器E1，经主换热器E1回收冷量、复热到常温出冷箱，送入低压氮气管网； (5) 来自步骤（3)第一返流气被加热、汽化并复热到一定温度后与步骤（2)的PN206氮 气汇合，作为第三返流气，经主换热器E1继续复热到常温出冷箱，通过管路PN209与中压氮 气管网放空氮气PN100汇合，送入步骤（1)低压增压机B1压缩入口； (6) 液氩贮槽液氩通过管路LAR101接入主换热器E1，经主换热器El加热、蒸发、复热 到常温后，送出冷箱，通过管路GAR102接入压力氩气管网； (7) 压力氧气管网氧气通过管路G0101接入主换热器E1，经主换热器E1冷却、液化、过 冷后得到液氧产品，送出冷箱，通过管路L0101接入液氧贮槽。
[0014] 一种综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置，包括高压氮气管网、中压氮 气管网、压力氩气管网、压力氧气管网、低压氮气管网、换热器系统、膨胀制冷系统、液氮贮 槽、液氩贮槽和液氧贮槽，所述的换热器系统和膨胀制冷系统设于液化冷箱中，所述的换热 器系统包括一个主换热器E1和一个过冷器E2,所述主换热器包括上段预冷器E11和下段液 化器E12,所述的膨胀制冷系统至少有一个低压膨胀机ET1和至少一个高压膨胀机ET2组 成，各设备之间通过管路连通，连接关系如下： 所述的液氩贮槽通过管路LAR101依次接入液化器E12、预冷器E11，经液化器E12后， 再经预冷器E11，通过管路GAR102接入压力氩气管网； 所述的高压氮气管网高压氮气通过管路PN201接入高压增压机B2压缩入口，经高压增 压机B2后，通过管路PN202接入冷却器WE2,通过管路PN203接入预冷器El 1，一部分氮气从 预冷器E11中部抽出，通过管路PN205接入高压膨胀机ET2进口，高压膨胀机ET2出口接入 管路PN206,另外一部分氮气继续依次经预冷器E11、液化器E12后，再经过冷器E2,通过管 路LN202分为三部分，一部分液氮送出冷箱，通过管路LN205接入液氮贮槽，一部分液氮通 过管路LN203返回过冷器E2,经过冷器E2后，接入管路PN210, 一部分液氮通过管路LN204 接入液化器E12,经液化器E12后，接入管路PN208,与所述管路PN206汇合接入管路PN207， 经预冷器El 1后，通过管路PN209与中压氮气管网的氮气管路PN100连通，汇入管路PN101， 接入低压增压机B1压缩入口，经低压增压机B1后，通过管路PN102接入冷却器WE1，通过管 路PN103接入预冷器El 1，依次经预冷器El 1、液化器E12后的氮气从液化器E12中部抽出， 通过管路PN105接入低压膨胀机ET1进口，低压膨胀机ET1出口接入管路PN106,与上述管 路PN210汇合接入管路PN107,返回液化器E12,经液化器E12后，再经预冷器E11，送出冷 箱，通过管路PN109接入低压氮气管网； 所述的压力氧气管网氧气通过管路G0101依次接入预冷器E11、液化器E12,经预冷器 E11、液化器E12后，送出冷箱，通过管路L0101接入液氧贮槽。
[0015] 根据上述的综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置，所述的低压增压机B1 和低压膨胀机ET1同步工作，高压增压机B2和高压膨胀机ET2同步工作。
[0016] 根据上述的综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置，所述的预冷器E11、液 化器E12、过冷器E2为板翅式换热器，所述的冷却器WE1、WE2为管壳式换热器。
[0017] 一种利用上述的装置综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的方法，包括以下步 骤： (1) 中压氮气管网的放空氮气PN100与步骤（5)的PN209氮气汇合为第一氮气，通过管 路PN101接入低压增压机B1压缩入口，经低压增压机B1压缩，然后通过管路PN102接入冷 却器WE1，经冷却器WE1冷却后，通过管路PN103送入液化冷箱内，在预冷器El 1、液化器E12 内冷却到一定温度后，从液化器E12中部抽出，接入低压膨胀机ET1膨胀获得冷量并驱动低 压增压机B1做功，低压膨胀机出口接入管路PN106 ; (2) 高压氮气管网的放空氮气作为第二氮气，通过管路PN201接入高压增压机B2压缩 入口，经高压增压机B2压缩，然后通过管路PN202接入冷却器WE2,经冷却器WE2冷却后通 过管路PN203送入液化冷箱内，首先经预冷器El 1冷却，一部分氮气作为第三氮气，在预冷 器E11中部抽出进入高压膨胀机ET2膨胀获得冷量并驱动高压增压机B2做功，高压膨胀机 ET2出口连接管路PN206,其余氮气作为第四氮气，在预冷器E11、液化器E12中继续冷却直 至液化并过冷，再经过冷器E2进一步过冷； (3) 来自（2)的第四氮气分成三部分，一部分液氮送回过冷器E2被加热、汽化，接入管 路PN210,同时过冷来自液化器E12的液氮，一部分液氮返回液化器E12,作为第一返流气， 一部分液氮作为液氮产品送入液氮贮槽； (4) 步骤（3)所述PN210氮气与步骤（1)所述PN106氮气汇合，作为第二返流气，送回 液化器E12,经液化器E12、预冷器E11回收冷量、复热到常温出冷箱，送入低压氮气管网； (5) 来自步骤（3)第一返流气被加热、汽化并复热到一定温度后与步骤（2)的PN206氮 气汇合，作为第三返流气，经预冷器E11继续复热到常温出冷箱，通过管路PN209与中压氮 气管网放空氮气PN100汇合，送入步骤（1)低压增压机B1压缩入口； (6) 液氩贮槽液氩通过管路LAR101依次接入液化器E12、预冷器E11，经液化器E12、预 冷器E11加热、蒸发、复热到常温后，送出冷箱，通过管路GAR102接入压力氩气管网； (7) 压力氧气管网氧气通过管路G0101依次接入预冷器E11、液化器E12,经预冷器E11、 液化器E12冷却、液化、过冷后得到液氧产品，送出冷箱，通过管路L0101接入液氧贮槽。
