一种可冷量回收的空分系统的制作方法

一种可冷量回收的空分系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于气体制造设备技术领域，具体涉及一种可冷量回收的空分系统。
【背景技术】
[0002]空分设备，又称制氧机，是指用深度冷却的方法把空气分离成氧气、氮气，以及其他五种稀有气体的一种装置。空分设备主要应用于冶金工业、电子工业、化工工厂、医疗卫生等行业，为其提供大量工业用气及医疗用气。
[0003]随着空分设备在各行业的大量应用，其能耗较高以及能量利用率低的问题则逐渐被暴露。例如，大型制氧机的空气压缩机末端需要冷却带走热量，而分子筛吸附器用的电炉则需要耗电去加热再生用的氮气。在制氧机中这两个过程都是消耗能量的过程，目前这二者未能有机结合，造成很大的能量浪费。中国专利文献CN201618491U公开了一种制氧大型空气压缩机末端气体热量冷却回收系统，该回收装置包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器的热气进口端与空气压缩机的末端连接，第一换热器的冷气出口端与空气冷却塔连接，第一换热器的热气出口端通过调节阀与第二换热器的热气进口连接；第二换热器的冷气进口与污氮气管连接，第二换热器的热气出口与分子筛吸附器前的加热用电炉连接。该装置将空气压缩机排气热量回收利用，能减少制氧机运行的电耗，降低生产成本。
[0004]现有的空分设备中，不仅空气压缩机末端需要冷却，循环水装置的末端含有大量温度较高的循环水，需要消耗大量的电能来进行冷却。而空分系统中的分馏塔和液体存储系统排放的低温废气、废液，其含有的大量的冷量也没有得到有效的利用；这些能量的浪费及消耗不仅降低了能源利用率、增加了生产成本，而且在一定程度上增加了对环境的污染。
[0005]随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，人们越来越关心我们赖以生存的地球，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性，各国都在采取积极有效的措施，以改善环境、减少污染。其中，最为重要、也是最为紧迫的问题就是能源问题；要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是关键的、也是目前最直接有效的重要措施。因此，研宄如何实现空分设备的节能问题，具有重要的意义。
【实用新型内容】
[0006]为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有空分设备中能源浪费及能耗较高的问题，从而提出一种可冷量回收的空分系统。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0008]本实用新型的可冷量回收的空分系统，包括:动力系统，用于将空气压缩，所述动力系统通过冷却系统进行冷却；净化系统，用于将压缩后的空气进行纯化处理；精馏系统，用于将净化处理后的空气进行深冷处理，使得空气中的各气体组分进行分离；液体存储系统，用于将分离后的液体组分进行存储；还包括换热装置，所述换热装置用于所述精馏系统和/或所述液体存储系统产生的废液或废气与所述冷却系统的制冷介质进行热量交换。
[0009]本实用新型上述可冷量回收的空分系统，所述换热装置的冷介质入口连通于所述精馏系统的废液排放口或废气排放口，冷介质出口直接排放至大气；所述换热装置的热介质入口和热介质出口分别与所述冷却系统的冷介质出口与冷介质入口连通。
[0010]本实用新型上述可冷量回收的空分系统，所述精馏系统包括分馏塔、冷凝蒸发器、过冷器，所述换热装置的冷介质入口连通于所述分馏塔的中氧塔底部的排废氧接口。
