氧氮放散回收系统的制作方法

本实用新型属于放散气体回收利用领域，涉及氧氮放散回收系统。

背景技术：

提供氧、氮、氩管道气产品的制氧机组群，氧、氮气是通过压缩机输送，氩气由液氩泵增压后经过空温式换热器复热后提供给用户，且对于大型氧、氮、氩用气需求的工厂，白天小修较多、用气量少，而晚上突击产量，动态平衡难度较大；另外，为保证炼钢不稳定用气的要求，管输气量必须大于用户实际用气量，造成氧、氮气都出现不同程度的放散，这部分放散的压缩气体是消耗了压缩功的，直接放散不但是产品的损失，也是能量的损失，而氧、氮气体的放散给周围环境造成火灾隐患和窒息风险；同时，炼钢所需的氩气是由低温液氩经管输氩泵加压后再经空温式汽化器复热汽化产生，该汽化过程会释放大量冷量，该冷量不但白白浪费，还会造成汽化器周围大量结冰，特别是冬季带来安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种氧氮放散回收系统，通过吸收氮气放散回收管网中的冷量以及回收液氩复热管网中的冷量，用于将氧气液化管网中的氧气液化，从而得到液氧产品。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：氧氮放散回收系统，用于收集利用高压氮气管网来的高压氮气以及中压氮气管网来的中压氮气，包括匹配设置的氮气放散回收管网、液氩复热管网、氧气液化管网，以及与氮气放散回收管网、液氩复热管网、氧气液化管网相连通的换热器系统，换热器系统通过吸收氮气放散回收管网中的冷量以及回收液氩复热管网中的冷量，用于将氧气液化管网中的氧气液化，得到液氧产品；

氮气放散回收管网包括高压氮气放散回收管网以及与高压氮气放散回收管网连通的中压氮气放散回收管网；

换热器系统包括依次串联的主换热器、液化器以及过冷器。

可选的，高压氮气放散回收管网包括高压氮气入口以及与高压氮气入口连接的热端增压机，该热端增压机连接有第一后冷却器，该第一后冷却器连接有热端增压机管网出口，热端增压机管网出口连通至主换热器，高压氮气管网经主换热器分流为第一高压氮气管网支路以及第二高压氮气管网支路；

第一高压氮气管网支路连通至液化器，该液化器连通有液氮过冷器，该第一高压氮气管网支路经液氮过冷器后分流为第三高压氮气管网支路以及第四高压氮气管网支路，第三高压氮气管网支路连通至过冷器，该第三高压氮气管网支路经过冷器后分流为第五高压氮气管网支路以及第六高压氮气管网支路，第五高压氮气管网支路依次连通过冷器、液化器以及主换热器后连通有氮气放散回收管网出口，第六高压氮气管网支路连通有液氮储槽；

第二高压氮气管网支路连通有热端膨胀机管网入口，第二高压氮气管网支路经热端膨胀机管网入口连通至热端膨胀机，经热端膨胀机后连通有热端膨胀机管网出口，该热端膨胀机管网出口连通有第一中压氮气管网支路；

热端膨胀机驱动热端增压机。

可选的，第六高压氮气管网支路在过冷器与液氮储槽之间设置有第一高压氮气阀门；第五高压氮气管网支路在过冷器与液氮过冷器之间设置有第二高压氮气阀门；第一高压氮气阀门与热增压机之间，热端膨胀机管网入口与热端膨胀机之间均设置有过滤器。

可选的，中压氮气放散回收管网包括冷端增压机以及与冷端增压机连通的中压氮气管网，该中压氮气管网包括中压氮气入口，第一中压氮气管网支路以及第四高压氮气管网支路汇总后连通至主换热器，经主换热器汇总至中压氮气管网后连通至冷端增压机管网入口，中压氮气管网经冷端增压机管网入口后连通至冷端增压机，经冷端增压机后连通有第二后冷却器，经第二后冷却器后连通有冷端增压机管网出口，通过冷端增压机管网出口连通至主换热器，中压氮气管网经主换热器后连通有冷端膨胀机管网入口，该中压氮气管网经冷端膨胀机管网入口后连通至冷端膨胀机，经冷端膨胀机后连通有冷端膨胀机管网出口，该冷端膨胀机管网出口连通至第五高压氮气管网支路，并依次连通液化器、主换热器后连通至氮气放散回收管网出口；

