制氧膨胀机的加温装置及加温方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制氧空分工艺，更具体地说，涉及一种制氧膨胀机的加温装置及加温方法。
【背景技术】
[0002]现有的采用深冷技术的制氧机组的基本工艺原理是通过压缩、膨胀、换热等步骤，将空气进行深度冷却、精馏，利用各组分沸点不同，从而分离出氧、氮、氩产品。主要工艺设备包括:空压机、预冷系统、分子筛系统、增压透平膨胀机(简称“膨胀机”)、空分系统。其中，膨胀机是极为重要的工艺设备，是整个制氧机启动、投运和正常生产的主力，其制冷量占到整个空分生产所需冷量的85%。膨胀机有2台，一用一备，如第一膨胀机正常工作时，第二膨胀机停机备用。
[0003]为确保膨胀机能正常工作，必须预先对其进行加温，而后方能使整个空分正常投运。这是因为:
[0004]I)膨胀机的转速很高，导流器内的气流速度很大。如果在气流中夹带有机械杂质或固体颗粒，会造成导流器和叶片的磨损，甚至打坏叶片。因此，一般在膨胀机前设置机前过滤器，以滤除金属杂质、固体二氧化碳颗粒等。当过滤器被堵塞时阻力将增大，压降超过
0.1MPa时需要进行加温、吹除。
[0005]2)由于受气流携带作用、分子筛吸附效能的影响，膨胀机在较长时间运行后，运行效率就会下降，为了延长其使用周期，必须进行加温解冻。
[0006]综上，膨胀机投运前以及长时间运行后必须加温，用加温气从膨胀机出口向入口反吹、排放，直至吹出的气体到达常温露点。此外，加温介质必须是纯净、干燥的气体。
[0007]膨胀机的加温气一般设计采用分子筛出口的纯净原料空气(简称“空气”)，因为空气已被去除水分、二氧化碳等杂质，纯净、干燥，且并非产品，成本较低。但其存在这样一个弊端:在制氧机停机状态下是没有空气的，膨胀机无法及时加温；必须在空压机启动、力口载、送出(约I小时)，且运行至分子筛出口空气中水分、二氧化碳等杂质去除干净(约4小时)以后，方能开始加温，一般加温时间约3小时。整个过程需要1+4+3 = 8小时，这就造成了空分系统投运时间长，导致整个制氧机启动电耗的增加。
[0008]基于此弊端，个别制氧机制造商设计采用来自管网的中压氮气产品(简称“氮气”)作为加温介质，因为管网中氮气不会中断，且极为纯净、干燥。但也存在其它问题:1)氮气是制氧机的产品，成本较空气高；2)氮气主要供应主作业线用户(如冷轧、热轧)，当用于膨胀机加温时，管网中氮气总量减少，对系统平衡造成压力；3)当制氧机或氮压机故障跳车或其它非计划停机时，氮气产量减少，需要通过液氮蒸发补充，此时的运营成本将大幅上升。
【发明内容】
[0009]本发明的目的旨在提供一种制氧膨胀机的加温装置及加温方法，来解决上述提及的各种不足。
[0010]根据本发明，提供一种制氧膨胀机的加温装置，包括加温气管道系统和分析控制模块。其中，加温气管道系统包括空压机、预冷系统、分子筛系统、空分系统、仪表气总管、第一膨胀机、第二膨胀机。分析控制模块包括露点分析单元、二氧化碳分析单元和报警控制单元。露点分析单元与二氧化碳分析单元的输出端均连接至报警控制单元，并且露点分析单元的输入端采集分子筛系统、仪表气总管、第一膨胀机和第二膨胀机的出口数据，二氧化碳分析单元的输入端采集分子筛系统的出口数据。
[0011]为实现上述目的，空压机、预冷系统和分子筛系统依次连接，分子筛系统的出口管道分别连接空气加温支管和空分系统。仪表气总管连接仪表气加温支管，空气加温支管和仪表气加温支管的出口共同连接至加温入口总管，加温入口总管分别连接第一膨胀机和第二膨胀机。第一膨胀机和第二膨胀机分别连接有加温出口支管，并且第一膨胀机和第二膨胀机均连接至空分系统。
[0012]为实现上述目的，露点分析单元的输入端分别连接至分子筛系统的出口管道、仪表气加温支管、第一膨胀机的加温出口支管和第二膨胀机的加温出口支管。二氧化碳分析单元的输入端连接至分子筛系统的出口管道。露点分析单元和二氧化碳分析单元的的输出端连接报警控制单元。
