综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置，属于低温液 化装置技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，大部分制氧厂多采用多台制氧机联产为钢铁冶炼提供氧、氮、氩管道气产 品。其中氧、氮气是通过压缩机输送，氩气由液氩泵增压后经过汽化器复热后提供给用户。 采用压缩机输送氧、氮气时，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，这就造成氧、氮气都出现不同程度的放空，这部分放空的压缩气体消耗了压缩功，直 接放空不但是产品的损失，也是能量的损失。采用液氩向用户供氩气的方式，其中运用最广 泛的两种汽化器是空温式汽化器和蒸汽水浴式汽化器。采用空温式汽化器，虽然直接用空 气来使液氩汽化，不需要额外的能量，但浪费了低温液体的冷量；采用蒸汽水浴式汽化器不 仅浪费了低温液体的冷量，而且需要消耗额外的蒸汽。
[0003] 中国专利CN203431494U公开了一种制氧厂液氩汽化冷量回收增效利用装置，包 括氧气总管、氩气用户管网、液化装置冷端增压透平膨胀机、氧氩换热器、氮氩换热器、冷量 回收用冷箱、液氧贮槽、液氮贮槽和液氩贮槽，所述氧氩换热器和氮氩换热器设于所述冷量 回收利用冷箱中，所述液氩贮槽分别经所述氧氩换热器与所述氧气总管换热，以及经所述 氮氩换热器与所述液化装置冷端增压透平膨胀机换热。上述装置冷量来自液氩，冷源单一， 未实现氮气冷量的合理利用，装置结构简单，液氧、液氮产品产量受液氩流量限制一般较 低。
【发明内容】
[0004] 为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种综合利用氮气放空能量及液氩 汽化冷能的装置。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0006] 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，连接关系如下：
[0007] 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；
[0008] 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 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E1 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增压后，通过管路PN102接入冷却器WE1，再通过管路 PN103接入主换热器E1，经主换热器E1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，低压膨胀机ET1出口接入管路PN106,与上述管路PN210连通，接 入管路PN107,返回主换热器E1，经主换热器E1后，送出冷箱，通过管路PN109接入低压氮 气管网；
[0009] 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后，送 出冷箱，通过管路L0102接入液氧贮槽。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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，在主换热器E1内冷却到 一定温度后，从主换热器E1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 ;
[0013] (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E1冷却直至液化并过冷，再经过冷器E2进一步过冷；
[0014] (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E1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1C槽；
[0015] (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E1回收冷量、复热到常温出冷箱，送入低压氮气管网；
[0016] (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B1压缩入口；
[0017] (6)液氩贮槽液氩通过管路LAR101接入主换热器E1，经主换热器E1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；
[0018] (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。
[0019] 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：
[0020] 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；
[0021] 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E1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 出口连通管路PN206,返回主换热器E1，另外一部分氮气继续经主换热器E1后，再经过冷器 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E1，在主换热器E1内与上述管路PN206的氮气汇 合，进一步经主换热器E1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接入主换热器E1，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，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,返回主换热器E1，经主换热器E1后，送出冷箱，通过管路PN109接入低压氮气管网；
[0022] 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后，送 出冷箱，通过管路L0102接入液氧贮槽。
[0023] 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