一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置及方法，本发明专利技术以氧氮低温液体的优质冷能作为媒介，通过循环利用的方式实现氧、氮资源的高效回收利用，同时为空分系统快速应急调峰方式提供了一种新途径，大幅度降低氧气、氮气放散率，有效推动氧氮利用成本的显著下降。本发明专利技术消除了传统利用蒸汽加热液氧汽化进行应急保障的缺点，具有冷能循环回收利用，减少蒸汽消耗的优点，同时可以依据市场需求，选择性的转换液氧、液氮产品，实现更好的经济效益。本发明专利技术还可以依据用户的特点，配备不同回收的规模，达到最佳的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置及方法
本专利技术属于空分系统先进节能领域，具体涉及一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置及方法。
技术介绍
采取深度低温冷冻法的大型空气分离技术是现代工业化大规模制取氧气、氮气产品的主要途径，该工艺具有产品丰富、综合能耗低，性能稳定等优点，也存在不能随时开停、负荷变动范围小、启动时间长，系统操作复杂等缺点，因此特别适合长期稳定的氧、氮产品供应环境。但实际生产过程中，大量需求氧氮气的大型化工、钢铁及有色冶炼领域，都存在用户因为各种原因在短时内不用氧气的情况，这会产生大量氧气放散的现象，长期积累下来造成的损失非常巨大。以某有色冶炼企业为例，年需求6.4亿标立氧气规模，由于用户短时间负荷需求的变化，其中每年约3400万标立氧气要放散，经济价值高达上千万元，对企业降成本是一个沉重的压力。为了应对这种不利状况，这些大型企业纷纷采用各种方法来应对，有采用APC变负荷操作模式，但负荷调整只能在75％～105％区间操作，应对短时间氧气强排放就会遭遇瓶颈，低于负荷下限后就不能再降低氧气排放量；有采用如201420235030.6技术专利中提到的采用氮气压缩后膨胀制冷循环产生冷量来回收液化氧气的方法，这种方法可以依据放散量来针对性设计液化量，理论上可以做到零排放，但进行氧气液化能耗高(0.8～1kwh/Nm3O2)，且回收的液氧采用空温或水浴式复热再利用时存在高品质冷能损失的问题，无形中消耗了大量液化能耗，该方法缺点是系统装备维护投资高，对于电价较高的地区经济性不足；有的是采用液氮与气氧换热后液化回收氧气，汽化的氮气放空，这种方法理论上也可以达到零排放，但其氮气资源得不到合理利用，同样存在回收的液氧采用空温或水浴式复热再利用时高品质冷能损失的问题，经济性明显不足。还有就是氧气应急备用系统一般都采用水浴式或空温式复热法，存在高品质冷能无法回收利用的问题，还存在消耗蒸汽的问题。同样对于压缩氮气而言，为应对用户的需求变化，一般供应氮气采用多台氮气压缩机进行集中供应，在生产组配上经常会出现一个问题，开N台不足，开N+1台则要放空，且负荷调整范围同样受喘振区限制只能在75％～105％区间操作，为维持正常生产只能采用增开设备来维持用户需求，导致氮气压缩机偏离设计最佳工况或放空或频繁开停氮压机，整体运行的经济性较差。同样以有色冶炼企业为例，年需求2.6亿标立氮气规模，每年放散的氮气量达到1300万标立，经济价值高达100万元。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置及方法，旨在解决氧气临时大规模放散时回收利用的经济性问题，同步考虑回收正常运行时压缩氮气不匹配产生的放散、偏离设计最佳工况、协调难及频繁开停氮压机设备等问题，达到高效、低成本全部回收氧氮放散资源的目的，提供一种新的空分负荷调整模式，从而降低空分系统综合能耗。本专利技术采用以下技术方案：一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置，其特征在于，所述装置包括液氮储槽(1)、板式换热器(3)、压缩氮气管网(4)、高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)、液氧储槽(8)、低压氮气管网(11)、空气分馏系统(9)；液氮储槽(1)与板式换热器(3)通过安装有离心液氮泵(2)及阀门的管道连接，板式换热器(3)与液氮储槽(1)通过安装有阀门的管道连接；板式换热器(3)与压缩氮气管网(4)通过安装有阀门的管道连接，压缩氮气管网(4)与低压氮气管网(11)通过安装有氮气压缩机群(10)的管道连接，板式换热器(3)与低压氮气管网(11)通过安装有阀门的管道连接；低压氮气管网(11)与空气分馏系统(9)通过管道连接，高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)分别与空气分馏系统(9)通过管道连接，高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)分别与板式换热器(3)通过安装有阀门的管道连接，板式换热器(3)与液氧储槽(8)通过安装有阀门的管道连接。根据上述的回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置，其特征在于，所述液氮储槽(1)与离心液氮泵(2)之间的管道安装有离心液氮泵进口阀门(12)，离心液氮泵(2)与板式换热器(3)之间的管道安装有自动调节切断阀门(13)；离心液氮泵(2)与自动调节切断阀门(13)之间的管道与液氮储槽(1)通过安装有液氮回流阀(14)的管道连接；自动调节切断阀门(13)与板式换热器(3)之间的管道与液氮储槽(1)通过安装有液氮节流自动调节阀门(15)的管道连接；板式换热器(3)与液氧储槽(8)之间的管道安装的阀门为液氧双向流动自动调节阀门(16)。根据上述的回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置，其特征在于，所述高压氧气管网(5)与板式换热器(3)之间的管道安装的阀门为高压氧气自动调节阀门(20)，中压氧气管网(6)与板式换热器(3)之间的管道安装的阀门为中压氧气自动调节阀门(21)，低压氧气管网(7)与板式换热器(3)之间的管道安装的阀门为低压氧气自动调节阀门(19)；板式换热器(3)与压缩氮气管网(4)之间的管道安装的阀门为氮气双向流动自动调节阀门(18)，板式换热器(3)与氮气双向流动自动调节阀门(18)之间的管道与低压氮气管网(11)通过安装有低压氮气自动调节阀门(17)的管道连接。