[0013]为实现上述目的，露点分析单元包括空气露点采样管、仪表气露点采样管、第一膨胀机加温出口露点采样管、第二膨胀机加温出口露点采样管。空气露点采样管连接至分子筛的出口管道，仪表气露点米样管连接至仪表气加温支管，第一膨胀机加温出口露点米样管连接至第一膨胀机的加温出口支管，第二膨胀机加温出口露点采样管连接至第二膨胀机的加温出口支管。
[0014]为实现上述目的，露点分析单元还包括换向阀和露点分析仪，换向阀包括第一入口端、第二入口端、第三入口端和第四入口端。第一入口端连接空气露点采样管，第二入口端连接仪表气露点采样管，第三入口端连接第一膨胀机加温出口露点采样管，第四入口端连接第二膨胀机加温出口露点采样管。换向阀的输出端连接露点分析仪的输入端，露点分析仪的输出端连接至报警控制单元。
[0015]为实现上述目的，第一膨胀机的加温出口支管的入口端连接至第一膨胀机，其出口端连通大气。第二膨胀机的加温出口支管的入口端连接至第二膨胀机，其出口端连通大气。
[0016]为实现上述目的，加温气管道系统中采用的仪表气由空气、中压氮气、高压氮气经减压后混合而成，是制氧机预分配或富余的气体。
[0017]根据本发明的另一方面，还提供一种制氧膨胀机的加温方法，包括以下步骤:步骤1，制氧膨胀机启动，采用仪表气作为加温气，直至空分系统正式投运并且有气体产品产出。步骤2，空分系统投运之后，采用空气作为加温气。
[0018]为实现上述目的，步骤I还包括:步骤1.1，启动空压机，而后加载、压送原料空气去预冷系统，此时切换换向阀，令露点分析仪分析仪表气露点采样管的露点值，通过报警显示单元确认仪表气露点采样管的露点值合格。步骤1.2，以仪表气为加温气对第一膨胀机、第二膨胀机进行加温，同时进行以下3个操作:切换换向阀，令露点分析仪交替分析第一膨胀机、第二膨胀机加温出口的露点值，通过报警控制单元观察第一膨胀机、第二膨胀机的露点值。活化分子筛系统。利用二氧化碳分析单元分析二氧化碳值。步骤1.3，第一膨胀机、第二膨胀机结束加温，等待投运，并且切断仪表气，结束加温过程。步骤1.4，切换换向阀，令露点分析仪分析分子筛系统出口管道的露点值，通过报警控制单元显示分子筛系统出口管道的露点值。步骤1.5，第一膨胀机、第二膨胀机其中一台投运，另一台停机备用，并且空分系统投运。
[0019]为实现上述目的，步骤2还包括:步骤2.1，将原料空气输入空分系统，同时确保分子筛系统中二氧化碳值和露点值合格。步骤2.2，以空气为加温气对第一膨胀机或第二膨胀机进行加温，同时检测第一膨胀机或第二膨胀机的露点值。步骤2.3，若第一膨胀机或第二膨胀机的露点值合格，则加温结束，等待下次投运，同时切换换向阀，令露点分析仪分析分子筛系统出口管道的露点值。
[0020]采用了本发明的技术方案，通过原料空气与仪表气两种加温气源的组合、调配，针对不同工况条件，选择相应的加温气，以最低的运营成本实现膨胀机加温、投运，且加温不受时间限制，不受空压机停机影响，也不影响氮气管网平衡。
【附图说明】
[0021 ] 在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
[0022]图1是本发明的膨胀机加温气管道示意图；
[0023]图2是本发明的分析控制模块示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0025]本发明的目的在于提供一种制氧膨胀机的加温装置及加温投运方法，可实现低成本、按需、及时对膨胀机进行加温，不受制氧机停机影响，不影响氮气管网系统平衡。
[0026]根据本发明，一方面提供一种制氧膨胀机的加温装置。包括:加温气管道、分析控制丰吴块。
[0027]参见图1，本发明的制氧膨胀机的加温装置，包括加温气管道系统和分析控制模块。其中，加温气管道系统