一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置论文和设计

全文摘要

本实用新型提供一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，包括：低温容器、制冷机、热交换器、测压装置、测温装置、控制系统。本实用新型选用低温容器内压力参数变化的特点对BOG再液化过程进行有效控制，采用耦合在一起的小型斯特林制冷机和热交换器从低温容器内移出外部漏入热量，实现对低温液体冷却和BOG的冷凝再液化，从而达到低温液体零蒸发储存的目的。整个装置结构紧凑、控制简单、再液化效率高、运行成本低、移动方便，与其他各种BOG再液化装置相比较具有显著的优点。

主设计要求

1.一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，包括：低温容器（1）、制冷机（2）、热交换器（3）、测压装置（4）、测温装置（5）、控制系统（6），其特征在于，制冷机（2）通过螺柱连接方式与低温容器（1）的颈管上部法兰盖连接，并使制冷机（2）的冷头直接伸到低温容器（1）内部颈管上端位置处，热交换器（3）通过导热带支架与制冷机（2）的冷头连接，并伸到低温容器（1）内部，与下部低温液体和顶部BOG接触，制冷机（2）产生的冷量则通过热交换器（3）传递给低温液体和BOG，实现对低温液体的冷却和BOG的冷凝再液化，测压装置（4）和测温装置（5）均通过M14的螺纹也安装在低温容器（1）的颈管上部法兰盖上。

设计方案

1.一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，包括：低温容器（1）、制冷机（2）、热交换器（3）、测压装置（4）、测温装置（5）、控制系统（6），其特征在于，制冷机（2）通过螺柱连接方式与低温容器（1）的颈管上部法兰盖连接，并使制冷机（2）的冷头直接伸到低温容器（1）内部颈管上端位置处，热交换器（3）通过导热带支架与制冷机（2）的冷头连接，并伸到低温容器（1）内部，与下部低温液体和顶部BOG接触，制冷机（2）产生的冷量则通过热交换器（3）传递给低温液体和BOG，实现对低温液体的冷却和BOG的冷凝再液化，测压装置（4）和测温装置（5）均通过M14的螺纹也安装在低温容器（1）的颈管上部法兰盖上。

2.根据权利要求1 所述的一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，其特征在于，低温容器（1）采用双层壁圆筒结构，由内外容器和绝热层组成，容积80L，工作压力0.3MPa，设计温度77K，材料S30408，外形尺寸 Φ<\/i>610×1140mm；为了移动方便，在低温容器（1）底部三个支腿上安装有螺杆带刹车聚氨酯PU静音耐磨工业轮子。

3.根据权利要求1 所述的一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，其特征在于，制冷机（2）采用美国Sunpower公司的77K时输出功率15W的CryoTel-GT型斯特林制冷机，额定输入功率240W，电源DC48V，无负载时最低温度35K，整机重量3.1kg，工作频率60Hz，温度稳定性+0.1K，通过4个M3×35的双头螺柱与低温容器的颈管上部法兰盖连接，使制冷机（2）冷头直接伸到低温容器（1）内部颈管上端位置处。

4.根据权利要求1 所述的一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，其特征在于，热交换器（3）采用紫铜箔+支架的导热带结构，紫铜箔导热带长度为600mm，宽度为24mm，逐层叠加焊接而成，通过导热带支架与制冷机（2）的冷头连接，并伸到低温容器（1）内部，与下部低温液体和顶部BOG接触，制冷机（2）产生的冷量则通过热交换器（3）传递给低温液体和BOG。

5.根据权利要求1 所述的一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，其特征在于，测压装置（4）由压力显示控制仪和超低温压力变送器组成，压力显示控制仪型号PPM-TC1C6，工作电压220VAC；超低温压力变送器型号PPM-T222E，量程0～0.5MPa，工作温度-196～85℃，通过M12的螺纹连接方式安装在低温容器的颈管上部法兰盖上。

6.根据权利要求1 所述的一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，其特征在于，测温装置（5）由温度巡检仪和铂电阻温度传感器组成，温度巡检仪型号SPB-XSL16\/A-HV0，显示温度范围-1999～9999℃，精度±0.2%\/F.S；选用铂电阻温度传感器型号STTT-F-ATB3F2L2PIT5WOSO，测温范围-200～500℃，通过M12的螺纹连接方式安装在低温容器的颈管上部法兰盖上。

