【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气液化，涉及一种液态空气的生产方法和装置。
技术介绍
1、液态空气是空气的液态形态，简称液空。因其为多组份混合物，沸点差异，存在纯度不稳定的特点。在空分领域它在只作为工艺过程中间产品存在，并未得到广泛。随着我国的快速发展，液空储能和压缩空气储能的深入研究和探索，液空因其较低的温度和巨大的汽化膨胀系数，运输和存储技术的成熟，越来越成为理想的能量储存的载体。
2、液空的固有氧含量特点，对于金属冶炼、富氧燃烧方面的效率提升也出现应用场景。其本身的干燥、清洁特点以使得在精密制造、无尘车间的应用场景也在增加。液空汽化吸热潜力和膨胀产生的机械功旨蕴藏着能量。将液空的利用与空分装置耦合，一方面回收液空的冷量而替代膨胀制冷，节省用于制冷但未参与精馏的部分膨胀空气的压缩功；一方面液空的进入也增加了分离所需的原料空气，节省部分原料空气压缩用电。因此，随着液空应用场景的增加，使得低成本的液态空气制造就显得越来越重要。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种液态空气的生产方法和装置。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种液态空气的生产装置，包括原料空气压缩系统、空气冷却干燥系统、循环增压系统、膨胀制冷系统、换热冷箱、液空储槽；
4、所述原料空气压缩系统包括喂气空气压缩机、空气冷却器；所述空气冷却干燥系统包括冷干机、吸附干燥器；所述循环增压系统包括循环增压机、增压冷却器；
5、
6、所述换热冷箱包括热端换热器、冷端换热器、过冷器；所述热端换热器上设有四组出入口，分别为热端换热第一入口与热端换热第一出口，热端换热第二入口与热端换热第二出口，热端换热第三入口与热端换热第三出口，热端换热第四入口与热端换热第四出口；所述冷端换热器上设有三组出入口，分别为冷端换热第一入口与冷端换热第一出口，冷端换热第二入口与冷端换热第二出口，冷端换热第三入口与冷端换热第三出口；冷端换热第一入口与冷端换热第一出口的中间位置还引出有侧端出口；所述过冷器上设有两组出入口，分别为过冷第一入口与过冷第一出口，过冷第二入口与过冷第二出口；
7、所述喂气空气压缩机、空气冷却器、冷干机、吸附干燥器、循环增压机、增压冷却器依次串接，所述增压冷却器的出口分为两路：
8、一路与冷端增压空气入口连通，冷端增压空气出口经冷端增压冷却器后与热端增压空气进口连通，热端增压空气出口经热端增压冷却器后与热端换热第一入口连通，热端换热第一出口与热端膨胀空气进口连通，热端膨胀空气出口与热端换热第三入口连通，热端换热第三出口与循环增压机的入口连通；
9、另一路与热端换热第二入口连通，所述热端换热第二出口与冷端换热第一入口连通，冷端换热第一出口与过冷第一入口连通，所述过冷第一出口分为两路，一路连通液空储罐，另一路连通过冷第二入口，过冷第二出口与冷端换热第三入口连通；冷端换热第三出口与热端换热第四入口连通；热端换热第四出口与吸附干燥器连通，向吸附干燥器提供解析气；
10、所述侧端出口与冷端膨胀空气进口连通，冷端膨胀空气出口与冷端换热第二入口连通，冷端换热第二出口与热端换热第三入口连通。
11、进一步，冷端换热第一出口与过冷第一入口之间、过冷第一出口与液空储罐之间、过冷第一出口与过冷第二入口之间均设有节流阀。
12、进一步，所述液空储槽上设有储槽蒸气出口，所述液空蒸气出口与冷端换热第三入口连通。
13、进一步，循环增压机为活塞增压机。
14、进一步，所述热端换热器、冷端换热器、过冷器均采用铝合金板翅式换热器，且呈三段串接式排布于换热冷箱内。
15、一种液态空气的生产方法，采用上述的液态空气的生产装置进行液体空气生产；
16、空气经喂气空气压缩机加压后得到中压空气，进入空气冷却器；冷却后的中压空气再经冷干机进一步降温，然后经吸附干燥器清除水分和二氧化碳；干燥洁净的中压空气进入循环增压机进一步增压得到高压空气，然后分为两路：
17、一路进入冷端增压空气进口，增压后经冷端增压冷却器冷却后进入热端增压空气进口，再次增压后从热端增压空气出口引出，经热端增压冷却器冷却后再进入热端换热第一入口，降温后从热端换热第一出口引出，再进入热端膨胀空气进口，膨胀制冷后从热端膨胀空气出口引出，膨胀后的中压空气返回热端换热第三入口；
18、另一路直接进入热端换热第二入口，降温后从热端换热第二出口引出，再进入冷端换热第一入口，降温后在冷端换热器的中部再分为两路：
19、一路从侧端出口引出接入冷端膨胀空气进口，膨胀制冷后得到的中压空气从冷端膨胀空气出口引出，进入冷端换热第二入口，经冷端换热器复热后从冷端换热第二出口引出，并与热端膨胀空气出口引出的中压空气汇合后，一同经热端换热器复热至常温后返回循环增压机进口；
