低温隧道和由其构成的物料低温加工厂制造技术

一种低温隧道和由其构成的物料低温加工厂，由换热器和绝热层构成的通道，通道内分段串联安装的换热器与低温液体气化管路上串联的换热器对应，各自形成冷媒循环回路交换冷能，通道内分段串联安装的换热器吸收的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换，使得通道内也具有与外部低温液体气化管路上相对应的梯级冷能，传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温。本发明专利技术是首个真正意义上低温物料低温加工方式，其冷能来源于低温液体汽化浪费的冷能，如用于废旧轮胎橡胶粉碎，即用一个浪费的资源去解决废旧资源再利用，不但解决资源浪费现象，更解决了环保难题，其经济效益非常可观。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低温隧道和由其构成的物料低温加工厂(或称物料低温加工装 置)，具体点就是由换热器与绝热层构成的通道，其通道内换热器中的冷媒吸收来自外部低 温液体(如液化天然气或液氢)汽化管路上放出的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交换冷 能，通道内壁和通道内的冷媒使物料降温；再在低温隧道内安装物料加工设备，构成物料低 温加工厂，实现直接对低温的物料低温加工，属于热交换和物料低温加工领域。
技术介绍
液化天然气(含煤层气非常规天然气)简称LNG是天然气经过脱酸、脱碳、脱水、 脱硫等处理，通过低温工艺液化而成为_162°C的液态混合物，在液化过程中，每生产一吨液 化天然气需要消耗动力及公用设施电量约为850kWh，液化天然气、液化氮气、液化氧气、液 化氩气、液化氦气(液氢也同样，简称LH2)目的是方便运输，运送到目的地，需要建立汽化 站，将这些低温液体从液态汽化成气态，才能供终端用户直接使用。这些低温液体在汽化过 程中，都释放出很大的冷能，其中液化天然气释放冷能大约为830kJ/kg，这部分冷能折合电 量约为230-250kWh/T通常在汽化器中随海水或空气白白吸收浪费掉了，非常可惜。同样， 其它低温液体如液氢LH2汽化时，也白白浪费巨大冷能。现有很多利用LNG冷能的冷库专利，仅是利用了 LNG的浅冷，对冷库中的物料仅仅 是浅冷中的冷冻与储藏即温度为-60°c、-3(rc、-i(rc等，还是浪费了大量的深冷能资源，冷 库只有储藏物料功能并没有对物料进行加工功能。吸收低温液体(优选LNG或LH2)气化管路上全程梯级冷能对物料进行降温从而 实现在低温环境下直接对降温的物料进行低温加工(如粉碎、冷处理)其设备或加工方式 目前还是一个空白，本专利技术加工物料采用废旧橡胶轮胎为例，说明本专利技术如何让废旧橡胶 轮胎降温、如何实现废旧橡胶轮胎在低温环境里直接对其进行低温加工粉碎。当然，本专利技术 加工的物料包含聚乙烯、尼龙、聚酯、聚丙烯、塑料、废旧轮胎、热熔胶等化合物，废旧印刷电 路板，动物和植物等一切常温状态下难以加工粉碎的物料。我国每年的废旧轮胎有过亿条，再加上胶管胶鞋及其它橡胶制品，总量千万吨以 上。由于废橡胶属于热固性的聚合物材料，在自然条件下很难发生降解，弃于地表或埋于土 里的废橡胶十几年都不变质、不腐烂，废旧橡胶作为一种污染物对环境、对社会都造成很大 的影响。因此，处理好废旧橡胶对充分利用再生资源、摆脱自然资源匮乏、减少环境污染、改 善人们的生存环境具有重要意义。低温物料加工(含粉碎)利用了物料在低温状态下的“低温脆性”，即物料随着温 度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性及韧性降低，在一定温度下，物料加工时，用一个很小 的力就能将其粉碎。现有的物料低温加工(粉碎)采用喷液氮和空气膨胀制冷方式，工艺复杂，浪费液 氮资源和耗电量巨大，成本非常高，在国内没有推展开来。
技术实现思路
