未進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)含有儲(chǔ)冷常溫帶壓氣體介質(zhì)或液體介質(zhì)或固體介質(zhì)；進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓氣體介質(zhì)被全部液化或至少部分地被液化；或進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓氣體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化；或進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓液體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化；

這些不同的儲(chǔ)冷單元C按工作沸點(diǎn)不同通過(guò)分層堆疊的方式組合在一起；低溫流體經(jīng)與儲(chǔ)冷容器相連通的通道進(jìn)入儲(chǔ)冷容器，與儲(chǔ)冷單元換熱，其冷能被儲(chǔ)冷單元儲(chǔ)存，其被加熱，并經(jīng)與儲(chǔ)冷容器相連通的通道出儲(chǔ)冷容器；

相應(yīng)地，常溫或高溫流體也可以通過(guò)通道進(jìn)入儲(chǔ)冷容器，儲(chǔ)存在多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C中的冷能傳遞給所述的常溫或高溫流體，所述的常溫或高溫流體溫度降低后通過(guò)通道流出所述的儲(chǔ)冷容器；進(jìn)入儲(chǔ)冷容器的低溫流體或常溫或高溫流體可以是帶壓的，也可以是不帶壓的；為提高儲(chǔ)冷效率和儲(chǔ)冷時(shí)間，須給儲(chǔ)冷容器T覆蓋絕熱材料。

本實(shí)用新型所述不同的儲(chǔ)冷單元C里面充填的流體介質(zhì)及其壓力相同或不同，使得所述不同的儲(chǔ)冷單元C在儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，堆疊順序從低溫區(qū)到高溫區(qū)為介質(zhì)沸點(diǎn)由低到高或介質(zhì)熔點(diǎn)由低到高。

本實(shí)用新型采用該方法后，低溫流體的冷能回收效率高，且儲(chǔ)冷裝置的體積小，再利用時(shí)的低溫品位高；它具有能有效回收冷能，低溫流體的冷能回收效率高，儲(chǔ)冷裝置體積小，再利用時(shí)的低溫品位高，在冷能利用上又不受限于冷能源等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置的一個(gè)實(shí)施例示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所述低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置的另一個(gè)實(shí)施例示意圖。

圖3是本實(shí)用新型所述低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置的又一個(gè)實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹：圖1--3所示，本實(shí)用新型所述的一種低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置，它至少包括：具有多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C（C1、C2、…、Cn），這些不同的儲(chǔ)冷單元按工作沸點(diǎn)不同通過(guò)分層堆疊的方式組合在一起；儲(chǔ)存所述儲(chǔ)冷單元的儲(chǔ)冷容器T；使低溫流體通過(guò)所述儲(chǔ)冷容器T的通道；所述儲(chǔ)冷單元C、儲(chǔ)冷容器T以及通道之間通過(guò)管道和閥門(mén)相連通；在儲(chǔ)冷容器T外包覆有保溫的絕熱材料層；

所述多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C為球狀物或?yàn)榘魻钗锘驗(yàn)閹钗锘驗(yàn)檎酃芑蚶@管物；

未進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，所述的儲(chǔ)冷單元C內(nèi)含有儲(chǔ)冷常溫帶壓氣體介質(zhì)或液體介質(zhì)或固體介質(zhì)；進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，所述儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的常溫帶壓氣體介質(zhì)被全部液化或至少部分地被液化，或儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓氣體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化，或儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓液體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化。

本實(shí)用新型所述多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的流體介質(zhì)及其壓力相同或不同；所述的帶壓氣體介質(zhì)為甲烷、乙烷，丙烷或天然氣等碳?xì)浠衔铮驗(yàn)榉鸁N或氯化物或氟氯化物，或?yàn)闅澹驗(yàn)檫@些氣體和氮?dú)獍匆欢ū壤幕旌蠚怏w；

在儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，所述的儲(chǔ)冷單元C的分層堆疊順序從低溫區(qū)到高溫區(qū)為工作壓力下介質(zhì)沸點(diǎn)由低到高或熔點(diǎn)由低到高。

本實(shí)用新型所述不同的分層堆疊儲(chǔ)冷單元C之間可以設(shè)置有如分隔板等構(gòu)成的固定裝置，以防止工作狀態(tài)時(shí)所述不同儲(chǔ)冷單元C之間的混床。

本實(shí)用新型所述的儲(chǔ)冷容器T是帶壓的壓力容器或是不帶壓的常壓容器；

低溫流體經(jīng)過(guò)所述的通道進(jìn)入所述的儲(chǔ)冷容器T后，所述的低溫流體冷能儲(chǔ)存在所述的多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C中，所述的低溫流體溫度升高后流出所述的儲(chǔ)冷容器；同理，常溫或高溫流體也可以通過(guò)所述的通道進(jìn)入所述的儲(chǔ)冷容器后，儲(chǔ)存在所述的多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C中的冷能傳遞給所述的常溫或高溫流體，所述的常溫或高溫流體溫度降低后流出所述的儲(chǔ)冷容器。

一種利用所述低溫流體冷能儲(chǔ)存裝置進(jìn)行低溫流體冷能儲(chǔ)存方法，該方法包括：

一儲(chǔ)冷容器T中儲(chǔ)存有多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C（C1、C2、…、Cn），儲(chǔ)冷單元C為球狀物、棒狀物或帶狀物，或是折管或繞管物；

未進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)含有儲(chǔ)冷常溫帶壓氣體介質(zhì)或液體介質(zhì)或固體介質(zhì)；進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓氣體介質(zhì)被全部液化或至少部分地被液化；或進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓氣體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化；或進(jìn)入儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)冷單元C內(nèi)的帶壓液體介質(zhì)被全部固化或至少部分地被固化；