冷端膨胀机驱动冷端增压机。

可选的，冷端膨胀机管网入口与冷端膨胀机之间以及冷端增压机管网入口与冷端增压机之间均设置有过滤器。

可选的，氧气液化管网包括氧气用户入口，氧气用户入口依次连通主换热器、液化器以及过冷器，经过过冷器后连通有液氧储槽；氧气用户入口与主换热器之间设置有第一氧气阀门，过冷器与液氧储槽之间设置有第二氧气阀门。

可选的，液氩复热管网包括液氩用户入口，液氩用户入口依次连通液化器以及主换热器，经主换热器后连通至氩气复热出口。

可选的，液氩用户入口与液化器之间设置有第一液氩阀门，第一液氩阀门与该液氩用户入口上还设置有液氩回流支路，该液氩回流支路上设置有第二液氩阀门，液氩经第二液氩阀门连通有气化器。

氧氮放散回收系统的工艺流程，应用于如上述的氧氮放散回收系统，包括以下步骤：

高压氮气放散回收管网与中压氮气放散回收管网的氮气产生冷量；液氩复热管网同时产生冷量；

换热器系统同时吸收高压氮气放散回收管网与中压氮气放散回收管网中产生的冷量以及液氩复热管网中产生的冷量，通过热交换的方式传递给氧气液化管网，从而使氧气液化管网中的氧气冷却液化，得到液氧产品。

可选的，在高压氮气放散管网中提供热端膨胀机以及热端增压机，在中压氮气放散管网中提供冷端膨胀机以及冷端增压机，增压机与膨胀机的叶轮共用一根轴，膨胀机被气流推动旋转后，通过轴直接将动能传递给增压机；高压氮气进入被热端膨胀机驱动的热端增压机，利用热端膨胀机膨胀时对外做功，来推动热端增压机增压，增压后的高压氮气经高压氮气放散回收管网进入热端膨胀机膨胀制冷，从而形成一个循环达到制冷的效果；中压氮气进入被冷端膨胀机驱动的冷端增压机，利用冷端膨胀机膨胀时对外做功，来推动冷端增压机增压，增压后的中压氮气经中压氮气放散回收管网进入冷端膨胀机膨胀制冷，从而形成一个循环达到制冷的效果。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型氧氮放散回收系统采用热、冷端膨胀机，形成串联两级膨胀，热端膨胀机回收高压氮向中压氮节流的能量，冷端膨胀机回收中压氮放散的能量，这样热、冷端膨胀机相对独立，可根据各自压力调节运行负荷，减小了噪声污染，并减小氧氮放散，消除放散附近区域安全隐患。

2、本实用新型氧氮放散回收系统将液化装置原理与管网压力调节直接融合，利用增压后的高压氮作为液氮原料气，缩小高压氮未达到转效点热端温差可能偏大的影响；利用液氩的冷量辅助液氮的液化，在消除液氩汽化器附近冬天结冰的安全风险的同时也对系统起到辅助作用；将冷量转换为液化氧气的所需的冷量，得到液氧产品，充分利用了放散能量，有利于节能减排。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型氧氮放散回收系统的整体系统图；

图2为本实用新型氧氮放散回收系统的膨胀机与增压机的整体系统图。

附图标记：主换热器1、液化器2、过冷器3、高压氮气入口4、热端增压机5、第一后冷却器6、热端增压机管网出口7、第一高压氮气管网支路8、第二高压氮气管网支路9、液氮过冷器10、第三高压氮气管网支路11、第四高压氮气管网支路12、第五高压氮气管网支路13、第六高压氮气管网支路14、氮气放散回收管网出口15、液氮储槽16、热端膨胀机管网入口17、热端膨胀机18、热端膨胀机管网出口19、第一中压氮气管网支路20、第一高压氮气阀门21、第二高压氮气阀门22、冷端增压机23、中压氮气管网24、冷端增压机管网入口25、第二后冷却器26、冷端增压机管网出口27、冷端膨胀机管网入口28、冷端膨胀机29、冷端膨胀机管网出口30、中压氮气入口31、氧气用户入口32、液氧储槽33、第一氧气阀门34、第二氧气阀门35、液氩用户入口36、氩气复热出口37、第一液氩阀门38、液氩回流支路39、第二液氩阀门40、气化器41、过滤器42。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，为氧氮放散回收系统，用于收集利用高压氮气管网来的高压氮气以及中压氮气管网24来的中压氮气，包括匹配设置的氮气放散回收管网、液氩复热管网、氧气液化管网，以及与氮气放散回收管网、液氩复热管网、氧气液化管网相连通的换热器系统，换热器系统通过吸收氮气放散回收管网中的冷量以及回收液氩复热管网中的冷量，用于将氧气液化管网中的氧气液化，得到液氧产品；氮气放散回收管网包括高压氮气放散回收管网以及与高压氮气放散回收管网连通的中压氮气放散回收管网；所述换热器系统包括依次串联的主换热器1、液化器2以及过冷器3。