国际制冷(1971年)大会统一商定沸点低于120K左右的流体定义为低温流体， 从热力学角度来看，低温流体(气体或液体)也是属于能量转换的工作物质，简称为工质；本专利技术低温隧道其温度范围包含常温，从常温到低温，能量转换的工作物质采用统一的冷媒名称，即本专利技术冷媒包含上面提到的工质和常温下的制冷工质、制冷剂、中间介 质、载冷剂等概念，选择冷媒要考虑冷媒的凝固点，传热效率等因素。本专利技术总构思低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道，换热器内的冷媒吸收外部冷能(即通 道内分段串联安装的换热器与低温液体气化管路上串联的换热器对应，各自形成冷媒循环 回路交换冷能，通道内分段串联安装的换热器吸收的冷能与通道内壁和通道内的冷媒交 换，使得通道内也具有与外部低温液体气化管路上相对应的梯级冷能)；传递给通道内壁， 通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快 物料降至低温；在低温隧道内安装物料加工设备或在与低温隧道相通的物料加工间里安装 物料加工设备构成物料低温加工厂或称装置。本案在上述总的专利技术构思之下，有两个专利申请，即低温隧道和由其构成的物料 低温加工厂(或称装置)。本专利技术冷能传递过程低温液体如LNG_162°C (或LH2的_252°C )的冷能一气化 管路中的换热器一冷媒一低温隧道中的换热器一低温隧道内壁和隧道内的冷媒(如氮气 或脱水空气)一物料。专利技术低温隧道，其目的就是让低温隧道内的物料快速降到最低的温度，技术特征 是把低温液体如LNG-162°C或LH2-252°C的梯级冷能通过其气化管路上串联的换热器用冷 媒循环回路方式传递给低温隧道内串联的换热器中，低温隧道内串联的换热器中的冷能再 传递给低温隧道内壁和隧道内的冷媒，使得本专利技术的低温隧道也具有梯级冷能。本专利技术的低温隧道能够全程吸收低温液体汽化过程中全程梯级冷能，这是本专利技术 的一个技术特色。技术方案1:低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道，其技术特征是换热器内的冷媒吸收 外部冷能，传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也 传递给通道内的物料，加快物料降至低温。为什么要选择形成通道结构，其技术特征优势在于一是，通道一般来讲有一定长度，其长度可以实现连续吸收低温液体汽化管路上 连续释放的冷能，连续传递给连续输送的物料，物料连续从浅冷到深冷，符合热力学传递规 律；二是，经计算，低温液体连续汽化释放的冷能与连续输送的物料需要的冷能能够相匹 配，提高传热效率，这样可以根据低温液体汽化过程中释放的冷能制作相应大小的通道或 相应长度的通道，避免不必要的浪费；三是，物料加工设备最终方便安装在通道内实现连续 加工物料之目的；四是，通道是实现低温液体连续汽化释放的冷能连续传递给连续输送的 物料连续降温的唯一结构形式。下面结合图逐句详细解释其原理、构造、工作流程或到达的技术效果。低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道即图1由含绝热层的外壳(壁)9 ；通道内壁90 ；换热器91、92、93、94 ；物料通道911 ；冷媒通道922 ；冷媒从物料通道向冷媒通道入口 98 ；冷媒从冷媒通道向物料通道入口 99 ；物料通道的物料进口 95 ；物料通道的物料出口 96 ；冷媒通道中冷媒输入口 97构成；从截面积上看通道构成如图4、5、6中由物料通道1、冷媒通道2、换热器3、绝热 层4、通道内壁5、外壳(壁)6构成通道；通道其技术特征是形成物料通道(图1中911，图4、5、6中1)和冷媒通道(图1 中922，图4、5、6中2)两个通道，如果仅形成物料通道没有冷媒通道，其效果变差，是本专利技术 变劣使用，也同样落入本专利技术保护范围。其冷媒通道与物料通道中的冷媒形成冷媒循环系 统(图1中911、922、98、99构成冷媒循环通道)，通道有直线型(图1、2)和非直线型(图 3)两种，通道截面积有不规则形(图4)、方形(图5)、圆形(图6)等；换热器其技术特征是换热器(图1中的91、92、93、94 ；图4、5、6中的3)分段串 联安装在物料通道和冷媒通道之间的通道内壁夹层里或内壁旁；或换句话说换热器安装在 物料通道和冷媒通道之间的通道内壁夹层里或内壁旁，由几个这样的分段通道串联成一个 直线型或非直线型通道。图1中换热器91、92、93、94 ；实际应用中，不限于这四个，安装一、二、或多个换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温隧道是由换热器和绝热层构成的通道，其技术特征是：换热器内的冷媒吸收外部冷能，传递给通道内壁，通道内壁的冷能传递给通道内的冷媒和物料，通道内的冷媒也传递给通道内的物料，加快物料降至低温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢南群，
申请(专利权)人：沈军，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]