7.根据权利要求1 所述的一种基于小型斯特林制冷机的可移动式低温液体BOG再液化装置，其特征在于，控制系统（6）根据低温容器（1）内压力参数变化的特点，采用测压装置（4）的采集数据来控制制冷机（2）的启停，从而实现对低温液体BOG再液化过程的有效控制。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于低温储运技术及设备领域，涉及低温液体储存和运输过程中BOG处理技术，更具体地说，涉及一种采用小型斯特林的可移动式低温液体BOG再液化装置。

背景技术

随着科学技术的发展和工农业生产的需要，低温储运技术已成为国防建设、国民经济和科学研究等诸多领域不可或缺的技术。在低温液体长时间、大容量储存过程中，由于低温液体的沸点温度远低于周围环境温度，尽管对储存和运输低温液体的容器采取了高性能的绝热措施，但低温液体的蒸发仍是不可避免的。热量不断通过容器壁、附属管件等传递到容器内部，引起低温液体蒸发产生BOG，导致低温液体组分、热力学性质发生变化，且随着BOG的不断产生，容器内压力和温度升高，将对容器产生不利影响，为了保持低温容器内部压力稳定，避免容器破坏，需将BOG排出容器外部，这既不利于低温液体的无损储存，缩短了低温液体的储运周期，同时还造成资源浪费和环境污染，这在很大程度上制约了低温技术的发展。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述制约低温技术发展的BOG处理技术问题，为低温液体BOG再液化技术的实现，提供一种基于小型斯特林的可移动式低温液体BOG再液化装置。该装置采用耦合在一起的小型斯特林制冷机和热交换器从低温容器内移出外部漏入热量，实现对低温液体冷却和BOG的冷凝再液化，达到低温液体零蒸发储存的目的，整个装置结构紧凑、控制简单、再液化效率高、运行成本低、移动方便，与其他各种BOG再液化装置相比较具有显著的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于小型斯特林的可移动式低温液体BOG再液化装置包括：低温容器、制冷机、热交换器、测压装置、测温装置、控制系统。其特征在于制冷机通过螺柱连接方式与低温容器的颈管上部法兰盖连接，并使制冷机的冷头直接伸到低温容器内部颈管上端位置处，热交换器通过导热带支架与制冷机冷头连接，伸进低温容器内部与下部低温液体和顶部BOG接触，制冷机产生的冷量通过热交换器传递给低温液体和BOG，测压装置和测温装置均通过M12的螺纹连接方式也均安装在低温容器的颈管上部法兰盖上。

具体的说，低温容器采用双层壁圆筒结构，由内外容器和绝热层组成，容积80L，工作压力0.3MPa，设计温度77K，材料S30408，外形尺寸Φ<\/i>610×1140mm；为了移动方便，在低温容器底部设置有三个螺杆带刹车聚氨酯PU静音耐磨工业轮子。制冷机采用美国Sunpower公司的77K时输出功率15W的CryoTel-GT型斯特林制冷机，额定输入功率240W，电源DC48V，无负载时最低温度35K，整机重量3.1kg，工作频率60Hz，温度稳定性+0.1K，通过4个M3×35的双头螺柱与低温容器的颈管上部法兰盖连接，使制冷机冷头直接伸到低温容器内部颈管上端位置处。热交换器采用紫铜箔+支架的导热带结构，紫铜箔导热带长度为600mm，宽度为24mm，逐层叠加焊接而成，通过导热带支架与制冷机冷头连接。测压装置由压力显示控制仪和超低温压力变送器组成，压力显示控制仪型号PPM-TC1C6，工作电压220VAC；超低温压力变送器型号PPM-T222E，量程0～0.5MPa，工作温度-196～85℃，通过M12的螺纹连接方式安装在低温容器的颈管上部法兰盖上。测温装置由温度巡检仪和铂电阻温度传感器组成，温度巡检仪型号SPB-XSL16\/A-HV0，显示温度范围-1999～9999℃，精度±0.2%\/F.S；选用铂电阻温度传感器型号STTT-F-ATB3F2L2PIT5WOSO，测温范围-200～500℃，通过M12的螺纹连接方式安装在低温容器的颈管上部法兰盖上。控制系统根据低温容器内压力参数变化的特点，采用测压装置的采集数据来控制制冷机的启停，从而实现对低温液体BOG再液化过程的有效控制。