[0011]本实用新型上述可冷量回收的空分系统，所述换热装置的冷介质入口连通于所述液体存储系统的废液排放口或废气排放口，冷介质出口直接排放至大气；所述换热装置的热介质入口和热介质出口分别与所述冷却系统的冷介质出口与冷介质入口连通。
[0012]本实用新型上述可冷量回收的空分系统，所述液体存储系统包括存放氮气的液氮储槽以及存放氧气的液氧储槽，所述所述换热装置的冷介质入口连通于所述液氮储槽的液氮放空口和/或所述液氧储槽的液氧放空口。
[0013]本实用新型上述可冷量回收的空分系统，所述冷却系统为循环水装置，其包括提供循环水的循环水存储池，所述换热装置的热介质入口和热介质出口分别连通至所述循环水存储池的出口及入口。
[0014]本实用新型上述可冷量回收的空分系统，所述换热装置为间壁式换热器、蓄热式换热器或混合式换热器。
[0015]本实用新型上述可冷量回收的空分系统，所述动力系统为空气压缩机。本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0016](I)本实用新型可冷量回收的空分系统中，将精馏系统和/或液体存储系统产生的废液或废气进行二次利用，增加换热装置，用于与冷却系统进行热量交换。该空分系统不需要改变工艺流程，只需要增加一个换热装置，提高了能源利用率，降低了生产成本，减少了对环境的污染。
[0017](2)本实用新型可冷量回收的空分系统中，将分馏塔的氧塔底部的排废氧接口接入换热装置中，使分馏塔中分馏处理后的废氧进行二次利用，提高了能源利用率。
[0018](3)本实用新型可冷量回收的空分系统中，将液氮储槽的液氮放空口或液氧储槽的液氧放空口接入换热装置中，使液体储存系统中的废氮或废氧进行二次利用，提高了能源利用率。
【附图说明】
[0019]为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0020]图1是本实用新型中实施例1的可冷量回收的空分系统的结构示意图；
[0021]图2是本实用新型中实施例2及实施例3的可冷量回收的空分系统的结构示意图；
[0022]图中附图标记表不为:1-精馆?系统，2_动力系统，3_净化系统，4_冷却系统，5_换热装置，6-换热装置的冷介质入口，7-冷却系统的冷介质入口，8-换热装置的热介质入口，9-冷却系统的冷介质出口，10-换热装置的热介质出口，11-换热装置的冷介质出口，12-液体存储系统。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]图1所示为本实用新型的可冷量回收的空分系统，包括??动力系统2，用于将空气压缩，所述动力系统2通过冷却系统4进行冷却；净化系统3，用于将压缩后的空气进行纯化处理；精馏系统1，用于将净化处理后的空气进行深冷处理，使得空气中的各气体组分进行分离；液体存储系统12，用于将分离后的液体组分进行存储；还包括换热装置5，所述换热装置5用于所述精馏系统I产生的废液或废气与所述冷却系统4的制冷介质进行热量交换。
[0025]具体地，所述换热装置5的冷介质入口 6连通于所述精馏系统I的废液排放口或废气排放口，冷介质出口 11直接排放至大气；所述换热装置5的热介质入口 8连通于所述冷却系统4的冷介质出口 9，所述换热装置5的热介质出口 10连通于所述冷却系统4的冷介质入口 7连通。
[0026]更具体地，所述精馏系统I包括分馏塔、冷凝蒸发器、过冷器。所述动力系统2为空气压缩机。为了对冷量进行更充分的回收利用，优选地，所述换热装置的冷介质入口 6连通于所述分馏塔I的中氧塔底部的排废氧接口。
[0027]进一步地，在本实施例中，所述冷却系统4为循环水装置，其包括提供循环水的循环水存储池。优选地，所述换热装置5的热介质入口 8和热介质出口 10分别连通至所述循环水存储池的出口及入口。
