一种氩气补充供应装置的制作方法

本技术涉及氩气补充供应设备领域，具体涉及一种氩气补充供应装置。

背景技术：

1、氩气是一种稀有气体，可用作电弧焊接不锈钢、镁、铝、和其它合金的保护气体。还用于钢铁、铝、钛和锆的冶炼中。放电时氩发出紫色辉光，又用于照明技术和填充日光灯、光电管、照明管等。其中在钢材冶炼过程中以及晶体硅生产过程中均作为保护气进行供应。以cr18ni9ti的电渣重熔工艺为例，以常规大气条件1.2t的电渣炉和氩气保护气氛5.0t的电渣炉重熔cr18ni9ti奥氏体不锈钢的生产实验分析，常规大气条件1.2t的电渣炉中的平均钛烧损率为48.33%；氩气保护气氛5.0t的的电渣炉平均钛烧损率为2.61%，同时5.0t的电渣炉时除用氩气保护气氛外采用同钢种底垫固渣引燃，钢锭底部涨的现象均得到明显改善。该案例中以常规大气条件1.2t的电渣炉进行电渣重熔，钛烧损率高的原因是钛和氧以及部分氧化物发生化学反应生产钛化物所致。另外，在多晶硅生产领域中，其中以在多晶硅铸锭炉生产多晶硅的工艺为例，多晶硅铸锭炉正常工作是在1430℃至1550℃的温度下向炉内通入氩气提供惰性氛围保护硅料的正常熔化、凝固、退火的过程，并且此过程为负压状态需要提供足量的氩气才能保证工艺正常进行。

2、无论是以上所述的cr18ni9ti的电渣重熔工艺或者多晶硅铸锭炉生产多晶硅的工艺都受其生产工艺影响，氩气供应是有周期性的，单独购买液氩进行汽化形成独立的氩气供应是可行的，但是对于大型钢铁生产企业或者大型多晶硅生产企业来说，该种方式生产成本过于高昂。对于大型钢铁生产企业或者大型多晶硅生产企业通常是在正常的生产系统之外配套使用有相应的空分系统，利用空气精馏的方式来进行氩气供应，此种方式可维持氩气的连续供应，并且部分液体空分产品也可以作为商品进行销售，此种方式能够降低相应的生产成本，是大型钢铁生产企业或者大型多晶硅生产企业更多进行氩气供应的方式。

3、但是，由于上述的电渣重熔工艺或者多晶硅铸锭炉生产多晶硅的工艺均受生产周期的影响，氩气供应量是有周期性变化的，在电渣重熔工艺或者多晶硅铸锭炉生产多晶硅的工艺中，氩气的供应量是需要进行大量供应的，而在工艺间歇期，氩气则不需要大量供应。但是空分精馏装置供给负荷提升需要相应的时间，而且具体时间需要根据具体的配套的空分精馏装置而定。在空分精馏装置提升负荷的过程中，则需要额外的氩气供给，以维持相应配套的电渣重熔工艺或者多晶硅铸锭炉生产多晶硅的工艺的需求，而现有的液氩汽化装置多种多样，以最常见的水浴式汽化器来说，进行氩气汽化依赖于蒸汽的持续供给，并且对水浴式汽化器内的水以及进行液氩输送的液氩泵都需要相应的准备启动时间，并且根据汽化氩气的量需要的蒸汽量也有持续稳定输送的要求。而配套的电渣重熔工艺或者多晶硅铸锭炉生产多晶硅的工艺的氩气补充供应装置也有周期性要求和快速相应的要求，现有的液氩汽化装置供给氩气配套电渣重熔工艺或者多晶硅铸锭炉生产多晶硅工艺的空气精馏系统使用，存在相应周期长，在空气精馏系统负荷提升阶段难以及时补充空气精馏系统氩气产量不足的问题，从而造成电渣重熔工艺或者多晶硅铸锭炉生产多晶硅工艺生产周期变长，影响生产效率。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供一种能够及时补充因配套空气精馏系统氩气产品供给量不足而需的氩气量的氩气补充供应装置，用于克服现有技术中缺陷。

2、本实用新型采用的技术方案为：一种氩气补充供应装置，包括氮气输送总管和液氩储罐，氮气输送总管上设置有氮压机组，氮气输送总管的出口端上设置有缓冲罐的进口端，缓冲罐的出口端上设置有第一氮气输送支管的进口端和第二氮气输送支管的进口端，第一氮气输送支管和第二氮气输送支管上设置有多通道换热器，第二氮气输送支管的出口端上连通有气液分离罐的进口端，气液分离罐的气相出口端和多通道换热器上设置有氮气回流管，氮气回流管的出口端和氮气输送总管的进口端相连通，第一氮气输送支管的出口端上设置有透平膨胀机的膨胀端，气液分离罐和多通道换热器之间的氮气回流管以及透平膨胀机的膨胀端通过第三氮气输送支管相连通，液氩储罐和多通道换热器上设置有液氩汽化输送管。

3、优选的，还包括液氮储罐，气液分离罐的液相出口端和液氮储罐的进口端通过液氮输送管相连通，液氮储罐的顶部和气液分离罐的进口端通过压力平衡管相连通，液氮输送管和压力平衡管上均分别设置有第一调节阀，第一调节阀和液氮储罐之间的压力平衡管上设置有第一压力传感器。

4、优选的，还包括氮氧精馏主塔，所述的氮氧精馏主塔从上至下包括上塔、主冷凝换热器和下塔，下塔和多通道换热器上设置有高压氮气输送支管，氮压机组和缓冲罐之间的氮气输送总管上设置有单向阀，氮气输送总管的进口端和高压氮气输送支管相连通，高压氮气输送支管上设置有第二调节阀。

