一种干冰快速液化增压输送系统

1.本实用新型涉及到液态二氧化碳制取领域，具体涉及到一种干冰快速液化增压输送系统。


背景技术：

2.液态二氧化碳作为一种应用广泛的工业材料和原料，在制冷剂、人工降雨以及纯碱、尿素等制造过程中得到大量使用。此外，在新兴起的液态二氧化碳压裂破岩技术中，液态二氧化碳发挥着不可或缺的作用，因此其制备、存储和运储过程都受到广泛关注，然而由于液态二氧化碳独特的物理特性，特别是在液态二氧化碳压裂破岩的施工现场，其制备、存储和运输仍然没有更好的办法解决。
3.关于液态二氧化碳的制备和运输，目前多采用气态二氧化碳来制备液态二氧化碳，常用的方法主要有常温高压液化和低温低压液化两种。常温高压液化方法系统简单、节约能源、运行费用低，但是对设备耐压要求高、危险系数大，与之对应的运输和存储过程主要用到钢瓶，而按照每年产出1
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104t液态co2计算，则需要1200只钢瓶存储和运输，每只液态co2储罐价格为15万元，每年钢瓶费用需要1.8亿元，一套常温高压液化设备2000万元，此外钢瓶本身的重量是装载液态co2质量的三倍，运输效益与运输成本极不对等。低温低压液化较之常温高压液化降低了对设备的耐压要求，且安全性高，但是其运行费用高，系统复杂，与之对应的运输方式为管道运输，而在在运输过程中液态co2受外界环境影响，部分发生气化，危险性上升。
4.液态二氧化碳在压裂破岩施工的应用领域中，现场环境较为复杂且地形地势多变，这给液态二氧化碳的运储和存储造成了很大影响，而施工现场对液态二氧化碳的需求量较大，因此依靠液态二氧化碳钢瓶存储和运输都有很大不便，且液态二氧化碳高压存储在钢瓶中，具有很大安全隐患。在现有技术中，尚无现场制备液态二氧化碳的设备，液态二氧化碳的使用过程常常伴随着液态二氧化碳在高压状态下的长距离运输和长时间存储，存在极大的资源消耗和安全隐患问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：本技术公共一种干冰快速液化增压输送系统，通过固态干冰代替液态二氧化碳进行存储和运输过程，现场快速制备液态二氧化碳供给使用，降低物流成本、消除安全隐患。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种干冰快速液化增压输送系统，包括干冰原料筒、干冰自动投放装置、液态二氧化碳出口阀、加热保温套层、高压活塞容器、温压传感器、双向液压缸和高压液压站；
8.所述干冰原料筒顶端开口用以投放干冰原料，干冰原料筒的底端通过管道与干冰自动投放装置连通；所述干冰自动投放装置另一端通过管道与高压活塞容器相连通，干冰自动投放装置的侧壁连接有液压装置；所述高压活塞容器通过双向液压缸的控制做上下往
复运动；所述双向液压缸通过注油管与高压液压站相连且受高压液压站控制，双向液压缸外部接有温压传感器；所述高压液压站向双向液压缸供油或者卸油，高压液压站连接油箱，油箱盛放液压油，油箱与高压液压站之间的管道上设有溢流阀调节充液压力。
9.较优地，干冰原料筒材质为抽真空的双层304不锈钢材质，实现隔热保温作用，顶端可以打开投放干冰原料，关闭后保温效果更佳，所述干冰原料筒下部连接管件与干冰自动投放装置相接，干冰原料筒中的干冰通过管件落入干冰自动投放装置中。
10.干冰自动投放装置的侧壁上设置有液压注油管，液压注油管连接液压装置；
