1.本发明涉及流体输送领域，特别是气态流体输送系统及方法。
背景技术：2.高纯液化气体通常是储存于钢瓶的液化压缩气体，是半导体行业重要的原料气体，如液氨、液氯等。常具有刺激性、可燃的等特性，常规输送方式是通过加热液化气体钢瓶，高纯液化气体在钢瓶内部蒸发。蒸汽出钢瓶经调压，送到车间内部。但对于大流量的气体输送时，因受到钢瓶加热温度和加热面积的限制，这种情况下，钢瓶的温度分布常常很不均匀，很容易造成钢瓶过热并导致易溶栓启动，从而导致高纯液化气体泄漏。并且前端介质的蒸发量不够，传热效率低，无法满足高纯液化气体、大流量的要求。
技术实现要素：3.本发明的目的是为了解决上述问题，设计了气态流体输送系统及方法。
4.实现上述目的本发明的技术方案为，气态流体输送系统，包括冷凝器、缓冲储罐、蒸发器和气液分离器，所述缓冲储罐具有进液口和进气口，所述冷凝器的出液口与缓冲储罐的进液口相连通，所述缓冲储罐的出液口连通有蒸发器进液口，所述蒸发器的出液口连通有气液分离器的进液口，所述气液分离器的出气口与缓冲储罐的进气口相连通。液态介质进入该系统前，先经过前端蒸发器成为气态并由该系统前端的批量钢瓶传输汇总进入本系统。饱和气体经过冷凝器，与冷媒换热后冷凝成液体并产生一定的过冷度，液体汇集在大容积的缓冲储罐中。缓冲储罐出口的液体经蒸发器气化并产生一定的过热度，进入气液分离器。汽水分离器采用重力分离的原理，分离出的气体返回缓冲储罐。蒸发器中的气体再经过调压稳定供应给后端设备使用。
5.进一步地，还包括温度检测单元，所述温度检测单元包括安装于所述冷凝器出液口处的温度检测器和安装于所述蒸发器出液口处的温度检测器。
6.进一步地，还包括压力检测单元，包括压力传感器和压力表；所述缓冲储罐内固定有压力传感器，所述缓冲储罐外固定有压力表，所述压力传感器与所述压力表电性连接。
7.进一步地，所述气液分离器内固定有压力传感器，所述气液分离器外固定有压力表，所述压力传感器与所述压力表电性连接。
8.进一步地，还包括液位检测单元，所述液位检测单元包括安装于所述缓冲储罐内部的液位传感器和安装于所述气液分离器内部的液位传感器。
9.进一步地，还包括安全保护部，包括被动保护单元和主动保护单元，所述被动保护单元设置于所述缓冲储罐、所述蒸发器和所述气液分离器，所述主动保护单元设置于所述蒸发器。
10.进一步地，所述被动保护单元包括安全阀和爆破片，所述缓冲储罐与所述冷凝器的相连通的管道上、所述蒸发器与所述气液分离器相连通的管道上以及所述气液分离器与所述缓冲储罐相连通的管道上安装有安全阀，所述缓冲储罐、所述蒸发器和所述气液分离
器安装有所述爆破片。
11.进一步地，所述主动保护单元包括蒸发器过热报警组件，包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述蒸发器出液口处，所述第二温度传感器设置于蒸发器的加热结构处。
12.进一步地，所述蒸发器为电加热器或管壳式换热器。
13.进一步地，所述缓冲储罐的出口处安装有压力控制阀。
14.还公开了气态流体输送方法，包括以下步骤：
15.步骤一：由多个钢瓶将蒸发后的气体介质汇总进入冷凝器；
16.步骤二：进入冷凝器中的气体发生换热成为液体进入缓冲储罐中并产生一定的过冷度；
17.步骤三：缓冲储罐中的液体进入蒸发器实现气化并产生一定的过热度；
18.步骤四：蒸发器气化后的气液混合态介质进入气液分离器实现气液分离，分离后的气体进入缓冲储罐，缓冲储罐内的气体经过调压后实现输出。
19.利用本发明的技术方案制作的气态流体输送系统及方法，达到的有益效果：系统将上游供应的低蒸发压气体，冷凝后以液体形式储存于液体缓冲罐，并通过蒸发、气液分离、稳压后供应至下游使用。系统的特点是可以供应较以往气柜设备明显增大的气体量，并且可以响应快速且幅度较大的用气量波动。
附图说明
20.图1是本发明所述的气态流体输送系统的流程框图；
21.图2是本发明爆破片的结构示意图；