高压氮气放散回收管网包括高压氮气入口4以及与高压氮气入口4连接的热端增压机5，该热端增压机5连接有第一后冷却器6，该第一后冷却器6连接有热端增压机管网出口7，热端增压机管网出口7连通至主换热器1，高压氮气管网经主换热器1分流为第一高压氮气管网支路8以及第二高压氮气管网支路9；第一高压氮气管网支路8连通至液化器2，该液化器2连通有液氮过冷器10，该第一高压氮气管网支路8经液氮过冷器10后分流为第三高压氮气管网支路11以及第四高压氮气管网支路12，第三高压氮气管网支路11连通至过冷器3，该第三高压氮气管网支路11经过冷器3后分流为第五高压氮气管网支路13以及第六高压氮气管网支路14，第五高压氮气管网支路13依次连通过冷器3、液化器2以及主换热器1后连通有氮气放散回收管网出口15，第六高压氮气管网支路14连通有液氮储槽16；第二高压氮气管网支路9连通有热端膨胀机管网入口17，第二高压氮气管网支路9经热端膨胀机管网入口17连通至热端膨胀机18，经热端膨胀机18后连通有热端膨胀机管网出口19，该热端膨胀机管网出口19连通有第一中压氮气管网支路20；热端膨胀机18驱动热端增压机5；第六高压氮气管网支路14在过冷器3与液氮储槽16之间设置有第一高压氮气阀门21；第五高压氮气管网支路13在过冷器3与液氮过冷器10之间设置有第二高压氮气阀门22；第一高压氮气阀门21与热增压机之间，热端膨胀机管网入口17与热端膨胀机18之间均设置有过滤器42。

中压氮气放散回收管网包括冷端增压机23以及与冷端增压机23连通的中压氮气管网24，该中压氮气管网24包括中压氮气入口31，第一中压氮气管网支路20以及第四高压氮气管网支路12汇总后连通至主换热器1，经主换热器1汇总至中压氮气管网24后连通至冷端增压机管网入口25，中压氮气管网24经冷端增压机管网入口25后连通至冷端增压机23，经冷端增压机23后连通有第二后冷却器26，经第二后冷却器26后连通有冷端增压机管网出口27，通过冷端增压机管网出口27连通至主换热器1，中压氮气管网24经主换热器1后连通有冷端膨胀机管网入口28，该中压氮气管网24经冷端膨胀机管网入口28后连通至冷端膨胀机29，经冷端膨胀机29后连通有冷端膨胀机管网出口30，该冷端膨胀机管网出口30连通至第五高压氮气管网支路13，并依次连通液化器2、主换热器1后连通至氮气放散回收管网出口15；冷端膨胀机29驱动冷端增压机23；冷端膨胀机管网入口28与冷端膨胀机29之间以及冷端增压机管网入口25与冷端增压机23之间均设置有过滤器42。

氧气液化管网包括氧气用户入口32，氧气用户入口32依次连通主换热器1、液化器2以及过冷器3，经过过冷器3后连通有液氧储槽33；氧气用户入口32与主换热器1之间设置有第一氧气阀门34，过冷器3与液氧储槽33之间设置有第二氧气阀门35。

液氩复热管网包括液氩用户入口36，液氩用户入口36依次连通液化器2以及主换热器1，经主换热器1后连通至氩气复热出口37；液氩用户入口36与液化器2之间设置有第一液氩阀门38，第一液氩阀门38与该液氩用户入口36上还设置有液氩回流支路39，该液氩回流支路39上设置有第二液氩阀门40，液氩经第二液氩阀门40连通有气化器41。