11.圆盘的底部向下倾斜且带凸起圆柱块，投放装置下部有凹陷的挡盘，中间留有与凸起圆柱块直径相等的挡盘贯穿孔，圆盘与挡盘能够契合地硬接触阻挡干冰颗粒下落，圆盘上设置有贯通的圆盘贯穿孔，凸起圆柱块与挡盘贯穿孔相契合，通过硬接触控制干冰颗粒停止下落；干冰自动投放装置的圆盘10通过油压控制上升或者下降，实现凸起圆柱块与挡盘贯穿孔的分开或者接触，完成圆盘上下空间的贯通或隔绝，实现干冰的自动投放或者停止，其中，凸起圆柱块与挡盘贯穿孔接触为投放装置关闭状态，凸起圆柱块与挡盘贯穿孔分开为投放装置开启状态。
12.液压装置包括液压油缸，用来控制圆盘、圆盘贯穿孔和凸起圆柱块所在的块体上下运动；也就是说液压装置通过抽油和注油控制圆盘的升降，从而使凸起圆柱块与挡盘贯穿孔分离或者接触，实现干冰投放装置的关闭或者开启，接触时关闭，分离时开启。
13.较优地，圆盘底为锥形，挡盘为圆锥状。
14.高压活塞容器材质为304不锈钢，高压活塞容器边缘处配备全氟醚耐二氧化碳o型圈，耐磨能够长期使用，同时具有良好的导热性能，与外部加热保温套层进行热交换；加热保温套层包裹在高压活塞容器外，可以与活塞容器内部进行良好的热交换。
15.较优地，高压液压站和双向液压缸为高压活塞容器的辅助设备，高压液压站向双向液压缸供油，双向液压缸推动活塞运动，同时能够换向。
16.进一步的，所述双向液压缸配备磁致伸缩位移传感器，可精确检测活塞行程从而实现自动换向运行；
17.本技术干冰快速液化增压输送系统利用干冰作为原材料制备液态二氧化碳，避免了液态二氧化碳的长距离运输和高压存储，在施工现场即可快速制备所需液态二氧化碳。
18.所述高压液压站的油箱材质为钢板，高压液压站内设有溢流阀调节充液压力。
19.双向液压缸设置有磁致伸缩位移传感器，精确检测活塞行程，从而实现自动换向运行。
20.加热保温套层为柔性加热套。
21.本实用新型的有益效果在于：1、本技术干冰快速液化增压输送系统安全、方便、操作简单，能够安全、高效地制备液态二氧化碳；2、本实用新型采用干冰作为原材料制备液态二氧化碳，干冰的运输过程安全且成本低，有效避免了液态二氧化碳的长距离运输和存储，节省了物流成本，降低了安全隐患；3、本技术干冰快速液化增压输送系统装置简单，便于安置，在施工现场安装即可开始大量制备液态二氧化碳；4、本技术干冰快速液化增压输送系统中的干冰自动投放装置及高压液压站、高压双向液压油缸的存在，保证了系统的机械化、自动化，避免了人为干涉，节省人力的同时提高了系统的准确性和安全性。
附图说明
22.图1为本实用新型一种干冰快速液化增压输送系统的整体结构示意图；
23.图2为本实用新型一种干冰快速液化增压输送系统中干冰自动投放装置开启示意图；
24.图3为本实用新型一种干冰快速液化增压输送系统中干冰自动投放装置关闭示意图；
25.附图标记：1、干冰原料筒；2、干冰自动投放装置；3、液态二氧化碳出口阀；4、加热保温套层；5、高压活塞容器；6、温压传感器；7、双向液压缸；8、高压液压站；9、液压注油管；10圆盘；11、圆盘贯穿孔；12、凸起圆柱块；13、挡盘、14挡盘贯穿孔；15、活塞；16、液压装置；17、溢流阀；18、油箱。
具体实施方式
26.为使本实用新型的目的、技术方案、优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。
27.以下将结合本明实用新型的附图，对本明实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
28.如图1所示，本实施例公开以中国干冰快速液化增压输送系统，包括干冰原料筒1、干冰自动投放装置2、液态二氧化碳出口阀3、加热保温套层4、高压活塞容器5、温压传感器6、双向液压缸7和高压液压站8；