22.图中，1、冷凝器；2、缓冲储罐；3、蒸发器；4、气液分离器；5、温度检测单元；51、温度检测器；6、压力检测单元；61、压力传感器；62、压力表；7、液位检测单元；8、被动保护单元；81、安全阀；82、爆破片；9、主动保护单元；91、第一温度传感器；10、压力控制阀；11、钢瓶。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1所示，气态流体输送系统，包括冷凝器1、缓冲储罐2、蒸发器3和气液分离器4，所述缓冲储罐2具有进液口和进气口，所述冷凝器1的出液口与缓冲储罐2的进液口相连通，所述缓冲储罐2的出液口连通有蒸发器3进液口，所述蒸发器3的出液口连通有气液分离器4的进液口，所述气液分离器4的出气口与缓冲储罐2的进气口相连通。液态介质进入该系统前，先经过前端蒸发器3成为气态并由该系统前端的批量钢瓶11传输汇总进入本系统。饱和气体经过冷凝器1，与冷媒换热后冷凝成液体并产生一定的过冷度，液体汇集在大容积的缓冲储罐2中。缓冲储罐2出口的液体经蒸发器3气化并产生一定的过热度，进入气液分离器4。汽水分离器采用重力分离的原理，分离出的气体返回缓冲储罐2。蒸发器3中的气体再经过调压稳定供应给后端设备使用。
24.气液分离器4将蒸发器3传输过来的气液混合液体进行分离，同时气液分离器4起到气体缓冲罐的作用，以满足后端用量波动的需求。
25.缓冲储罐2分为液相部分和气相部分，缓冲储罐2由热虹吸原理的自增压以及缓冲储罐2壁面加热来维持稳定的压力。缓冲储罐2往下游供应液体时，由于气相空间增大因此
压力也相应下降，需要补充与同出口液体体积流量相等的气体来维持缓冲储罐2压力恒定，于是，气液分离器4将蒸发后的气体回流至储罐气相部分。
26.本系统具备完整的自动控制系统，包括冷凝器1出口温度、储罐压力、储罐液位、蒸发器出口温度、气液分离器压力、气液分离器液位等均进行实时控制。具体地，包括温度检测单元5，所述温度检测单元5包括安装于所述冷凝器1出液口处的温度检测器51和安装于所述蒸发器3出液口处的温度检测器51。温度检测器51对冷凝器1出液口流出的液体温度进行监测以及对蒸发器3中的流体温度进行监测。
27.还包括压力检测单元6，包括压力传感器61和压力表62；所述缓冲储罐2内固定有压力传感器61，所述缓冲储外固定有压力表62，所述压力传感器61与所述压力表62电性连接；所述气液分离器4内固定有压力传感器61，所述气液分离器4外固定有压力表62，所述压力传感器61与所述压力表62电性连接。压力传感器61用于检测压力容器内部压力，压力表62用于显示压力传感器61所检测到的压力读数。还包括液位检测单元7，所述液位检测单元7包括安装于所述缓冲储罐2内部的液位传感器和安装于所述气液分离器4内部的液位传感器。液位传感器用于检测容器内部的液位。
28.如图2所示，还包括安全保护部，包括被动保护单元8和主动保护单元9，所述被动保护单元8设置于所述缓冲储罐2、所述蒸发器3和所述气液分离4，所述主动保护单元9设置于所述蒸发器3。所述被动保护单元8包括安全阀81和爆破片82，所述缓冲储罐2与所述冷凝器1的相连通的管道上、所述蒸发器3与所述气液分离器4相连通的管道上以及所述气液分离器4与所述缓冲储罐2相连通的管道上安装有安全阀81，所述缓冲储罐2、所述蒸发器3和所述气液分离器4安装有所述爆破片82。被动保护单元8主要为物理保护，包括安全阀81、爆破片82等，用于保护压力容器、压力管道防止发生超压。爆破片82能在规定的温度和压力下爆破，泄放压力。爆破片82由爆破片体和夹持器两部分组成。爆破片体是在标定爆破压力及温度下爆破泄压的元件，夹持器则是在容器的适当部位装接夹持爆破片82的辅助元件。
29.所述主动保护单元9包括蒸发器过热报警组件，包括第一温度传感器91和第二温度传感器，所述第一温度传感器91设置于所述蒸发器3出液口处，所述第二温度传感器设置于蒸发器3的加热结构处。主动保护单元9在被动保护单元8动作前进行动作，
30.以蒸发器3采用电加热器为例，除通过第一温度传感器91监控气体温度外，通过第二温度传感器对加热金属管壁面也进行温度监控，避免因温度升高造成的工艺气体升高超过正常值或加热管损坏带来的危险。
31.所述蒸发器3为电加热器或管壳式换热器。
32.所述缓冲储罐2的出口处安装有压力控制阀10。压力控制阀10用于调节缓冲储罐2内的压力保持稳定。
33.气态流体输送方法，包括以下步骤：
34.步骤一：由多个钢瓶11将蒸发后的气体介质汇总进入冷凝器1；
35.步骤二：进入冷凝器1中的气体发生换热成为液体进入缓冲储罐2中并产生一定的过冷度；如果冷凝后的液体温度低于环境大气温度，则下游缓冲储罐2有冷损可能造成气体放空浪费，一定的过冷度目的是抵消这部分冷损。
36.步骤三：缓冲储罐2中的液体进入蒸发器3实现气化并产生一定的过热度；