這些不同的儲(chǔ)冷單元C按工作沸點(diǎn)不同通過(guò)分層堆疊的方式組合在一起；低溫流體經(jīng)與儲(chǔ)冷容器相連通的通道進(jìn)入儲(chǔ)冷容器，與儲(chǔ)冷單元換熱，其冷能被儲(chǔ)冷單元儲(chǔ)存，其被加熱，并經(jīng)與儲(chǔ)冷容器相連通的通道出儲(chǔ)冷容器；

相應(yīng)地，常溫或高溫流體也可以通過(guò)通道進(jìn)入儲(chǔ)冷容器，儲(chǔ)存在多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C中的冷能傳遞給所述的常溫或高溫流體，所述的常溫或高溫流體溫度降低后通過(guò)通道流出所述的儲(chǔ)冷容器；進(jìn)入儲(chǔ)冷容器的低溫流體或常溫或高溫流體可以是帶壓的，也可以是不帶壓的；為提高儲(chǔ)冷效率和儲(chǔ)冷時(shí)間，須給儲(chǔ)冷容器T覆蓋絕熱材料。

本實(shí)用新型所述不同的儲(chǔ)冷單元C里面充填的流體介質(zhì)及其壓力相同或不同，使得所述不同的儲(chǔ)冷單元C在儲(chǔ)冷工作狀態(tài)時(shí)，堆疊順序從低溫區(qū)到高溫區(qū)為介質(zhì)沸點(diǎn)由低到高或介質(zhì)熔點(diǎn)由低到高。

實(shí)施例：

在圖1的實(shí)施例中，壓力為0.8MPaG、溫度為-150℃的純化干燥空氣00通過(guò)管道G1和閥門(mén)V1進(jìn)入帶壓的儲(chǔ)冷容器T1，儲(chǔ)冷容器T1中儲(chǔ)存有多個(gè)不同的儲(chǔ)冷單元C（C1、C2、…、Cn），n=35。儲(chǔ)冷單元C為直徑相等的圓柱形管子，它們并排疊放在一起。其中C1充填的是摩爾組分分別為60%和40%的甲烷和乙烷氣體，工作壓力為0.1MPaG；C1與-150℃的空氣00換熱，C1中的物質(zhì)至少部分地液化，放出潛熱被氣體00吸收，氣體00溫度升高，如升到-148℃左右。其中C2充填的是摩爾組分分別為40%和60%的甲烷和乙烷氣體，工作壓力為0.1MPaG；C2與-148℃的空氣00換熱，C2中的物質(zhì)至少部分地液化，放出潛熱被氣體00吸收，氣體00溫度繼續(xù)升高。而C3充填的是摩爾組分分別為30%和70%的甲烷和乙烷氣體，工作壓力為0.1MPaG。C4充填的是摩爾組分分別為20%和80%的甲烷和乙烷氣體，工作壓力為0.1MPaG；C5充填的是摩爾組分分別為10%和90%的甲烷和乙烷氣體，工作壓力為0.1MPaG；C6充填的是摩爾組分為100%的乙烷氣體，工作壓力為0.1MPaG；從C7到C16充填的是乙烷和丙烷氣體的不同摩爾比例混合物，工作壓力為0.1MPaG，液化溫度從低到高堆疊；從C16到C32充填的是丙烷和丁烷氣體的混合物，工作壓力為0.1MPaG，液化溫度從低到高堆疊；從C32到C35充填的是丁烷氣體，工作壓力從0.1MPaG到0.2MPaG，液化溫度從低到高堆疊。氣體00經(jīng)依次與C1到C35換熱，其冷量依次被C1到C35吸收，其自身被復(fù)熱到約25℃出儲(chǔ)冷容器T1，并經(jīng)管道G2和閥門(mén)V2出儲(chǔ)冷裝置。其冷量主要以C1到C35中的介質(zhì)以部分液化成液體的形式儲(chǔ)存。由于儲(chǔ)冷容器T1的外層被良好的保溫絕熱材料所覆蓋或充填，絕熱冷損不大。

當(dāng)需要利用儲(chǔ)冷容器T1中的冷量時(shí)，壓力為0.8MPaG、溫度為25℃的純化干燥空氣01通過(guò)管道G2和閥門(mén)V2進(jìn)入帶壓的儲(chǔ)冷容器T1。空氣01先與C35-C32換熱，Cn中的物質(zhì)至少部分地氣化，吸收氣化潛熱，同時(shí)氣體01被冷卻，氣體01溫度降低，如降到20℃左右；空氣01再依次與C32-C1換熱，在此過(guò)程中，Cn中的物質(zhì)至少部分地氣化，吸收氣化潛熱，氣體01逐步地冷卻，氣體01溫度降低，如降到-140℃左右出儲(chǔ)冷容器T1，并經(jīng)管道G1和閥門(mén)V1出儲(chǔ)冷裝置。儲(chǔ)冷裝置中的冷量主要以C1到C35中的介質(zhì)以部分氣化或全氣化的形式被氣體00帶走。

在圖2的實(shí)施例中，儲(chǔ)冷單元C（C1、C2、…、Cn）是球狀物；

在圖3的實(shí)施例中，儲(chǔ)冷單元C（C1、C2、…、Cn）是折管；

上述兩個(gè)實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。如儲(chǔ)冷單元C中的介質(zhì)也可以在某種條件下相變成固狀，可以在固液氣三相或固氣二相或固液二相作為儲(chǔ)冷的方法。因此，在本實(shí)用新型的范疇下所作的各種變型或優(yōu)化，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。