在本实施例中，氧氮放散回收系统的工艺流程，应用于如上述的氧氮放散回收系统，包括以下步骤：

氮气液化：

1)、高压氮气经高压氮气入口4进入热端膨胀机18驱动的热端增压机5，利用热端膨胀机18的所有输出的能量得以增压，然后进入第一后冷却器6进行冷却，冷却后经热端增压机管网出口7通入主换热器1；

经过主换热器1后的高压氮气分流，一股高压氮气通入第二高压氮气管网支路9经主换热器1冷却到一定温度后通入热端膨胀机管网入口17，后进入热端膨胀机18进行膨胀制冷，然后接入第一中压氮气管网支路20；另一股高压氮气通入第一高压氮气管网支路8经液化器2继续冷却后接入液氮过冷器10再次分流为两股，一股通入第三高压氮气管网支路11，另一股通入第四高压氮气管网支路12；第三高压氮气管网支路11内的高压氮气经过冷器3冷却后再次进行分流，一股经第五高压氮气管网支路13经过换热器系统与氧气进行换热，后经氮气放散回收管网出口15离开氮气放散回收管网，另一股高压氮气经第六高压氮气管网支路14作为液氮产品，通过第一高压氮气阀门21后进入液氮储槽16；

2)、第四高压氮气管网支路12中的汽化氮气与第一中压氮气管网24中的反流氮气汇总经主换热器1通入中压氮气管网24中，与中压氮气汇总后进入冷端膨胀机29驱动的冷端增压机23增压，再经第二后冷却器26冷却后接入主换热器1，待冷却到一定温度，进入冷端膨胀机29进行膨胀制冷，经冷端膨胀机管网出口30通入第五高压氮气管网支路13，并依次通过液化器2、主换热器1以及氮气放散回收管网出口15后排出氮气放散回收管网；

液氩复热：打开第一液氩阀门38，液氩依次通入液化器2以及主换热器1，与氮气和氧气进行热交换，将冷量传递给氧气和氮气后，经氩气复热出口37离开液氩复热管网；

氧气液化：打开第一氧气阀门34，氧气经氧气用户入口32进入氧气液化管网，经主换热器1与反流氮气进行换热，被冷却液化后依次进入液化器2、过冷器3，再与节流后的液氮过冷，从而达到氧气的液化，最后经第二氧气阀门35调节流量后，通入液氧储槽33。

其中，在“液氩复热”的工艺流程中，当第二高压氮气阀门22关闭时，打开第二液氩阀门40，液氩经液氩回流支路39进入气化器41进行复热。

在本实施例中，增压机与膨胀机的叶轮共用一根轴，膨胀机被气流推动旋转后，通过轴直接将动能传递给增压机；高压氮气进入被热端膨胀机18驱动的热端增压机5，利用热端膨胀机18膨胀时对外做功，来推动热端增压机5增压，增压后的高压氮气经高压氮气放散回收管网进入热端膨胀机18膨胀制冷，从而形成一个循环达到制冷的效果；中压氮气进入被冷端膨胀机29驱动的冷端增压机23，利用冷端膨胀机29膨胀时对外做功，来推动冷端增压机23增压，增压后的中压氮气经中压氮气放散回收管网进入冷端膨胀机29膨胀制冷，从而形成一个循环达到制冷的效果。

在本实施例中，换热器系统通过吸收氮气放散回收管网中的冷量以及回收液氩复热管网中的冷量，用于将氧气液化管网中的氧气液化，最终得到液氧产品。

本实用新型氧氮放散回收系统采用热、冷端膨胀机，形成串联两级膨胀，热端膨胀机回收高压氮向中压氮节流的能量，冷端膨胀机回收中压氮放散的能量，这样热、冷端膨胀机相对独立，可根据各自压力调节运行负荷，减小了噪声污染，并减小氧氮放散，消除放散附近区域安全隐患。

本实用新型氧氮放散回收系统将液化装置原理与管网压力调节直接融合，利用增压后的高压氮作为液氮原料气，缩小高压氮未达到转效点热端温差可能偏大的影响；利用液氩的冷量辅助液氮的液化，在消除液氩汽化器附近冬天结冰的安全风险的同时也对系统起到辅助作用；将冷量转换为液化氧气的所需的冷量，得到液氧产品，充分利用了放散能量，有利于节能减排。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。