5、优选的，所述的多通道换热器与缓冲罐之间的第一氮气输送支管上以及多通道换热器与缓冲罐之间的第二氮气输送支管上均分别设置有第三调节阀和第一气体流量传感器。

6、优选的，所述的缓冲罐上设置有第二压力传感器，多通道换热器和氮气输送总管之间的氮气回流管上设置有第一温度传感器，第三氮气输送支管和气液分离罐之间的氮气回流管上设置有节流阀。

7、优选的，所述的液氩储罐和多通道换热器之间的液氩汽化输送管上沿着液氩储罐和多通道换热器的方向依次设置有液氩泵、第四调节阀和液体流量传感器，多通道换热器在远离液氩储罐一侧的液氩汽化输送管上设置有第二温度传感器和截止阀。

8、本实用新型有益效果是：首先，本实用新型实现了因配套空气精馏系统氩气产品不足需要进行液氩汽化补充的氩气量，降低了液氩汽化的准备时间。

9、其次，本实用新型第一调节阀和液氮储罐之间的压力平衡管上设置有第一压力传感器，安装第一压力传感器便于反馈压力参数。

10、最后，本实用新型液氩储罐、气液分离罐和液氮储罐上均分别设置有液位传感器；安装液位传感器便于反馈液位高度。

11、本实用新型具有结构简单，操作方便，设计巧妙，大大提高了工作效率，具有很好的社会和经济效益，是易于推广使用的产品。

技术特征：

1.一种氩气补充供应装置，其特征在于：包括氮气输送总管（1）和液氩储罐（2），氮气输送总管（1）上设置有氮压机组（3），氮气输送总管（1）的出口端上设置有缓冲罐（4）的进口端，缓冲罐（4）的出口端上设置有第一氮气输送支管（5）的进口端和第二氮气输送支管（6）的进口端，第一氮气输送支管（5）和第二氮气输送支管（6）上设置有多通道换热器（7），第二氮气输送支管（6）的出口端上连通有气液分离罐（8）的进口端，气液分离罐（8）的气相出口端和多通道换热器（7）上设置有氮气回流管（9），氮气回流管（9）的出口端和氮气输送总管（1）的进口端相连通，第一氮气输送支管（5）的出口端上设置有透平膨胀机（10）的膨胀端，气液分离罐（8）和多通道换热器（7）之间的氮气回流管（9）以及透平膨胀机（10）的膨胀端通过第三氮气输送支管（11）相连通，液氩储罐（2）和多通道换热器（7）上设置有液氩汽化输送管（12）。

2.根据权利要求1所述的氩气补充供应装置，其特征在于：还包括液氮储罐（13），气液分离罐（8）的液相出口端和液氮储罐（13）的进口端通过液氮输送管（14）相连通，液氮储罐（13）的顶部和气液分离罐（8）的进口端通过压力平衡管（15）相连通，液氮输送管（14）和压力平衡管（15）上均分别设置有第一调节阀（16），第一调节阀（16）和液氮储罐（13）之间的压力平衡管（15）上设置有第一压力传感器（17）。

3.根据权利要求1所述的氩气补充供应装置，其特征在于：还包括氮氧精馏主塔，所述的氮氧精馏主塔从上至下包括上塔（18）、主冷凝换热器（19）和下塔（20），下塔（20）和多通道换热器（7）上设置有高压氮气输送支管（22），氮压机组（3）和缓冲罐（4）之间的氮气输送总管（1）上设置有单向阀（23），氮气输送总管（1）的进口端和高压氮气输送支管（22）相连通，高压氮气输送支管（22）上设置有第二调节阀（24）。

4.根据权利要求1所述的氩气补充供应装置，其特征在于：所述的多通道换热器（7）与缓冲罐（4）之间的第一氮气输送支管（5）上以及多通道换热器（7）与缓冲罐（4）之间的第二氮气输送支管（6）上均分别设置有第三调节阀（25）和第一气体流量传感器（26）。

5.根据权利要求1所述的氩气补充供应装置，其特征在于：所述的缓冲罐（4）上设置有第二压力传感器（27），多通道换热器（7）和氮气输送总管（1）之间的氮气回流管（9）上设置有第一温度传感器（28），第三氮气输送支管（11）和气液分离罐（8）之间的氮气回流管（9）上设置有节流阀（29）。

6.根据权利要求1所述的氩气补充供应装置，其特征在于：所述的液氩储罐（2）和多通道换热器（7）之间的液氩汽化输送管（12）上沿着液氩储罐（2）和多通道换热器（7）的方向依次设置有液氩泵（30）、第四调节阀（31）和液体流量传感器（32），多通道换热器（7）在远离液氩储罐（2）一侧的液氩汽化输送管（12）上设置有第二温度传感器（33）和截止阀（34）。

技术总结本技术涉及一种氩气补充供应装置，包括氮气输送总管和液氩储罐，氮气输送总管上设有氮压机组，氮气输送总管上设有缓冲罐，缓冲罐上设有第一氮气输送支管和第二氮气输送支管，第一氮气输送支管和第二氮气输送支管上设有多通道换热器，第二氮气输送支管上连通有气液分离罐，气液分离罐和多通道换热器上设有氮气回流管，氮气回流管和氮气输送总管相连通，第一氮气输送支管上设置有透平膨胀机，氮气回流管以及透平膨胀机通过第三氮气输送支管相连通，液氩储罐和多通道换热器上设有液氩汽化输送管。及时补充因配套空气精馏系统氩气产品供给量不足而需的氩气量。本技术调节、使用方便，具有广泛的市场前景。技术研发人员：燕春福,游超拢,王宏玉受保护的技术使用者：开封市鑫联空分设备有限公司技术研发日：20230921技术公布日：2024/7/9