本实用新型属于空气分离技术领域，更具体地说，是涉及一种增压膨胀机供气系统及采用该增压膨胀机供气系统的空分设备。
背景技术：
空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。空分设备供气是通过膨胀制冷的，整个空分设备的制冷严格遵循经典的制冷循环。通常提到的空分制冷设备，主要是指膨胀机。现阶段国产膨胀机受到材质的限制，膨胀量和转速互相制约，膨胀量越大，叶轮直径越大，边缘线速度有极限值，决定转速不能太高，无法达到高速高效，和美国膨胀机相比，制冷量低10％以上。美国膨胀机价格昂贵，相当于国产膨胀机的八到十倍。由于国产膨胀机效率低，就需要更大的膨胀气量，膨胀气量大，由于进入分馏上塔的气量不能过大，否则会干扰上塔精馏，所以会将膨胀气的一部分放掉，不进入上塔，从而造成分馏塔的提取率大幅降低。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种增压膨胀机供气系统及空分设备，旨在解决现有的空分设备供气，会造成分馏塔的提取率大幅降低的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种增压膨胀机供气系统，用于向分馏塔供气，包括用于过滤空气的空气净化装置、用于连通所述空气净化装置和分馏塔上塔的第一管路以及用于连通所述空气净化装置和分馏塔下塔的第二管路，所述第一管路上由第一管路的入口到分馏塔上塔之间依次设有第一冷却器、膨胀机带动的第一增压机、第二冷却器及膨胀机，所述第一管路上还设有用于为膨胀空气换热的主换热器，经过第一增压机的膨胀空气经过所述主换热器后进入膨胀机，所述第一管路上位于所述空气净化装置和所述第一冷却器之间还设有用于压缩进入第一管路的气体的第二增压机。
进一步地，所述第一管路上还设有旁通流路，所述旁通流路的入口端位于所述增压机入口端的前侧，所述旁通流路的出口端位于所述增压机出口端的后侧；所述旁通流路上设有调节阀门。
进一步地，所述调节阀门为气动薄膜调节阀。
进一步地，所述第一增压机包括用于压缩进气的压缩叶轮，所述膨胀机包括用于和驱动所述压缩叶轮的膨胀机叶轮。
进一步地，所述膨胀机叶轮与压缩叶轮同轴固定，或所述膨胀机叶轮与压缩叶轮通过传动结构连接。
进一步地，经过所述第一增压机的膨胀空气经过所述主换热器的中下部后进入所述膨胀机。
进一步地，所述空气净化装置为分子筛或分离膜。
进一步地，所述第二管路中的气体经过所述主换热器后进入分馏塔下塔。
进一步地，所述增压机为空气压缩机。
本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型增压膨胀机供气系统，通过在第一管路上设置第二增压机，将从空滤设备过滤的气体压缩，冷却后进入膨胀机带动的第一增压机然后进入膨胀机，经过第二增压机的增压后再经过第一增加机，膨胀机机前压力升高，制冷量会大大增加，同时膨胀量会降低，膨胀量降低后，膨胀机转子直径会相应的减小，从而可以提高转速。这样膨胀机的制冷效果就会凸显。膨胀机转子减小后相应的成本也会大大降低，而且更加节能。膨胀量降低后，气体进入分馏塔上塔后对精馏干扰更小，因此不会产生多余的气体，不需要将膨胀机出来的气量放掉，由于第一管路的气量不会加大，则空气净化装置过滤的剩余空气会经过第二气路进入下塔，下塔的加工气量更大，气体提取率会大大提高。
本实用新型还提供一种空分设备，包括分馏塔，还包括任意一项上述的增压膨胀机供气系统。
本实用新型提供的空分设备的有益效果在于：本实用新型空分设备，由于采用该增压膨胀机供气系统，通过在第一管路上设置第二增压机，将从空滤设备过滤的气体压缩，冷却后进入膨胀机带动的第一增压机然后进入膨胀机，经过第二增压机的增压后再经过第一增加机，膨胀机机前压力升高，制冷量会大大增加，同时膨胀量会降低，膨胀量降低后，膨胀机转子直径会相应的减小，从而可以提高转速。这样膨胀机的制冷效果就会凸显。膨胀机转子减小后相应的成本也会大大降低，而且更加节能。膨胀量降低后，气体进入分馏塔上塔后对精馏干扰更小，因此不会产生多余的气体，不需要将膨胀机出来的气量放掉，由于第一管路的气量不会加大，则空气净化装置过滤的剩余空气会经过第二气路进入下塔，下塔的加工气量更大，气体提取率会大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的增压膨胀机供气系统的结构示意图。
