帶有冷量回收裝置的空分裝置的製作方法
2023-12-04 21:14:01
專利名稱：帶有冷量回收裝置的空分裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及空分設備，特別涉及冷量回收利用裝置。
背景技術：
空分裝置設置冷凍機的作用有兩個，一是將原料空氣溫度從35℃左右降低到10-16℃，以降低分子篩的負荷。另一個作用是將增壓膨脹機中增壓機的增壓空氣從40℃左右進一步冷卻到15℃左右，以滿足增壓空氣入膨脹機的溫度要求。
現有空分裝置參見圖1，包括通過管道相連接的空氣冷卻塔2、分子篩吸附器5、6、主板式換熱器8以及精餾塔9；原料空氣1在空氣冷卻塔2中經過冷卻水3、冷凍水4兩級冷卻後，進入分子篩吸附器5、6，除去水分和CO2，獲得乾淨空氣7；乾淨空氣7一路經過主板式換熱器8冷卻後，進入精餾塔9；另一路乾淨空氣7經過增壓機10及冷卻器11冷卻後，再進入冷凍水冷卻器12，冷卻到15℃左右，然後進入主板式換熱器8冷卻，從主板式換熱器8中部抽出的溫度在-100℃左右的增壓空氣13，進入膨脹機14進行膨脹成為膨脹空氣15，然後進入精餾塔9進行分離。
從精餾塔返流的氧氣16、汙氮氣17及氮氣18經過主板式換熱器8與正流的空氣7換熱後，其中產品氧氣19、產品氮氣20送用戶，汙氮氣21進入汙氮塔22，將冷卻水25冷卻後，放入大氣。
但是，上述裝置存在如下缺點一方面產品氧氣19、產品氮氣20出空分裝置的溫度為8-14℃，冷量沒有被充分回收利用，是一種能源浪費。
另一方面，為了冷卻增壓空氣，冷凍機23需要同時供應空冷塔2的冷凍水4以及冷凍水冷卻器12的冷凍水24，冷凍機負荷增大，不僅增加了投資，浪費了能源，而且冷凍機故障時，空分製冷能力失去平衡，空分裝置將被迫停機，空分裝置的運行穩定性受到影響。
以上兩項缺陷就是本實用新型要解決的問題。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種帶有冷量回收裝置的空分裝置，可將回收利用的產品氧氣(或汙氮)的冷量用來替代冷凍機的部分冷量，從而可減少冷凍機容量，節約能源；而且，當冷凍機故障時，通過調整氮氣產量，來平衡空分冷量，從而可防止因冷凍機故障造成空分裝置停機的事故，提高空分裝置的運行穩定性。
本實用新型的空分裝置冷量回收裝置，裝設於空分裝置中；包括一冷量回收換熱器、一自動調節閥及一溫度控制器；其中，所述的冷量回收換熱器的一端通過與空分裝置中的主板式換熱器相連通，另一端分別與空分裝置中的增壓機、汙氮塔相連通；自動調節閥的一端設置於與所述的冷量回收換熱器與主板式換熱器間的管路中，另一埠設置於與所述的冷量回收換熱器與汙氮塔間的管路中；溫度控制器的一端與所述的自動調節閥相連接，另一端連接於所述的主板式換熱器與膨脹機的管路中。
本實用新型的帶有冷量回收裝置的空分裝置，包括空氣冷卻塔、分子篩吸附器、主板式換熱器、精餾塔、增壓機、膨脹機、汙氮塔、冷凍機；其中，空氣冷卻塔外接冷卻水和原料空氣；分子篩吸附器一端通過管道與所述的空氣冷卻塔相連通；主板式換熱器一端通過管道與所述的分子篩吸附器相連通；精餾塔通過管道與所述的主板式換熱器相連通；增壓機一端通過管道與分子篩吸附器相連通，另一端與冷卻水冷卻器相連接；膨脹機一端通過管道與主板式換熱器相連通，另一端與所述的精餾塔相連通；汙氮塔一端通過管道與所述的主板式換熱器相連通；冷凍機一端與所述的汙氮塔相連通，另一端與所述的空氣冷卻塔相連通；還包括冷量回收換熱器、自動調節閥、溫度控制器；所述的冷量回收換熱器，其一進口端通過管道與所述的主板式換熱器8的氧氣出口及汙氮出口相連通，其出口端分別對應於產品氧氣出口及汙氮氣出口，而該汙氮氣出口通過管道與汙氮塔相連通；冷量回收換熱器的另一通道的進口端與冷卻水冷卻器及增壓機相連通，而該通道的出口端通過管道與所述的主板式換熱器的進口端相連通；所述的自動調節閥的一端設置於所述的冷量回收換熱器與主板式換熱器間的管路中，另一埠設置於所述的冷量回收換熱器與汙氮塔間的管路中；所述的溫度控制器一端與所述的自動調節閥相連接，另一端連接於所述的主板式換熱器與膨脹機的管路中。