29.干冰原料筒1顶端开口用以投放干冰原料，干冰原料筒1的底端通过管道与干冰自动投放装置2连通；所述干冰自动投放装置2另一端通过管道与高压活塞容器5相连通，干冰自动投放装置2的侧壁连接有液压装置16；所述高压活塞容器5通过双向液压缸7的活塞控制做上下往复运动；所述双向液压缸7通过注油管与高压液压站8相连且受高压液压站8控制，双向液压缸7外部接有温压传感器6；所述高压液压站8向双向液压缸7供油或者卸油，高压液压站8连接油箱18，采用钢板制成的油箱18盛放试验用油，油箱18与高压液压站8之间的管道上设有溢流阀17调节充液压力。
30.高压双向液压油缸7与高压活塞容器5相连接，通过供油和卸油控制活塞上下运动（活塞连接在双向液压缸7上），双向液压缸7与高压活塞容器5作为两个腔体，通过活塞分隔开，双向液压缸7体积增大时压缩高压活塞容器5体积变小，将高压活塞容器5内的流体排出容器。
31.高压双向液压油缸与高压活塞容器相连接，通过供油和卸油控制活塞上下运动（活塞连接在双向液压缸上），双向液压缸与高压活塞容器作为两个腔体，通过活塞分隔开，双向液压缸7体积增大时压缩高压活塞容器体积变小，将高压活塞容器内的流体排出容器。
32.本实施例供油和卸油采用通用油压机的液压油（#46），双向液压缸7通过专门管路控制活塞运动，无需考虑液压油泄漏的问题。
33.干冰原料筒1由中部抽真空的双层304不锈钢制成，具有很好的保温作用，其顶端开口投放干冰颗粒或粉末原料，底端通过管道连通干冰自动投放装置2；
34.液压装置16包括液压油缸，如说明书附图2、3所示，用来控制圆盘10、圆盘贯穿孔11和凸起圆柱块12所在的块体上下运动；也就是说液压装置16通过抽油和注油控制圆盘10的升降，从而使凸起圆柱块12与挡盘贯穿孔14分离或者接触，实现干冰投放装置的关闭或者开启，接触时关闭，分离时开启。
35.所述干冰自动投放装置2材质为304不锈钢，干冰自动投放装置2内部设置有能够上下运动的圆盘10（圆盘10是干冰自动投放装置2的液压推动系统），干冰自动投放装置2中部设有液压注油管9连接液压装置16 ，所述圆盘10依靠液压装置16通过液压注油管9油和抽油发生运动。
36.干冰自动投放装置2内部有可上下滑动的圆盘10，中部设有液压注油管9连接液压装置16，所述圆盘10依靠液压装置16的液压油缸通过液压注油管9供油和抽油发生运动，所述圆盘10底为锥形，且中部有凸起的圆柱块12，投放装置下部有凹陷的圆锥状挡盘13，挡盘13为圆锥状，中间留有与凸起圆柱块12直径相等的挡盘贯穿孔14，圆盘10与挡盘13可以契合地硬接触阻挡干冰颗粒下落，所述圆盘10上有三个贯穿的圆盘贯穿孔11，三个贯通的圆盘贯穿孔11用以穿过干冰颗粒，圆盘10底部倾斜和凸起圆柱块12与干冰自动投放装置2的底面倾斜和凹陷部位相契合，通过硬接触控制干冰颗粒停止下落；所述干冰自动投放装置2的圆盘10通过油压控制完成自动上升和下降，实现凸起圆柱块12与挡盘贯穿孔14的接触与分开，从而完成圆盘10上下空间的隔绝或贯通，实现干冰的自动投放和停止，其中，凸起圆柱块12与挡盘贯穿孔14接触为投放装置关闭状态，凸起圆柱块12与挡盘贯穿孔14分开为投放装置开启状态。当圆盘10向上运动与挡盘13分开时，投放装置开启，其中的干冰穿过三个贯穿的圆盘贯穿孔11，之后穿过挡盘贯穿孔14落入高压活塞容器5中，当圆盘10向下运动，凸起圆柱块12与挡盘贯穿孔14接触时，投放装置关闭，干冰滞留在投放装置2中，原料筒1中的干冰也不再下落；