20、另一路被冷却液化后的高压液空从冷端换热第一出口引出，经节流后进入过冷第一入口，过冷后从过冷第一出口引出，过冷后的液空分为两部分，一部分经节流到常压后返回过冷第二入口，汽化复热后从过冷第二出口引出，再进入冷端换热第三入口，复热后从冷端换热第三出口引出，再进入热端换热第四入口，继续复热至常温从热端换热第四出口引出至吸附干燥器，解析后向大气排放；另一部分作为液空产品送去液空贮槽。
21、进一步，经循环增压机增压得到的高压空气压力为2.8～3.2mpa，再经冷端膨胀增压机与热端膨胀增压机增压至4.5～4.9mpa。
22、进一步，液空储槽的蒸气与过冷器后的常压空气汇合后用作吸附干燥器的解析气。
23、进一步，循环增压机采用变步启动，减小启动对电网的冲击。
24、进一步，液态空气的生产装置在用电的低电价时段运行，在用电的高电价时段停运。
25、本专利技术的有益效果在于：
26、1、本专利技术通过采用多级压缩、膨胀制冷及高效换热器组合的方式，采用增压透平膨胀机制取冷量，对增压量与膨胀量进行了有效匹配，提高了膨胀制冷效率。换热部分分成三段，包括热端换热器、冷端换热器和过冷器，对膨胀机前温度和机后温度进行了优化调节。优化了空气液化过程中的能量利用效率，显著提高了液态空气的生产效率，降低液空的生产成本。
27、2、本专利技术利用低电价时段生产液空，有调节电网的作用。
28、3、本专利技术利用过冷气和自然蒸发气体作为吸附干燥器的解析气，节约的原料气的压缩成本。
29、4、本专利技术在空气经冷端换热器液化后，不设置闪蒸器进行气液分离，以维持液空本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液态空气的生产装置，其特征在于：包括原料空气压缩系统、空气冷却干燥系统、循环增压系统、膨胀制冷系统、换热冷箱、液空储槽；
2.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：冷端换热第一出口与过冷第一入口之间、过冷第一出口与液空储罐之间、过冷第一出口与过冷第二入口之间均设有节流阀。
3.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：所述液空储槽上设有储槽蒸气出口，所述液空蒸气出口与冷端换热第三入口连通。
4.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：循环增压机为活塞增压机。
5.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：所述热端换热器、冷端换热器、过冷器均采用铝合金板翅式换热器，且呈三段串接式排布于换热冷箱内。
6.一种液态空气的生产方法，其特征在于：采用如权利要求1～5任一项所述的液态空气的生产装置进行液体空气生产；
7.根据权利要求6所述的液态空气的生产方法，其特征在于：经循环增压机增压得到的高压空气压力为2.8～3.2MPa，再经冷端膨胀增压机与热端膨胀增压机增压至
8.根据权利要求6所述的液态空气的生产方法，其特征在于：液空储槽的蒸气与过冷器后的常压空气汇合后用作吸附干燥器的解析气。
9.根据权利要求6所述的液态空气的生产方法，其特征在于：循环增压机采用变步启动，减小启动对电网的冲击。
10.根据权利要求6所述的液态空气的生产方法，其特征在于：液态空气的生产装置在用电的低电价时段运行，在用电的高电价时段停运。
...【技术特征摘要】
1.一种液态空气的生产装置，其特征在于：包括原料空气压缩系统、空气冷却干燥系统、循环增压系统、膨胀制冷系统、换热冷箱、液空储槽；
2.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：冷端换热第一出口与过冷第一入口之间、过冷第一出口与液空储罐之间、过冷第一出口与过冷第二入口之间均设有节流阀。
3.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：所述液空储槽上设有储槽蒸气出口，所述液空蒸气出口与冷端换热第三入口连通。
4.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：循环增压机为活塞增压机。
5.根据权利要求1所述的液态空气的生产装置，其特征在于：所述热端换热器、冷端换热器、过冷器均采用铝合金板翅式换热器，且呈三段串接式排布于换热冷箱内...
【专利技术属性】
技术研发人员：幸钢，
申请(专利权)人：重庆朝阳气体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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