液化装置的制作方法

本发明涉及将由空气分离装置制造出的氮气液化的液化装置。

背景技术：

专利文献1公开了以下的方法：通过具备1台以上的气体用压缩机、1台以上的气体用膨胀涡轮、及使气体与液化天然气热交换的热交换器的液化工艺，利用所述液化天然气的寒冷来将所述气体液化。在专利文献1中，在供给的液化天然气的增量时使所述膨胀涡轮停止或减量运转，在供给的液化天然气的减量时使所述膨胀涡轮工作或增量运转。

在想使液化产品的制造量增减时，使压缩机的负荷变动。压缩机的驱动需要电力，通常，由于进行定量运转，所以压缩机的电力使用量恒定，但在想使液化产品的制造量增加时，需要供给比通常多的电力。

但是，商用电力由电力公司等预先通过合同而确定，若不遵守该合同则会被处以高额的罚款。也就是说，绝对需要防止超过电力合同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平05-45050号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，为了防止超过电力合同，进行将最大运转点维持为具有余裕的地方的固定运转，因此未进行液化产品的制造量的最大化。而且，伴随于外气温度、冷却水温度等的变化，系统内的压力、温度的平衡打破，也难以以最佳效率运转。

于是，本发明的目的在于，提供进行与各时间段内的合同电力上限值相应的液化装置的自动负荷调整而能够实现液化产品的制造量的最大化及最佳效率运用的液化装置。

另外，目的在于提供具备液化装置的空气分离装置。

用于解决课题的手段

本发明的液化装置具备：

预测电力算出部，基于对使用电力进行累计而得到的累计电力值来求出预定时间经过后(例如10～40分钟后)的预测电力量；及

电力需求控制部，将所述预测电力量与瞬时电力的移动平均(例如1分钟)进行比较，将值大的一方设为控制对象，以不超过目标值而无限接近目标值的方式控制压缩机的排出流量(的可变)。

“目标值”例如在使用至各时间段中的合同电力的上限值时是合同的最大电力量。

能够将液化装置的负荷调整自动化，提高效率。

通过将所述压缩机的排出流量设为可变，能够增减液化装置整体的制造量。

所述液化装置可以具备：

压缩机，压缩产品气体；

热交换器，冷却压缩后的压缩产品气体；

膨胀涡轮，使从热交换器的中间导出后的压缩产品气体膨胀；

膨胀阀，使从热交换器导出后的冷却(或液化)压缩产品气体膨胀；

气液分离器，将利用膨胀阀膨胀后的液化产品气体气液分离；及

制造量算出部，求出液化产品的实际制造量。

所述液化装置可以具备将所述膨胀涡轮的入口压力控制为恒定且将膨胀率维持为最大值的膨胀涡轮入口喷嘴。

所述液化装置可以具备：

温度传感器，测定所述膨胀阀的入口和出口的温度；及

温度控制部，控制由所述温度传感器测定出的膨胀阀的入口与出口的温度差。

由此，即使膨胀涡轮的处理量变化也能够使闪蒸损失(flashloss)最小。若向膨胀涡轮和膨胀阀的流量平衡打破则膨胀阀的2次侧的闪蒸损失增加，但通过以减小膨胀阀的入口与出口的温度差或使该温度差收敛于预定范围内的方式进行控制，能够防止该情况。

(作用效果)

根据上述结构，伴随于液化装置整体的负荷调整，成为原料的氮气等的供给源即空气分离装置也联动地被负荷调整，由此，原料的放出损失完全被控制成零。

另外，空气分离装置的整体负荷调整根据由电力需求控制部的控制决定的液化装置的负荷目标而使用高度控制，没有一切的手动介入而自动地进行负荷调整，各产品纯度、产生量被合适地控制。

另外，在有意地进行液化产品的减量的情况下，通过在电力需求控制部的控制中任意设定“目标值”，可自动地减量控制成任意的制造量。

附图说明

图1是示出实施方式1的液化装置及空气分离装置的图。

图2是示出实施方式1的电力需求控制的一例的图。

附图标记说明

1液化装置

2空气分离装置

3压缩机

4膨胀涡轮

5膨胀阀

6热交换器

9分散控制装置

13气液分离器

具体实施方式

以下对本发明的一些实施方式进行说明。以下说明的实施方式说明本发明的一例。本发明丝毫不限定于以下的实施方式，也包括在不变更本发明的要旨的范围内实施的各种变形方式。此外，未必以下说明的构成的全部是本发明的必须的构成。

(实施方式1)