進一步，在所述的主板式換熱器出口氮氣管道與汙氮塔間的管路中還設有閥門。
增壓空氣經過冷卻水冷卻器冷卻後(溫度在40℃左右)，進入冷量回收換熱器，與從主板式換熱器出來的氧氣及一部分汙氮氣(溫度10-15℃)進行換熱，被冷卻到15℃左右，因此產品氧氣的冷量被增壓空氣回收利用。當空分工況變動時，自動調節閥根據溫度控制器的信號，開大或關小，調節進入冷量回收換熱器的汙氮流量，從而可以保證增壓空氣進入膨脹機的溫度的穩定。由於冷凍機不再冷卻增壓空氣，冷凍機負荷可下降1/3左右。
本實用新型的有益效果本實用新型可將回收利用的產品氧氣(或汙氮)的冷量用來替代冷凍機的部分冷量，從而可減少冷凍機容量，節約能源；而且，當冷凍機故障時，通過調整氮氣產量，來平衡空分冷量，從而可防止因冷凍機故障造成空分裝置停機的事故，提高空分裝置的運行穩定性。
圖1為現有空分裝置的結構示意圖。
圖2為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖2，本實用新型的帶有冷量回收裝置的空分裝置，包括空氣冷卻塔2、分子篩吸附器5、6、主板式換熱器8、精餾塔9、增壓機10、膨脹機14、汙氮塔22、冷凍機23；其中，空氣冷卻塔2外接原料空氣1和冷卻水3；分子篩吸附器5、6一端通過管道與所述的空氣冷卻塔2相連通；主板式換熱器8一端通過管道與所述的分子篩吸附器5、6相連通；精餾塔9通過管道與主板式換熱器8相連通；增壓機10一端通過管道與分子篩吸附器5、6相連通，另一端與冷卻水冷卻器11相連接；膨脹機14一端通過管道與主板式換熱器8相連通，另一端與所述的精餾塔9相連通；汙氮塔22一端通過管道及閥門26與所述的主板式換熱器8相連通；冷凍機23一端通過冷凍水泵25與所述的汙氮塔22相連通，另一端與所述的空氣冷卻塔2相連通；還包括冷量回收換熱器12、自動調節閥28、溫度控制器27以及閥門26；所述的冷量回收換熱器12一進口端通過管道與所述的主板式換熱器8的氧氣出口及汙氮出口相連通，其出口端分別對應於產品氧氣出口及汙氮氣出口，而該汙氮氣出口通過管道與汙氮塔22相連通；冷量回收換熱器12的另一通道的進口端與冷卻水冷卻器11及增壓機10相連通，而該通道的出口端通過管道與所述的主板式換熱器8的進口端相連通；所述的自動調節閥28的一端設置於與所述的冷量回收換熱器12與主板式換熱器8間的汙氮氣管路中，另一埠設置於所述的冷量回收換熱器12與汙氮塔22間的汙氮氣管路中；所述的溫度控制器27一端與所述的自動調節閥28相連接，另一端連接於所述的主板式換熱器8與膨脹機14之間的增壓空氣管路中。
原料空氣1在空氣冷卻塔2中經過冷卻水3以及由冷凍機23提供的冷凍水4兩級冷卻後，進入分子篩吸附器5、6，除去水分和CO2，獲得乾淨空氣7；乾淨空氣7一路經過主板式換熱器8冷卻後，進入精餾塔9，另一路進入增壓機10壓縮後，經過冷卻水冷卻器11冷卻後，增壓空氣31溫度降低到40℃左右，再進入冷量回收換熱器12，冷卻到15℃左右。然後進入主板式換熱器8冷卻，從主板式換熱器8中部抽出的溫度在-100℃左右的增壓空氣13，進入膨脹機14進行膨脹成為膨脹空氣15，然後進入精餾塔9進行精餾分離。