[0028]更进一步地，所述换热装置5为间壁式换热器，冷介质和热介质被一层固体壁面(管或板)隔开，不相混合，通过间壁进行热交换。将所述间壁式换热器的冷介质入口 6、冷介质出口 11、热介质入口 8和热介质出口 10按照上述连接方式接入到所述可冷量回收的空分系统中，即可实现既减少了整个空分系统的能量浪费、又减少了整个系统的能量消耗的效果。
[0029]本实施例的可冷量回收的空分系统将分馏塔的氧塔底部的排废氧接口接入换热装置中，使分馏塔中分 馏处理后的废氧进行二次利用，用于与冷却系统进行热量交换；不需要改变工艺流程，只需要增加一个换热装置，提高了能源利用率，降低了生产成本，减少了对环境的污染。
[0030]本实施例可冷量回收的空分系统的工作过程如下:首先，空气通过所述动力系统2的压缩处理；压缩后的空气进入所述净化系统3进行纯化处理；净化处理后的空气进入所述精馏系统I进行深冷处理，使得空气中的各气体组分根据各自沸点的不同进行分离，从而得到高纯度的液体组分；分离后的液体组分通过所述液体存储系统12进行存储；此外，所述所述动力系统2产生的热量通过所述冷却系统4进行冷却处理。整个过程中，所述精馏系统I中分馏塔中的氧塔底部所排放的低温的废氧通过所述换热装置5的冷介质入口 6进入所述换热装置5中，冷介质出口 11直接排放至大气；所述换热装置5的热介质入口 8和热介质出口 10分别与所述冷却系统4的冷介质出口 9与冷介质入口 7连通，低温的废液或废气与所述冷却系统4的制冷介质进行热量交换，从而使所述精馏系统I的废弃冷量来冷却所述冷却系统4，既减少了整个空分系统的能量浪费，又减少了整个系统的能量消耗。
[0031]实施例2
[0032]本实施例的可冷量回收的空分系统与实施例1的主要区别点在于:在本实施例中，如图2所示，所述换热装置5的冷介质入口 6连通于所述液体存储系统12的废液排放口或废气排放口。优选地，所述换热装置的冷介质入口 6连通于所述液氮储槽的液氮放空
□ O
[0033]另外，本实施例中所述换热装置5为蓄热式换热器，通过多孔填料或基质的短暂能量储存，将热量从热介质传递到冷介质，实现热量的传递和交换。将所述蓄热式换热器的冷介质入口 6、冷介质出口 11、热介质入口 8和热介质出口 10按照上述连接方式接入到所述空分系统中，同样可以实现既减少了整个空分系统的能量浪费、又减少了整个系统的能量消耗的效果。
[0034]本实施例可冷量回收的空分系统的工作过程与实施例1相似。
[0035]本实施例的可冷量回收的空分系统将液氮储槽的液氮放空口接入换热装置中，使液体储存系统中的废氮进行二次利用，用于与冷却系统进行热量交换；不需要改变工艺流程，只需要增加一个换热装置，提高了能源利用率，降低了生产成本，减少了对环境的污染。
[0036]实施例3
[0037]本实施例是在实施例2中的可冷量回收的空分系统的基础上的结构变形，其主要区别点在于:在本实施例中，如图2所示，所述换热装置5的冷介质入口 6连通于所述液体存储系统12液氧储槽的液氧放空口。
[0038]另外，本实施例中所述换热装置5为混合式换热器，通过冷介质和热介质直接接触而进行传热。将所述混合式换热器的冷介质入口 6、冷介质出口 11、热介质入口 8和热介质出口 10按照上述连接方式接入到所述可冷量回收的空分系统中，同样可以实现既减少了整个空分系统的能量浪费、又减少了整个系统的能量消耗的效果。
[0039]本实施例的可冷量回收的空分系统将液氮储槽的液氧放空口接入换热装置中，使液体储存系统中的废氧进行二次利用，用于与冷却系统进行热量交换；不需要改变工艺流程，只需要增加一个换热装置，提高了能源利用率，降低了生产成本，减少了对环境的污染。
[0040]其他实施方式中，所述换热装置5的冷介质入口 6还可以同时连接于所述液体存储系统12的所述液氮储槽的液氮放空口和所述液氧储槽的液氧放空口，所述换热装置的冷介质入口 6还可以同时连接于所述精馏系统I和所述液体存储系统12的废液排放口或废气排放口，以使更多的废液或废气与冷却系统4的制冷介质进行热量交换，从而实现节约更多的能量。
