一种分布式液氮冷量回收方法及装置与流程

本发明属于液氮冷能回收，涉及一种分布式液氮冷量回收方法及装置。

背景技术：

1、液态氮是氮气在液化状态时的形态，为白色液体。它在冶金、化工、玻璃制造、电子制造、食品保鲜、等领域广泛应用。随着我国现代化的快速发展，氮气的应用越来越广泛，除冶金、化工外，液氮用户呈现量小、分散的趋势。液氮的总膨胀比高达650:1，液体相对于气体运输更经济，因为这个优点它在现代被广泛应用于工业生产和食品保鲜方面。在工业生产过程主要是用氮气的化学性质不活泼，通常用作保护气、密封气、动力气源等，液氮通常都使用空温式汽化器对液体进行汽化，在液氮汽化的过程中，大量冷量直接排放到空气中，没有得到回收利用。冷量回收就是把液氮汽化产生的冷量回收起来并制取液空，节省部分用电。

2、现有的冷量回收技术，主要是针对大量的冷量回收，技术较为成熟。而针对分散的、小体量的冷量回收，实现较为困难，目前还没有成熟的装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于解决分散用户液氮汽化的冷量回收利用问题，提供了一种分布式液氮冷量回收方法及装置。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种分布式液氮冷量回收装置，包括空气压缩净化系统、换热冷箱、液空储槽、液氮泵、液氮储槽；

4、所述空气压缩净化系统包括空压机、冷干机、吸附干燥器；所述吸附干燥器上设有两组出入口，分别为空气进口与空气出口、解析气进口与解析气出口；

5、所述换热冷箱包括主换热器、闪蒸器、过冷器；所述主换热器上设有三组出入口，分别为换热第一入口与换热第一出口、换热第二入口与换热第二出口、换热第三入口与换热第三出口；所述闪蒸器上设有闪蒸进料口、闪蒸出液口、闪蒸排气口；所述过冷器上设有两组出入口，分别为过冷第一入口与过冷第一出口、过冷第二入口与过冷第二出口；

6、所述空压机、冷干机、吸附干燥器依次串接，冷干机与吸附干燥器的空气进口连通，吸附干燥器的空气出口与主换热第一入口连通，主换热第一出口与闪蒸进料口连通，闪蒸出液口与过冷第一入口连通，闪蒸排气口与主换热第二入口连通；所述过冷第一出口引出两路，一路与液空储槽连通，另一路与过冷第二入口连通，过冷第二出口与主换热第二入口连通，主换热第二出口与解析气进口连通；

7、所述液氮储槽通过液氮泵与主换热第三入口连通，主换热第三出口与用户氮气管网连通，通过主换热器将液氮的冷量用于液空的制备。

8、进一步，主换热第一出口与闪蒸进料口之间、过冷第一出口与过冷第二入口之间、过冷第一出口与液空储槽之间、闪蒸排气口与主换热第二入口之间均设有节流阀。

9、进一步，液空储槽上还设有蒸气出口，蒸气出口与主换热第二入口连通。

10、进一步，所述空气压缩机为螺杆式压缩机，采用单级压缩，无油水润滑、自带风冷器，并配置有永磁电机、矢量变频器、水净化系统。

11、进一步，所述分布式液氮冷量回收装置整体集成于撬装框架上。

12、进一步，所述冷干机通过制冷循环来实现制冷和除湿，制冷剂选用r134、r407、r717或r22。

13、进一步，所述吸附干燥器为双层床结构，吸附剂采用活性氧化铝和13x型分子筛。吸附干燥器采用长周期使用再生循环，切换周期12小时，采用低热再生方式。

14、进一步，所述空压机、冷干机、吸附干燥器单独集成组装成一体。

15、一种分布式液氮冷量回收方法，采用上述的分布式液氮冷量回收装置，并采用plc系统自动控制运行参数，将液氮汽化时的冷量用于液空生产；空气经空压机加压后，进入冷干机冷却后再进入吸附干燥器，得到干燥洁净的压缩空气；洁净干燥的压缩空气进入主换热器，被冷却液化后进入闪蒸器进行气液分离，再经过冷器过冷；从液氮储槽来的经液氮泵加压后的液氮进入主换热器进行热交换，液氮被汽化复热后进入用户氮气管网；经过冷器过冷后的液空分为两个去向，一部分节流至常压后返回过冷器，经汽化后与液空储槽的自然蒸发的低温空气和闪蒸器闪蒸排气口出来的空气汇合后，再进入主换热器继续复热，然后进入吸附干燥器作为解析气，另一部分作为液空产品送去液空贮槽。

