综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置和方法_3

文档序号:8485990阅读:来源:国知局
接关系如下: 所述的液氩贮槽通过管路LAR101接入主换热器E1,经主换热器E1后,送出冷箱,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接入主换热器E1,经主换热器E1冷却、 液化、过冷后,通过管路LN201连接过冷器E2,经过冷器E2进一步过冷后,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加热、汽化后,接入管路PN210, 一部分液氮通过管路 LN204接入主换热器E1,经主换热器E1汽化、复热到常温,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增 压后,通过管路PN102接入冷却器WE1冷却,再通过管路PN103接入主换热器E1,经主换热 器E1冷却后的氮气从主换热器E1中部抽出,通过管路PN105接入低压膨胀机ET1进口,经 低压膨胀机ET1绝热膨胀获得冷量并驱动低压增压机B1做功,低压膨胀机ET1出口接入管 路PN106,与所述管路PN210连通,接入管路PN107,返回主换热器E1,经主换热器E1回收冷 量、复热到常温,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接入主换热器E1,经主换热器E1冷却、液化、 过冷后,送出冷箱,通过管路L0102接入液氧贮槽。
[0027] 根据上述的综合利用氮气放空能量及液氩冷能的装置,所述的低压增压机B1和 低压膨胀机ET1同步工作。
[0028] 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,所述的主换热器E1、 过冷器E2为板翅式换热器;所述的冷却器WE1为管壳式换热器,冷却介质为水。
[0029] 实施例2 一种采用实施例1所述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)来自制氧厂7. 5 bar中压氮气管网的PN100放空氮气5000 scmh与来自步骤(5) 中PN209的7. 5 bar返流氮气2839 scmh汇合作为第一氮气,合计7839 scmh,第一氮气通 过管路PN101接入低压增压机B1压缩入口,首先经低压膨胀机ET1驱动的低压增压机B1压 缩到10. 64 bar,接入管路PN102,然后经冷却器WE1冷却到313K,通过管路PN103送入液 化冷箱内,氮气PN103在主换热器E1内被冷却到148 K后,通过管路PN105从主换热器E1 中部抽出进入低压膨胀机ET1膨胀到1. 4 bar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) 来自制氧厂21 bar高压氮气管网的第二氮气5000 scmh通过管路PN201直接送入 液化冷箱内,在液化冷箱内经主换热器E1冷却直至液化并过冷到93 K,通过管路LN201接 入过冷器E2,再经过冷器E2进一步过冷到83. 5 K ; (3) 来自步骤(2)的经过冷器E2过冷后的第二氮气分成三部分,第一液氮493 scmh,通 过管路LN203,经节流阀V2节流后送回过冷器E2,经过冷器E2加热、汽化,接入管路PN210, 同时过冷来自主换热器E1的液氮LN201,第二液氮2839 scmh,通过管路LN204,经节流阀 V3节流后送回主换热器作为第一返流气,第三液氮1668 scmh通过管路LN205,经节流阀V4 节流后出冷箱,连接至液氮贮槽; (4) 步骤(3)所述氮气PN210与步骤(1)所述氮气PN106汇合作为第二返流气,通过管 路PN107送回主换热器E1,经主换热器E1回收冷量、复热到常温,通过管路PN109出冷箱, 送入用户低压氮气管网; (5) 来自步骤(3)中第一返流气通过管路LN204在主换热器E1内被加热、汽化并复热 到310K,送出冷箱,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) 来自制氧厂液氩泵的21 bar,800 scmh液氩LAR101直接送入冷箱内的主换热器 E1中,液氩在主换热器E1中被加热、蒸发并复热到310 K得到氩气GAR102出冷箱,送入制 氧厂压力氩气管网; (7) 需要生产液氧时,关闭步骤(3)中节流阀V4,此时液氮LN205取出量为0,同时控制 返回主换热器E1的液氮LN204流量增加到4507 scmh,则低压增压机B1入口氮气PN101流 量增加为9507 scmh,在主换热器中可以将自制氧厂氧气管网的16 bar,1731 scmh氧气管 网的氧气G0101从313 K冷却、液化并过冷到93 K得到液氧L0101,液氧L0101经节流阀 VI节流到0. 2 bar,送出冷箱,通过管路L0102连接至液氧贮槽。
[0030] 按照以上步骤每小时可制取液氮1668 scm,或者每小时可制取液氧1731 scm。
[0031] 实施例1、2中液化氮气或氧气时装置的工作参数分别见表1、2。
[0032] 表1实施例1、2液化氮气时装置的工作参数
【主权项】
1. 一种综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置,其特征在于,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El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ETl,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LARlOl接入主换热器El,经主换热器El后,送出冷箱,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接入主换热器E1,经主换热器El后,通 过管路LN201接入过冷器E2,经过冷器E2后,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接入主换热器E1,经主换热器El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PNlOl,接入低压增压机Bl 压缩入口,经低压增压机Bl增压后,通过管路PN102接入冷却器WEl,再通过管路PN103接 入主换热器El,经主换热器El后的氮气从主换热器El中部抽出,通过管路PN105接入低压 膨胀机ETl进口,低压膨胀机ETl出口接入管路PN106,与所述管路PN210连通,接入管路 PN107,返回主换热器El,经主换热器El后,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GOlOl接入主换热器E1,经主换热器El后,送出冷 箱,通过管路L0102接入液氧贮槽。
2. 根据权利要求1所述的综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置,其特征在 于,所述的低压增压机Bl和低压膨胀机ETl同步工作。
3. -种利用权利要求1所述的装置综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的方法,其 特征在于,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PNlOl接入低压增压机Bl压缩入口,经低压增压机Bl压缩,然后通过管路PN102接入冷 却器WEl,经冷却器WEl冷却后,通过管路PN103送入液化冷箱内,在主换热器El内冷却到 一定温度后,从主换热器El中部抽出,接入低压膨胀机ETl膨胀获得冷量并驱动低压增压 机Bl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送入液化冷箱内,经主换 热器El冷却直至液化并过冷,再经过冷器E2进一步过冷; (3) 来自步骤(2)的第二氮气分成三部分,一部分液氮送回过冷器E2被加热、汽化,接 入管路PN210,同时过冷来自主换热器El的液氮,一部分液氮送回主换热器E1,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 主换热器E1,经主换热器El回收冷量、复热到常温出冷箱,送入低压氮气管网; (5) 步骤(3)第一返流气被加热、汽化、复热到常温出冷箱,通过管路PN209与中压氮气 管网氮气PN100汇合,送入步骤(1)低压增压机Bl压缩入口; (6) 液氩贮槽液氩通过管路LARlOl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El冷却、液化、过 冷后得到液氧产品,送出冷箱,通过管路LOlOl接入液氧贮槽。
4. 一种综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置,其特征在于,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El和一个过冷器E2,所述的膨胀制冷系统至少有一 个低压膨胀机ETl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LARlOl接入主换热器El,经主换热器El后,送出冷箱,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进入冷却器WE2,通过管路PN203接入主换热器El,一部分氮气 从主换热器El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出口连
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