[发明专利]用于液化至少一种气体的装置和设备

说明书

本发明涉及一种用于液化至少一种气体的装置(26)，该装置包括：‑至少一个入口(30)，通过该入口能将加压的气体引入所述装置(26)中；‑至少一个逆流热交换器(32)，该逆流热交换器(32)具有至少一个第一通道(34)，该至少一个第一通道(34)能经过入口(30)被供应所述气体并且能被所述气体沿第一方向流过；‑至少一个膨胀喷嘴(36)，第一通道(34)通入所述至少一个膨胀喷嘴(36)中，从而使从第一通道(34)流入膨胀喷嘴(36)中、流过膨胀喷嘴(36)且从膨胀喷嘴(36)中流出的气体借助于膨胀喷嘴(36)能膨胀，与此同时形成包含气相和液滴的气溶胶；‑气溶胶破坏器(38)，至少一部分液滴借助该气溶胶破坏器能与气相分离；‑收集区(40)，用于接收和收集从气溶胶破坏器(38)滴下的液滴；和‑围绕第一通道(34)的逆流热交换器(32)的第二通道(42)，其中第二通道(42)在与第一方向相反的第二方向上能被相对于气体减压且较冷并从膨胀喷嘴(36)流出的气相流过并且围绕第一通道(34)，其中，所述装置(26)一体式设计。

技术领域

本发明涉及一种用于液化至少一种气体的装置和设备。

背景技术

用于液化至少一种气体的装置和设备例如可以在能量转换方案中分散地使用和利用，以便接收例如暂时过剩地产生并存储在电网中的电力并将其转换为能量存储介质，例如液体。该液体例如由上述至少一种气体作为低温液化气产生。换句话说，相应的装置或设备可以利用过剩的电能，例如，以使上述气体液化并因此从该气体中制成液体，特别是作为低温液化气。作为液体，例如制造了液态空气、液态天然气、液态氮、液态氩或其他液体。这种低温液化气也可用于分散式冷却小型发电设备的组件，例如具有超导部件的电气组件。

然而，这种用于液化至少一种气体的装置或设备通常具有大量的组件并且其制造昂贵，使得气体的分散液化并因此使用过剩的电能来液化该气体仍不经济。目前，用于液化一种气体的设备或装置占用大量空间，并且若不致使在运行中不经济，则不能在一定程度上将其缩小。另外，这样的装置或设备由多个单元组成，这些单元被单独安装并且必须彼此连接。这种单独制造且可互连的单元是例如热交换器、低温储罐、节流喷嘴、隔热材料、管道、除雾器或液滴分离器以及其他组件。由此这样的装置或设备在其与容量相关的特定投资总额上的成本过高。但是，集中且波动运行的小型装置或设备可以在本地或区域级别的电网的馈电和消耗之间实现平衡，并且在相应地较低的特定的运行投资成本下可以实现在区域级别上的网络缓冲和存储产品的制造，其中，所提及的液体作为存储产品能够由气体来生产。对于在低于-100℃的低温温度下具有较低冷却要求的应用，还需要一种小型、紧凑且易于运行的低温液化气的生产设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置和设备，通过该装置和设备可以高效地以及节省空间和成本低廉地液化至少一种气体。

根据本发明，该目的通过如下技术方案实现。

本发明的第一方面涉及一种用于液化至少一种气体的装置，使得在液化过程中由至少一种气体产生液体。该装置具有至少一个可将加压的气体引入该装置的入口。该装置还包括至少一个逆流热交换器，该逆流热交换器具有至少一个第一通道，该第一通道可以经由入口被供应所述加压的气体并且被该气体沿着第一方向流过。该装置还具有至少一个膨胀喷嘴，第一通道通入该膨胀喷嘴。由此，从该第一通道流入膨胀喷嘴中、流过膨胀喷嘴并从膨胀喷嘴流出的气体可通过膨胀喷嘴膨胀，与此同时形成包含气相和液滴的气溶胶。换句话说，在装置运行期间，流过膨胀喷嘴并从膨胀喷嘴流出的气体通过膨胀喷嘴膨胀，其结果是在气体特定温度以下由所述气体形成了一种气溶胶，也称为雾。气溶胶包括气相和液滴，其中，气相和液滴均由从膨胀喷嘴流出的气体形成。因此，气相是流过和流出膨胀喷嘴的气体的至少一部分，其中，该部分没有被转化成液体或液滴，而是保持气态。

该装置还包括气溶胶破坏器，借助该气溶胶破坏器，至少一部分液滴可以与气相分离。在这种分离的范围内，例如，至少部分液滴落在气溶胶破坏器上或沉积在气溶胶破坏器上，由此这部分与气溶胶分离。