37.本实施例中，高压活塞容器5由单层304不锈钢制成，具有良好的导热性能，内部配备全氟醚耐二氧化碳o型圈，可长期使用，顶部与干冰自动投放装置2相接，内部活塞15受高压液压站8和双向液压缸7控制运动；干冰自动投放装置2打开后，所述高压液压站8和双向液压缸7开始运作，带动活塞15向下运动直至到达容器底端，高压活塞容器5中干冰到达一定量时，干冰自动投放装置2关闭，同时加热保温套层4开始工作；干冰液化结束后，液态二氧化碳出口阀门3打开，高压液压站8和双向液压缸7带动活塞15向上运动，将液态二氧化碳输送至外界；
38.干冰自动投放装置2打开时，所述连接在双向液压缸7上的活塞向下运动，干冰通过自动投放装置2投放进入高压活塞容器5中；加热保温套层4开启加热功能，固态干冰吸热融化转变为气液共存形式的二氧化碳；加热过程结束后，活塞向上运动，液态二氧化碳出口阀3打开，推送液态二氧化碳通过液态二氧化碳出口阀3被排出。
39.本实施例中，加热保温套层4选用柔性加热套，具有保温和加热功能，加热功率为4kw，控温范围在常温至150℃之间，包裹在高压活塞容器5外部，与其进行良好的热交换。
40.高压液压站8采用钢板制成的油箱盛放试验用油，并设有溢流阀调节充液压力，向双向液压缸7双向供油，使试验用油循环使用；本实施例中高压液压站8的工作压力25mpa，排量20l/min；
41.双向液压缸7在本实施例中最大载荷30吨，行程500mm，最高工作压力25mpa，配备
磁致伸缩位移传感器，精确检测活塞15的行程，从而现实自动换向运行；
42.温压传感器即温度传感器和压力传感器，本实施例中，温度传感器选用pt100型温度传感器，量程-50～200℃，测试精度
±
0.1℃；压力采用导管引流方式测试，通过管线将模型内部压力引出到外部的压力传感器，压力传感器量程20mpa，精度0.25%。
43.本技术干冰快速液化增压输送系统采用加热的方式，用干冰制备液态二氧化碳，在液态二氧化碳压裂等施工场地可以现场制备，避免了液态二氧化碳的高压运输的存储，大大提高了施工效率和安全性。
44.本实施例一种干冰快速液化增压输送系统进行干冰液化增压输送的工作过程，具体包括如下步骤：
45.步骤一：远程控制连接干冰自动投放装置2的液压装置16工作（如说明书附图2、3），所述干冰自动投放装置2的圆盘10通过油压控制下降，实现凸起圆柱块12与挡盘贯穿孔14的接触触，将干冰自动投放装置2设置为关闭状态，液态二氧化碳阀3处于关闭；
46.步骤二：打开干冰原料筒1，加入干冰颗粒或粉末；
47.步骤三：远程控制连接干冰自动投放装置2的液压装置16工作（如说明书附图2、3），所述干冰自动投放装置2的圆盘10通过油压控制上升，实现凸起圆柱块12与干冰自动投放挡盘贯穿孔14的分开，开启干冰自动投放装置2，高压液压站8开始工作，向双向液压缸7内供油，双向液压缸7带动活塞向下运动，使干冰原料进入高压活塞容器5中；
48.步骤四：通过干冰原料筒1内干冰量的变化判断进入高压活塞容器中的干冰量，达到设定干冰量时，双向液压缸7控制干冰自动投放装置2关闭；
49.步骤五：加热保温套层4的加热功能开始工作，温压传感器6示数开始改变，通过温度和压强数值判断干冰液化的程度，干冰液化结束后控制加热保温套层4加热功能结束，保温作用持续；
50.步骤六：高压液压站8反向供油，双向液压缸7换向运行，活塞向上运动，液态二氧化碳出口阀3打开，推动液态二氧化碳排出高压活塞容器5。
51.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
52.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。