使用图1对实施方式1的液化装置1及空气分离装置2进行说明。

液化装置1具备来自空气分离装置2的氮气导入管l1、压缩氮气的压缩机3、将由压缩机3压缩后的压缩氮气利用lng寒冷源7的寒冷而冷却、液化的热交换器6、将由热交换器6冷却至中间温度的压缩氮气的一部分分支而导出的管l4、设置于管l4的使压缩氮气膨胀而产生寒冷的膨胀涡轮4、将利用膨胀涡轮4膨胀后的氮气作为氮气的冷源而向热交换器6导入并在升温后向压缩机3的吸入侧汇合的管l5、气液分离器13、从气液分离器13取出的液化产品的导出线l8、及分散控制装置9。

膨胀涡轮4供给寒冷。具体而言，膨胀涡轮4的动作如下。被压缩成高压的压缩氮气通过涡轮壳体，在膨胀涡轮入口喷嘴(未图示)处隔热膨胀至中间压力，作为高速气体而进入涡轮转子。氮气一边进一步隔热膨胀至出口压力，一边向涡轮转子进行膨胀做功而温度下降。这样与涡轮入口气体相比温度下降后的气体从涡轮排出，向热交换器6输送，供给寒冷。由涡轮转子产生的动力向直接连结于主轴的另一端的制动风扇传递，将制动气体升温、升压，由此，由涡轮得到的动力被向系统外取出。

在本实施方式中，膨胀涡轮入口喷嘴将膨胀涡轮4的入口压力控制为恒定，将膨胀率维持为最大值。

由压缩机3压缩成高压的压缩氮气通过管l2而向热交换器6输送。由热交换器6冷却后的压缩氮气利用膨胀阀5膨胀后，向气液分离器13导入。气液分离器13内的液氮从管l8导出，向液氮贮存槽(未图示)等输送。气液分离器13内的氮气向管l5汇合并向热交换器6导入而成为压缩氮气的冷却源的一部分，升温后，向压缩机3的吸入侧的氮气导入管l1汇合。

另外，设置有测定膨胀阀5的入口和出口的温度的温度传感器。

分散控制装置9具备制造量算出部91、预测电力算出部92、电力需求控制部93、温度控制部94、存储有各种数据的存储器95、及从电力仪表取得实时地由压缩机3使用的使用电力(瞬时电力)的取得部96。

制造量算出部91求出液氮的实际制造量。

预测电力算出部92基于对使用电力进行累计而得到的累计电力值来求出将由压缩机3使用的预定时间经过后的预测电力量。

累计电力值是设定的预定时间内(例如，算出之前的20分钟～60分钟等设定时间内)的总使用电力量。累计电力值＝σ使用电力值(预定时间内的累积值)。

在本实施方式中，预测电力算出部92实时地算出30分钟经过后的预测电力量。

关于预测电力量(kw/h)的算出方法，可以将上述累计电力值除以预定时间而求出平均值，将此设为预测电力量，也可以求出累计电力值的每单位时间的变化量(斜率)，根据该变化量而算出预测电力量。

电力需求控制部93将预测电力量与由压缩机3使用的瞬时电力的移动平均(例如1分钟)进行比较，将值大的一方设为控制对象，以不超过目标值而无限接近目标值的方式进行压缩机3的排出流量的可变控制。

温度控制部94控制膨胀阀5的入口与出口的温度差。

分散控制装置9及其构成要素可以构成为至少具有1个以上的处理器和存储规定了处理步骤的程序的存储器，也可以由内部部署的服务器装置(on-premisesserverdevice)、云的服务器装置、专用电路或固件等构成。

图2是2轴坐标图，在右纵轴示出制造量，在左纵轴示出电力量，在横轴示出时间。预测电力量利用弯折实线表示，需求限制值(目标值)利用虚线表示，在比它们靠下方处将制造量利用区域线表示。

根据本实施方式，能够将合同电力的使用最大化，能够将液态氮的制造量与以往相比增量3～5％，液化效率也能够提高2％。另外，在接近了合同电力时发出的警报消失，液化装置1的操作变更次数也能够削减，也有助于空气分离装置2及液化装置1的自动运转化。

(其他实施方式)

(1)虽然未特别明确示出，但也可以在各配管设置控制阀、压力调整装置、流量控制装置等，进行阀开闭调整、压力调整或流量调整。

(2)膨胀涡轮4可以是轴流式和径流式的任一者。液化装置1不限定于具有单个膨胀涡轮的结构，也可以串联或并联地配置有多个膨胀涡轮。

(3)压缩机3可以由单体构成，也可以将多个压缩机串联地配置成多级而构成压缩机单元。

(4)液化装置1不限定于具有单个热交换机6的结构，也可以将多个热交换器并联配置，配合压缩机单元的多级结构而构成向热交换器的温端、冷端、中间端的配管路径。

(5)热交交换器6利用了lng寒冷源7的寒冷，但不限定于此，也可以利用从制冷机供给的寒冷，还可以利用来自多个膨胀涡轮的寒冷。