[0041]本领域技术人员根据实际的工艺和工况，也可以选择其他形式的换热器作为所述换热装置5，将所述换热器按照上述连接方式连接到所述空分系统中，或者选择多个换热器，各换热器相互之间通过串联或并联的方式连接形成所述换热装置5，同样可以实现既减少了整个空分系统的能量浪费、又减少了整个系统的能量消耗的效果。
[0042]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种可冷量回收的空分系统，包括:动力系统(2)，用于将空气压缩，所述动力系统(2)通过冷却系统(4)进行冷却；净化系统(3)，用于将压缩后的空气进行纯化处理；精馏系统(I)，用于将净化处理后的空气进行深冷处理，使得空气中的各气体组分进行分离；液体存储系统(12)，用于将分离后的液体组分进行存储；其特征在于，还包括换热装置(5)，所述换热装置(5)用于所述精馏系统(I)和/或所述液体存储系统(12)产生的废液或废气与所述冷却系统(4)的制冷介质进行热量交换。
2.根据权利要求1所述的可冷量回收的空分系统，其特征在于，所述换热装置(5)的冷介质入口(6)连通于所述精馏系统(I)的废液排放口或废气排放口，冷介质出口(11)直接排放至大气；所述换热装置(5)的热介质入口(8)和热介质出口(10)分别与所述冷却系统(4)的冷介质出口(9)与冷介质入口(7)连通。
3.根据权利要求2所述的可冷量回收的空分系统，其特征在于，所述精馏系统(I)包括分馏塔、冷凝蒸发器、过冷器，所述换热装置的冷介质入口(6)连通于所述分馏塔(I)的中氧塔底部的排废氧接口。
4.根据权利要求1所述的可冷量回收的空分系统，其特征在于，所述换热装置(5)的冷介质入口(6)连通于所述液体存储系统(12)的废液排放口或废气排放口，冷介质出口(11)直接排放至大气；所述换热装置(5)的热介质入口(8)和热介质出口(10)分别与所述冷却系统⑷的冷介质出口(9)与冷介质入口(7)连通。
5.根据权利要求4所述的可冷量回收的空分系统，其特征在于，所述液体存储系统(12)包括存放氮气的液氮储槽以及存放氧气的液氧储槽，所述所述换热装置的冷介质入口(6)连通于所述液氮储槽的液氮放空口和/或所述液氧储槽的液氧放空口。
6.根据权利要求1-5任一所述的可冷量回收的空分系统，其特征在于，所述冷却系统(4)为循环水装置，其包括提供循环水的循环水存储池，所述换热装置(5)的热介质入口(8)和热介质出口(10)分别连通至所述循环水存储池的出口及入口。
7.根据权利要求6所述的可冷量回收的空分系统，其特征在于，所述换热装置(5)为间壁式换热器、蓄热式换热器或混合式换热器。
8.根据权利要求7所述的可冷量回收的空分系统，其特征在于，所述动力系统(2)为空气压缩机。
【专利摘要】本实用新型属于气体制造设备技术领域，具体涉及一种可冷量回收的空分系统。该空分系统包括：动力系统，用于将空气压缩，动力系统通过冷却系统进行冷却；净化系统，用于将压缩后的空气进行纯化处理；精馏系统，用于将净化处理后的空气进行深冷处理，使得空气中的各气体组分进行分离；液体存储系统，用于将分离后的液体组分进行存储；还包括换热装置，用于精馏系统和/或液体存储系统产生的废液或废气与冷却系统的制冷介质进行热量交换。该空分系统将精馏系统和/或液体存储系统产生的废液或废气进行二次利用，用于与冷却系统进行热量交换；不需要改变工艺流程，只需要增加一个换热装置，提高了能源利用率，降低了生产成本，减少了对环境的污染。
【IPC分类】F25J3-04, F25J5-00
【公开号】CN204612362
【申请号】CN201520102635
【发明人】赵会杰, 王松松, 王哲辉
【申请人】河北视窗玻璃有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月13日