图中：1、分馏塔；11、分馏塔上塔；12、分馏塔下塔；13、主冷凝器；2、分子筛；3、第一管路；31、旁通流路；32、第二增压机；33、第一冷却器；34、第一增压机；35、第二冷却器；36、膨胀机；4、第二管路；5、主换热器。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请一并参阅图1，现对本实用新型提供的增压膨胀机供气系统进行说明。所述增压膨胀机供气系统，用于向分馏塔1供气，包括用于过滤空气的空气净化装置、用于连通空气净化装置和分馏塔上塔11的第一管路3以及用于连通空气净化装置和分馏塔下塔12的第二管路4，第一管路3上由第一管路3的入口到分馏塔上塔11之间依次设有第一冷却器33、膨胀机36带动的第一增压机34、第二冷却器35及膨胀机36，第一管路3上还设有用于为膨胀空气换热的主换热器5，经过第一增压机34的膨胀空气经过主换热器5后进入膨胀机36，第一管路3上位于空气净化装置和第一冷却器33之间还设有用于压缩进入第一管路 3的气体的第二增压机32。
本实用新型提供的增压膨胀机供气系统，与现有技术相比，通过在第一管路3上设置第二增压机32，将从空滤设备过滤的气体压缩，冷却后进入膨胀机 36带动的第一增压机34然后进入膨胀机36，经过第二增压机32的增压后再经过第一增加机34，膨胀机36机前压力升高，制冷量会大大增加，同时膨胀量会降低，膨胀量降低后，膨胀机36转子直径会相应的减小，从而可以提高转速。这样膨胀机36的制冷效果就会凸显。膨胀机36转子减小后相应的成本也会大大降低，而且更加节能。膨胀量降低后，气体进入分馏塔上塔11后对精馏干扰更小，因此不会产生多余的气体，不需要将膨胀机36出来的气量放掉，由于第一管路3的气量不会加大，则空气净化装置过滤的剩余空气会经过第二气路进入下塔，下塔的加工气量更大，气体提取率会大大提高。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，第一管路3上还设有旁通流路31，旁通流路31的入口端位于第二增压机32入口端的前侧，旁通流路31的出口端位于第二增压机32出口端的后侧；旁通流路31上设有调节阀门。旁通流路31第二增压机32并联设置在第一管路3上，设置旁通流路31可以调节第二增压机32前端管路和后端管路的压力差值，设置调节阀门便于控制旁通流路31的流量大小，而且方便膨胀机36和第二增压机32之间的开启不会相互影响，启动时，先开启膨胀机36，调节阀门打开最大，然后开启第二增压机32，然后将调节阀门关小或关闭，防止第二增压机32先启动对膨胀机36产生损坏。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，调节阀门为气动薄膜调节阀311。使用方便，调节精度高。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，第一增压机34包括用于压缩进气的压缩叶轮，膨胀机36包括用于和驱动压缩叶轮的膨胀机叶轮。通过在压缩叶轮(或压缩机转子)压缩空气，然后降温，膨胀机叶轮膨胀空气，从而实现二次降温，温度更低。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，膨胀机叶轮与压缩叶轮同轴固定，或膨胀机叶轮与压缩叶轮通过传动结构连接。传动结构可以是齿轮传动或带轮传动等。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，经过第一增压机34的膨胀空气经过主换热器5的中下部后进入膨胀机36。通过主换热器5对降温后的压缩空气再次进行热交换，可以利用反流回收冷量。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，空气净化装置为分子筛2或分离膜。利用分子筛2或膜分离技术(即利用分离膜将杂质过滤)可以将空气中的杂质过滤，剩余单质气体，方便进行分离。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，第二管路4中的气体经过主换热器5后进入分馏塔下塔。可选的第二管路4中的气体经过主换热器5底部后出来进入分馏塔下塔，通过主换热器5可以利用反流进行热交换。第一管路3和第二管路4均经过主换热器 5，此处的主换热器5可以是同一换热设备进行换热，也可以是不同的换热设备与其他设备进行换热。
进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的增压膨胀机供气系统的一种具体实施方式，第二增压机32为空气压缩机。空气压缩机通过电机驱动或油机驱动或间接通过传动设备驱动。
本实用新型还提供一种空分设备。请参阅图1，所述空分设备包括分馏塔1 及任意一项上述的增压膨胀机供气系统。分馏塔1包括分馏塔上塔11、分馏塔下塔12和设置在分馏塔上塔11和分馏塔下塔12之间的主冷凝器13。分馏塔1 可以是常规的空分塔。
本实用新型提供的空分设备，采用了该增压膨胀机供气系统，通过在第一管路3上设置第二增压机32，将从空滤设备过滤的气体压缩，冷却后进入膨胀机36带动的第一增压机34然后进入膨胀机36，经过第二增压机32的增压后再经过第一增加机34，膨胀机36机前压力升高，制冷量会大大增加，同时膨胀量会降低，膨胀量降低后，膨胀机36转子直径会相应的减小，从而可以提高转速。这样膨胀机36的制冷效果就会凸显。膨胀机36转子减小后相应的成本也会大大降低，而且更加节能。膨胀量降低后，气体进入分馏塔上塔11后对精馏干扰更小，因此不会产生多余的气体，不需要将膨胀机36出来的气量放掉，由于第一管路3的气量不会加大，则空气净化装置过滤的剩余空气会经过第二气路进入下塔，下塔的加工气量更大，气体提取率会大大提高。