16、进一步，空气经空压机加压至1.2～1.8mpa，液氮汽化输出压力为1.0～1.5mpa。

17、本发明的有益效果在于：

18、1、本发明将分散用户的液氮汽化所释放的冷量转移给空气，将其液化为液空，充分利用了液氮冷能，一方面可以节省液氮汽化所需的大量蒸汽，另一方面可以低成本生产液空产品；生产过程中无废气、污水和粉尘排放，实现降低能耗，提高经济效益，同时避免了汽化时的冷量浪费。

19、2、本发明利用液氮汽化所提供的冷能将空气液化为液空，并在中间引入了闪蒸器，将闪蒸蒸气回收利用，降低了产品节流汽化率，提高了液体产量。

20、3、本发明采用撬装式安装，体积小、安装方便，有利于液氮分散的小用户冷量回收；可将分散的冷量，通过液空这种中间产品，回馈到空分生产的环节，促进大型空分的节能降耗。

21、4、本发明空压机选用无油水润滑螺杆机，等温压缩效率高，加之与吸附干燥器加热热量耦合、长周期再生，以及采用永磁电机等，大大降低压缩能耗。

22、5、本发明将闪蒸蒸气、过冷汽化后的空气和液空储槽的蒸发气体，充分复热后用于吸附干燥器的解析气，利用了其干燥性，增强了集成利用效率，节约了原料压缩空气用量，节约了压缩成本，降低了产品单耗。

23、6、本发明空压机采用螺杆机、永磁电机、矢量变频，实现了随用户氮气量使用变化，从0～100％的自动变负荷，减少了能量的浪费，降低了单位产品能耗。

24、7、本发明利用plc自动控制，可远程调控，降低了人工成本。

25、本发明的其他优点、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，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：包括空气压缩净化系统、换热冷箱、液空储槽、液氮泵、液氮储槽；

2.根据权利要求1所述的分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：主换热第一出口与闪蒸进料口之间、过冷第一出口与过冷第二入口之间、过冷第一出口与液空储槽之间、闪蒸排气口与主换热第二入口之间均设有节流阀。

3.根据权利要求1所述的分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：液空储槽上还设有蒸气出口，蒸气出口与主换热第二入口连通。

4.根据权利要求1所述的分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：所述空气压缩机为螺杆式压缩机，采用单级压缩，无油水润滑、自带风冷器，并配置有永磁电机、矢量变频器、水净化系统。

5.根据权利要求1所述的分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：所述分布式液氮冷量回收装置整体集成于撬装框架上。

6.根据权利要求1所述的分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：所述冷干机通过制冷循环来实现制冷和除湿，制冷剂选用r134、r407、r717或r22。

7.根据权利要求1所述的分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：所述吸附干燥器为双层床结构，吸附剂采用活性氧化铝和13x型分子筛。

8.根据权利要求1所述的分布式液氮冷量回收装置，其特征在于：所述空压机、冷干机、吸附干燥器单独集成组装成一体。

9.一种分布式液氮冷量回收方法，其特征在于：采用如权利要求1～8任一项所述的分布式液氮冷量回收装置，并采用plc系统自动控制运行参数，将液氮汽化时的冷量用于液空生产；空气经空压机加压后，进入冷干机冷却后再进入吸附干燥器，得到干燥洁净的压缩空气；洁净干燥的压缩空气进入主换热器，被冷却液化后进入闪蒸器进行气液分离，再经过冷器过冷；从液氮储槽来的经液氮泵加压后的液氮进入主换热器进行热交换，液氮被汽化复热后进入用户氮气管网；经过冷器过冷后的液空分为两个去向，一部分节流至常压后返回过冷器，经汽化后与液空储槽的自然蒸发的低温空气和闪蒸器闪蒸排气口出来的空气汇合后，再进入主换热器继续复热，然后进入吸附干燥器作为解析气，另一部分作为液空产品送去液空贮槽。

10.根据权利要求9所述的分布式液氮冷量回收方法，其特征在于：空气经空压机加压至1.2～1.8mpa，液氮汽化输出压力为1.0～1.5mpa。

技术总结本发明涉及一种分布式液氮冷量回收方法及装置，装置主要由空气压缩净化系统、换热冷箱、液空储槽、液氮泵及液氮储槽组成。空气压缩净化系统包括空压机、冷干机和吸附干燥器；换热冷箱由主换热器、闪蒸器和过冷器构成，通过这些组件实现液氮冷量的回收和利用。本发明通过PLC系统自动控制运行参数，将液氮汽化时的冷量用于液空生产，既节省了液氮汽化所需的蒸汽，又降低了液空生产成本。装置采用撬装式设计，体积小、安装方便，适用于液氮分散小用户的冷量回收。技术研发人员：幸钢受保护的技术使用者：重庆朝阳气体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20