37.步骤四：蒸发器3气化后的气液混合态介质进入气液分离器4实现气液分离，分离
后的气体进入缓冲储罐2，缓冲储罐2内的气体经过调压后由蒸发器3实现输出。
38.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
技术特征：1.气态流体输送系统，其特征在于，包括冷凝器(1)、缓冲储罐(2)、蒸发器(3)和气液分离器(4)，所述缓冲储罐(2)具有进液口和进气口，所述冷凝器(1)的出液口与缓冲储罐(2)的进液口相连通，所述缓冲储罐(2)的出液口连通有蒸发器(3)的进液口，所述蒸发器(3)的出液口连通有气液分离器(4)的进液口，所述气液分离器(4)的出气口与缓冲储罐(2)的进气口相连通。2.根据权利要求1所述的气态流体输送系统，其特征在于，还包括温度检测单元(5)，所述温度检测单元(5)包括安装于所述冷凝器(1)出液口处的温度检测器(51)和安装于所述蒸发器(3)出液口处的温度检测器(51)。3.根据权利要求1所述的气态流体输送系统，其特征在于，还包括压力检测单元(6)，包括压力传感器(61)和压力表(62)；所述缓冲储罐(2)内固定有压力传感器(61)，所述缓冲储罐(2)外固定有压力表(62)，所述压力传感器(61)与所述压力表(62)电性连接；所述气液分离器(4)内固定有压力传感器(61)，所述气液分离器(4)外固定有压力表(62)，所述压力传感器(61)与所述压力表(62)电性连接。4.根据权利要求1所述的气态流体输送系统，其特征在于，还包括液位检测单元(7)，所述液位检测单元(7)包括安装于所述缓冲储罐(2)内部的液位传感器和安装于所述气液分离器(4)内部的液位传感器。5.根据权利要求1所述的气态流体输送系统，其特征在于，还包括安全保护部，包括被动保护单元(8)和主动保护单元(9)，所述被动保护单元(8)设置于所述缓冲储罐(2)、所述蒸发器(3)和所述气液分离(4)，所述主动保护单元(9)设置于所述蒸发器(3)。6.根据权利要求5所述的气态流体输送系统，其特征在于，所述被动保护单元(8)包括安全阀(81)和爆破片(82)，所述缓冲储罐(2)与所述冷凝器(1)的相连通的管道上、所述蒸发器(3)与所述气液分离器(4)相连通的管道上和所述气液分离器(4)与所述缓冲储罐(2)相连通的管道上安装有安全阀(81)，所述缓冲储罐(2)、所述蒸发器(3)和所述气液分离器(4)安装有所述爆破片(82)。7.根据权利要求5所述的气态流体输送系统，其特征在于，所述主动保护单元(9)包括蒸发器过热报警组件，包括第一温度传感器(91)和第二温度传感器，所述第一温度传感器(91)设置于所述蒸发器(3)出液口处，所述第二温度传感器设置于蒸发器(3)的加热结构处。8.根据权利要求1所述的气态流体输送系统，其特征在于，所述蒸发器(3)为电加热器或管壳式换热器。9.根据权利要求1所述的气态流体输送系统，其特征在于，所述缓冲储罐(2)的出口处安装有压力控制阀(10)。10.气态流体输送方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任意一项所述的气态流体输送系统，包括以下步骤：步骤一：由多个钢瓶将蒸发后的气体介质汇总进入冷凝器(1)；步骤二：进入冷凝器(1)中的气体发生换热成为液体进入缓冲储罐(2)中并产生一定的过冷度；步骤三：缓冲储罐(2)中的液体进入蒸发器(3)实现气化并产生一定的过热度；
步骤四：蒸发器(3)气化后的气液混合态介质进入气液分离器(4)实现气液分离，分离后的气体进入缓冲储罐(2)，缓冲储罐(2)内的气体经过调压后经蒸发器(3)实现输出。
技术总结本发明公开了气态流体输送系统及方法，包括冷凝器、缓冲储罐、蒸发器和气液分离器，所述缓冲储罐具有进液口和进气口，所述冷凝器的出液口与缓冲储罐的进液口相连通，所述缓冲储罐的出液口连通有蒸发器进液口，所述蒸发器的出液口连通有气液分离器的进液口，所述气液分离器的出气口与缓冲储罐的进气口相连通。本发明的有益效果是，系统将上游供应的低蒸发压气体，冷凝后以液体形式储存于液体缓冲罐，并通过蒸发、气液分离、稳压后供应至下游使用。系统的特点是可以供应较以往气柜设备明显增大的气体量，并且可以响应快速且幅度较大的用气量波动。波动。波动。
技术研发人员：钱轶 马东 王朋 赵薇薇
受保护的技术使用者：上海至纯系统集成有限公司
技术研发日：2022.06.09
技术公布日：2022/11/1