作为本实用新型的一个具体实施方式，以15000制氧为例(第一主换热器 5膨胀空气通道设计压力为0.9MPa)：请参阅图1，第二增压机32进口的第一管路3上为两路进气，一路为无油干燥第二增压机32，(增压压力为0.2MPa，气量为13000Nm3/h，进口压力为0.4MPa～0.49MPa，出口压力为0.6MPa～ 0.69MPa)，另一路为旁通流路31，安装气动薄膜调节阀。设计无油干燥第二增压机32后冷却器。第二增压机32润滑油系统、密封气系统和油压、轴温、转速联锁系统按工艺要求配置。
启动膨胀机36前，要全开旁通流路31的气动薄膜调节阀，膨胀机36启动后，控制在16000转/分钟，再启动无油干燥第二增压机32，第二增压机32转速稳定到6000转/分钟后，逐步关小旁通流路31的气动薄膜调节阀，第二增压机32前压力由0.48MPa上升至0.68MPa，第二增压机32后压力由0.68MPa上升至0.88MPa，用旁通流路31的气动薄膜调节阀调整无油干燥第二增压机32 前端和后端的压力差，转速。由于膨胀机36机前压力升高0.2MPa，制冷量增大了15％以上，膨胀量也可以降低15％。膨胀量降低后，膨胀机36转子(即膨胀机叶轮342)直径减小5％，最高转速可以增加10％。这样增压高速高效膨胀机36的制冷效果就会凸显。同时，膨胀量也可以降低15％，对制氧分馏塔上塔11精馏干扰更小，下塔加工气量更大，氧气提取率会更高，增加氧气产量为300Nm3/h，出上塔的氩馏分也会更加稳定，氩提取率会增加10％。
作为本实用新型的一个具体实施方式，以35000制氧为例(第一主换热器 5膨胀空气通道设计压力为1.8MPa)：请参阅图1，改造第二增压机32进口的第一管路3上为两路进气，一路为无油干燥第二增压机32，(增压压力为 0.6MPa，气量为30000Nm3/h，进口压力为0.4MPa～0.49MPa，出口压力为 1.0MPa～1.09MPa)，另一路为旁通流路31，安装气动薄膜调节阀。设计第二增压机32后冷却器。第二增压机32润滑油系统、密封气系统和油压、轴温、转速联锁系统按工艺要求配置。
启动膨胀机36前，要全开旁通流路31的气动薄膜调节阀，膨胀机36启动后，控制在20000转/分钟，再启动无油干燥第二增压机32，第二增压机32转速稳定到6000转/分钟后，逐步关小旁通流路31的气动薄膜调节阀，第二增压机32前压力由0.4MPa上升至1.0MPa，第二增压机32后压力由0.6MPa上升至1.2MPa，用旁通流路31气动薄膜调节阀调整无油干燥第二增压机32转速。由于膨胀机36机前压力升高0.6MPa，制冷量增大了45％以上，膨胀量也可以降低45％。膨胀量降低后，膨胀机36转子直径减小25％，最高转速可以增加 50％。这样增压高速高效膨胀机36的制冷效果就会凸显。同时，膨胀量也可以降低45％，对制氧分馏塔上塔11精馏干扰更小，下塔加工气量更大，氧气提取率会更高，增加氧气产量为3000Nm3/h，出上塔的氩馏分也会更加稳定，氩提取率会增加30％。
安装方法：
第一步、将第一管路3设置为两路进气；
第二步、一路为无油干燥第二增压机32；
第三步、另一路为旁通流路31，安装气动薄膜调节阀；
第四步、安装无油干燥第二增压机32后工位的第一冷却器33；两路进气合并管路后进入第一冷却器33；
第五步、无油干燥第二增压机32润滑油系统、密封气系统和油压、轴温、转速联锁系统按工艺要求配置；
第六步、启动膨胀机36前，要全开旁通流路31气动薄膜调节阀，膨胀机 36启动后(可以选择控制在20000转/分钟)，再启动无油干燥第二增压机32，第二增压机32转速稳定(到20000转/分钟)后，逐步关小旁通流路31的气动薄膜调节阀，第二增压机32前压力由0.48MPa上升至0.68MPa，第二增压机 32后压力由0.68MPa上升至0.88MPa，用旁通流路31的气动薄膜调节阀及第二增压机32转速来调整第二增压机32后端管路的压力。第二增压机32可以通过电机驱动，也可以是电机连接减速机，减速机驱动第二增压机32的转轴。
有益效果：15000制氧膨胀量降低后，膨胀机36转子直径减小5％，最高转速可以增加10％。这样增压高速高效膨胀机36的制冷效果就会凸显。(35000 制氧膨胀量降低后，膨胀机36转子直径减小25％，最高转速可以增加50％。) 这样增压高速高效膨胀机36的制冷效果就会凸显。同时，膨胀量也可以降低 15％～45％，对制氧分馏塔上塔11精馏干扰更小，下塔加工气量更大，氧气提取率会更高。上塔的氩馏分也会更加稳定。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。