[0018] 本发明的积极有益效果 1.本发明综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置中换热器系统中至少包含六 种不同通道，例如：中压氮气热流通道（PN103 - PN105或PN103 - PN104 - PN105)、高压氮 气热流通道（PN201 - LN201 或 PN203 - PN205+LN201 或 PN203 - PN205+ PN204 - LN201)、 中压氮气返流通道（LN204+PN206 - PN209 或 LN204 - PN208+PN206 - PN209)、低压氮气返 流通道（PN107 - PN109或PN107 - PN108 - PN109)、压力氧气热流通道和液氩返流通道， 能够有效、全面利用制氧厂的氧、氮放空能量和液氩冷能来获得液氧、液氮，同时为钢铁冶 炼提供稳定的氩气，减少了资源的浪费，能量的损失，成本低，具有显著的经济意义。
[0019] 2.本发明综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的方法综合应用了液体汽化制 冷和压缩气体等熵膨胀的制冷方法，即：（1)利用低温液氩LAR101和低温液氮LN203在换 热器内实现蒸发、汽化吸收热量，产生冷量；（2)利用高压氮气PN205和中压氮气PN105分 别经高、低压膨胀机等熵膨胀来使氮气降温，产生冷量。来自管网的氧气和氮气经过换热器 不断向上述低温介质（液氩LAR101、低温液氮LN203、高压氮气PN205和中压氮气PN105)放 出热量，从而由常温冷却到所需要的低温，使得来自用户管网的氧气、氮气液化，由气态变 为液态并具有一定的过冷度，便于贮存。
[0020] 3.本发明综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的方法操作灵活，可单独生产 液氧或液氮，亦可同时生产液氧和液氮，同时生产液氧和液氮时，两种产品产量之比可以通 过调整液氮产品的需求量和膨胀机的制冷量来实现，例如：控制液氮产品LN205的取出量、 返回主换热器E1的液氮LN204量、返回过冷器E2的液氮LN203的量，或者进高压膨胀机 ET2的PN205的量即可实现。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明实施例1所述的综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置流程 示意图； 图2是本发明实施例3所述的综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置流程示意 图； 图3是本发明实施例5所述的综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置流程示意 图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合一些具体实施例，对本发明进一步说明。
[0023] 实施例中的单位说明：压力单位bar为绝对压力；流量单位scmh为标准立方米每 小时，它是在压力为101325 Pa，温度为0 °C时的流体的体积流量。
[0024] 实施例中的标号说明：B1_低压膨胀机驱动的低压增压机，B2-高压膨胀机驱动 的高压增压机，E1-主换热器，E11-主换热器上段(预冷器)，E12-主换热器下段(液化器)， E2-过冷器，ET1-低压膨胀机，ET2-高压膨胀机，V1/V2/V3/V4-节流阀，PNXXX-氮气管道， LNXXX-液氮管道，G0XXX-氧气管道，L0XXX-液氧管道，GARXXX-氩气管道，LARXXX-液氩管 道。
[0025] 图中各符号代表的意义：1-压力氩气管网，2-压力氧气管网，3-低压氮气管网， 4_液氧贮槽，5-中压氮气管网，6-高压氮气管网，7-液氩贮槽，8-液氮贮槽，9-液化冷箱。
[0026] 实施例1 见图1，一种综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置，包括高压氮气管网、中压 氮气管网、低压氮气管网、压力氩气管网、压力氧气管网、换热器系统、膨胀制冷系统、液氮 贮槽、液氩贮槽和液氧贮槽，所述的换热器系统和膨胀制冷系统设于液化冷箱中，所述的换 热器系统包括一个主换热器E1和一个过冷器E2,所述的膨胀制冷系统至少包括一个低压 膨胀机ET1，各设备之间通过管路连通，连