一种基于上述的回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置的利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤(一)：首先打开离心液氮泵进口阀门，再依次打开自动调节切断阀门、低压氮气自动调节阀门；控制中压氧气自动调节阀门的开度使安装有中压氧气自动调节阀门的管道、板式换热器与液氧双向流动自动调节阀门之间的管道充压；步骤(二)：当回收中压氧气时，板式换热器中的液氮入口温度降至小于-195℃且板式换热器中的液氧出口温度小于-180℃时，打开液氧双向流动自动调节阀门，控制液氧双向流动自动调节阀门的开度值小于5％；启动离心液氮泵，控制液氮回流阀的开度使离心液氮泵的出口压力高于压缩氮气管网中氮气压力0.05Mpa～0.1Mpa；将板式换热器中液化后的中压氧气输入到液氧储槽中存储；步骤(三)：当回收高压氧气时，打开高压氧气自动调节阀门，将安装有高压氧气自动调节阀门的管道的压力控制在0.8Mpa～1.25Mpa；再关闭中压氧气自动调节阀门，打开液氧双向流动自动调节阀门，将板式换热器中液化后的高压氧气输入到液氧储槽中存储；步骤(四)：当回收压力氮气时，关闭自动调节切断阀门，打开液氮回流阀、低压氧气自动调节阀门，打开液氮节流自动调节阀门、液氧双向流动自动调节阀门；控制低压氧气自动调节阀门的开度值为27％～35％；将板式换热器中液化后的压力氮气输入到液氮储槽中存储。根据上述的回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置的利用方法，其特征在于，步骤(二)、步骤(三)、步骤(四)中板式换热器中的氮气进出口温度与板式换热器中的氧气进出口温度的差值的绝对值小于15℃；步骤(二)中将液氮回流阀投入定压控制；步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置，其特征在于，所述装置包括液氮储槽(1)、板式换热器(3)、压缩氮气管网(4)、高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)、液氧储槽(8)、低压氮气管网(11)、空气分馏系统(9)；液氮储槽(1)与板式换热器(3)通过安装有离心液氮泵(2)及阀门的管道连接，板式换热器(3)与液氮储槽(1)通过安装有阀门的管道连接；板式换热器(3)与压缩氮气管网(4)通过安装有阀门的管道连接，压缩氮气管网(4)与低压氮气管网(11)通过安装有氮气压缩机群(10)的管道连接，板式换热器(3)与低压氮气管网(11)通过安装有阀门的管道连接；低压氮气管网(11)与空气分馏系统(9)通过管道连接，高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)分别与空气分馏系统(9)通过管道连接，高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)分别与板式换热器(3)通过安装有阀门的管道连接，板式换热器(3)与液氧储槽(8)通过安装有阀门的管道连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置，其特征在于，所述装置包括液氮储槽(1)、板式换热器(3)、压缩氮气管网(4)、高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)、液氧储槽(8)、低压氮气管网(11)、空气分馏系统(9)；液氮储槽(1)与板式换热器(3)通过安装有离心液氮泵(2)及阀门的管道连接，板式换热器(3)与液氮储槽(1)通过安装有阀门的管道连接；板式换热器(3)与压缩氮气管网(4)通过安装有阀门的管道连接，压缩氮气管网(4)与低压氮气管网(11)通过安装有氮气压缩机群(10)的管道连接，板式换热器(3)与低压氮气管网(11)通过安装有阀门的管道连接；低压氮气管网(11)与空气分馏系统(9)通过管道连接，高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)分别与空气分馏系统(9)通过管道连接，高压氧气管网(5)、中压氧气管网(6)、低压氧气管网(7)分别与板式换热器(3)通过安装有阀门的管道连接，板式换热器(3)与液氧储槽(8)通过安装有阀门的管道连接。


2.根据权利要求1所述的回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置，其特征在于，所述液氮储槽(1)与离心液氮泵(2)之间的管道安装有离心液氮泵进口阀门(12)，离心液氮泵(2)与板式换热器(3)之间的管道安装有自动调节切断阀门(13)；离心液氮泵(2)与自动调节切断阀门(13)之间的管道与液氮储槽(1)通过安装有液氮回流阀(14)的管道连接；自动调节切断阀门(13)与板式换热器(3)之间的管道与液氮储槽(1)通过安装有液氮节流自动调节阀门(15)的管道连接；板式换热器(3)与液氧储槽(8)之间的管道安装的阀门为液氧双向流动自动调节阀门(16)。


3.根据权利要求1所述的回收氧氮资源的可变多循环氧氮冷能利用装置，其特征在于，所述高压氧气管网(5)与板式换热器(3)之间的管道安装的阀门为高压氧气自动调节阀门(20)，中压氧气管网(6)与板式换热器(3)之间的管道安装的阀门为中压氧气自动调节阀门(21)，低压氧气管网(7)与板式换热器(3)之间的管道安装的阀门为低压氧气自动调节阀门(19)；板式换热器(3)与压缩氮气管网(4)之间的管道安装的阀门为氮气双向流动自动调节阀门(18)，板式换热器(3)与氮气双向流动自动调节阀门(18)之间的管道与低压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘道科，张得仑，李正录，张娟娟，曹和庆，张格亮，
申请(专利权)人：金川集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62