本实用新型的有益效果是：一种基于小型斯特林的可移动式低温液体BOG再液化装置，制冷机通过螺柱连接方式与低温容器的颈管上部法兰盖连接，并使制冷机冷头直接伸到低温容器内部颈管上端位置处，热交换器通过导热带支架与制冷机冷头连接并伸进低温容器内部，与下部低温液体和顶部BOG接触，制冷机产生的冷量则通过热交换器传递给低温液体和BOG，使低温液体冷却和BOG冷凝再液化，测压装置和测温装置均通过M12的螺纹连接方式也均安装在低温容器的颈管上部法兰盖上。本装置结构紧凑、控制简单、再液化效率高、运行成本低、移动方便，将在很大程度上解决制约低温技术发展的BOG处理技术问题，保持低温容器内部压力稳定，避免容器破坏和造成资源浪费及环境污染，有效提高低温液体的储运周期。

附图说明

图1是本实用新型一种基于小型斯特林的可移动式低温液体BOG再液化装置示意图，其中：1.低温容器、2.制冷机、3.热交换器、4.测压装置、5.测温装置、6.控制系统。

具体实施方式

以下结合附图1对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1给出本实用新型一种基于小型斯特林的可移动式低温液体BOG再液化装置包括：1.低温容器；2.制冷机；3.热交换器；4.测压装置；5.测温装置；6.控制系统。

所述的低温容器1采用双层壁圆筒结构，由内外容器和绝热层组成，容积80L，工作压力0.3MPa，设计温度77K，内外容器材料S30408，绝热层为高真空变密度多层绝热，低温容器1外形尺寸Φ<\/i>610×1140mm，为了移动方便，在低温容器1底部三个支腿上安装有螺杆带刹车聚氨酯PU静音耐磨工业轮子。

所述的制冷机2采用美国Sunpower公司的77K时输出功率15W的CryoTel-GT型斯特林制冷机，额定输入功率240W，电源DC48V，无负载时最低温度35K，整机重量3.1kg，工作频率60Hz，温度稳定性+0.1K，通过4个M3×35的双头螺柱与低温容器的颈管上部法兰盖连接，并使制冷机2冷头直接伸到低温容器1内部颈管上端位置处。

所述的热交换器3采用紫铜箔+支架的导热带结构，紫铜箔导热带长度为600mm，宽度为24mm，逐层叠加焊接而成，通过导热带支架与制冷机2的冷头连接，并伸到低温容器1内部，与下部低温液体和顶部BOG接触，制冷机2产生的冷量则通过热交换器3传递给低温液体和BOG，使低温液体冷却和BOG冷凝再液化。

所述的测压装置4由压力显示控制仪和超低温压力变送器组成，压力显示控制仪型号PPM-TC1C6，工作电压220VAC；超低温压力变送器型号PPM-T222E，量程0～0.5MPa，工作温度-196～85℃，通过M12的螺纹连接方式安装在低温容器1的颈管上部法兰盖上。

所述的测温装置5由温度巡检仪和铂电阻温度传感器组成，温度巡检仪型号SPB-XSL16\/A-HV0，显示温度范围-1999～9999℃，精度±0.2%\/F.S；选用铂电阻温度传感器型号STTT-F-ATB3F2L2PIT5WOSO，测温范围-200～500℃，通过M12的螺纹连接方式安装在低温容器1的颈管上部法兰盖上。

所述的控制系统6根据低温容器1内压力参数变化的特点，采用测压装置4的采集数据来控制制冷机2的启停，从而实现对低温液体BOG再液化过程的有效控制。

本实用新型一种基于小型斯特林的可移动式低温液体BOG再液化装置，选用低温容器内压力参数变化的特点对BOG再液化过程进行有效控制，采用耦合在一起的小型斯特林制冷机和热交换器从低温容器内移出外部漏入热量，实现对低温液体冷却和BOG的冷凝再液化，从而达到低温液体零蒸发储存的目的。整个装置结构紧凑、控制简单、再液化效率高、运行成本低、移动方便，与其他各种BOG再液化装置相比较具有显著的优点。

对于本实用新型所阐述的低温容器，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图