從精餾塔9返流的氧氣16、汙氮氣17及氮氣18經過主板式換熱器8與正流的空氣換熱後，其中產品氮氣20送用戶(由於氮氣壓力低，冷量不考慮回收)，而氧氣19進入冷量回收換熱器12，與正流空氣換熱後，產品氧氣29送用戶，一部分汙氮氣21進入冷量回收換熱器12，而另一部分通過一個自動調節閥28，匯合後，汙氮氣30全部進入汙氮塔22，對冷卻水24進行冷卻後，放入大氣。自動調節閥28由溫度控制器27自動控制，當增壓空氣13溫度偏高時，自動調節閥關小，進入冷量回收換熱器的汙氮氣21增加，增壓空氣13的溫度將下降，反之，自動溫度調節閥28開大，從而可保證增壓空氣13的溫度穩定。
本裝置還可防止因冷凍機故障而造成的空分停機，在所述的主板式換熱器8氮氣出口端與汙氮塔22間的管路中還設有閥門26，該氮氣閥門26在正常情況下是全閉的，一旦冷凍機23故障，打開該閥門26，及時向汙氮塔22補充冷量，再加上冷凍機23負荷已經比原有技術下降1/3左右，冷凍機23故障對空分影響下降，可以維持空分減量運轉而不停機。
權利要求1.空分裝置冷量回收裝置，裝設於空分裝置中；其特徵在於，包括，一冷量回收換熱器，一端通過與空分裝置中的主板式換熱器相連通，另一端分別與空分裝置中的增壓機、汙氮塔相連通；一自動調節閥，其一端設置於與所述的冷量回收換熱器與主板式換熱器間的管路中，另一埠設置於與所述的冷量回收換熱器與汙氮塔間的管路中；一溫度控制器，其一端與所述的自動調節閥相連接，另一端連接於所述的主板式換熱器與膨脹機的管路中。
2.帶有冷量回收裝置的空分裝置，包括，空氣冷卻塔，外接冷卻水和原料空氣；分子篩吸附器，一端通過管道與所述的空氣冷卻塔相連通；主板式換熱器，一端通過管道與所述的分子篩吸附器相連通；精餾塔，通過管道與所述的主板式換熱器相連通；增壓機，一端通過管道與分子篩吸附器相連通，另一端與冷卻水冷卻器相連接；膨脹機，一端通過管道與主板式換熱器相連通，另一端與所述的精餾塔相連通；汙氮塔，一端通過管道與所述的主板式換熱器相連通；冷凍機，一端通過與所述的汙氮塔相連通，另一端與所述的空氣冷卻塔相連通；其特徵在於，還包括，一冷量回收換熱器，其一進口端通過管道與所述的主板式換熱器8的氧氣出口及汙氮出口相連通，其出口端分別對應於產品氧氣出口及汙氮氣出口，而該汙氮氣出口通過管道與汙氮塔相連通；冷量回收換熱器的另一通道的進口端與冷卻水冷卻器及增壓機相連通，而該通道的出口端通過管道與所述的主板式換熱器的進口端相連通；一自動調節閥，其一端設置於所述的冷量回收換熱器與主板式換熱器間的管路中，另一埠設置於所述的冷量回收換熱器與汙氮塔間的管路中；一溫度控制器，其一端與所述的自動調節閥相連接，另一端連接於所述的主板式換熱器與膨脹機的管路中。
3.如權利要求2所述的帶有冷量回收裝置的空分裝置，其特徵在於，所述的主板式換熱器出口氮氣管道與汙氮塔間的管路中還設有閥門。
專利摘要帶有冷量回收裝置的空分裝置，包括空氣冷卻塔、分子篩吸附器、主板式換熱器、精餾塔、增壓機、膨脹機、汙氮塔以及冷量回收換熱器、自動調節閥、溫度控制器；冷量回收換熱器兩端分別與主板式換熱器、增壓機、汙氮塔相連通；自動調節閥一端設置於冷量回收換熱器與主板式換熱器間的管路中，另一埠設置於冷量回收換熱器與汙氮塔間的管路中；溫度控制器一端與自動調節閥相連接，另一端連接於主板式換熱器與膨脹機的管路中。本實用新型將回收利用的冷量用來替代冷凍機的部分冷量，從而可減少冷凍機容量，節約能源；而且，當冷凍機故障時，通過調整氮氣產量來平衡空分冷量，從而可防止因冷凍機故障造成空分裝置停機的事故，提高空分裝置的運行穩定性。
文檔編號F24F12/00GK2682324SQ200420019688
公開日2005年3月2日 申請日期2004年1月18日 優先權日2004年1月18日
發明者陳建清 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司