一种降低空分装置单位产氧能耗的方法与流程

1.本发明涉及空分制氧技术领域，具体为一种降低空分装置单位产氧能耗的方法。


背景技术：

2.空分制氧技术，即空气分离制氧技术，是制取氧气的一种技术，它的原理是利用空气分离技术，首先将空气以高密度压缩再利用空气中各成分的冷凝点的不同使之在一定的温度下进行气液分离，然后进行精馏将其分离成氧和氮。在一般情况下由于它多用于生产氧气所以人们习惯称它为制氧机；由于氧和氮用途很广，因此制氧机在国民经济中也得到广泛的应用；特别是在冶金、化工、石油、国防等工业用得最多，现有的空气压缩机气体处理大部分进入分馏系统分离生产氧气和液氧以外，还有一部分压缩空气直接送出供熔炼使用，而离心空压机则是为生产系统提供仪表气。
3.由于工厂中离心机大多是自动工作的，启动前设定好所需排气压力，离心机根据设定压力自动加载或自动卸载，当仪表气过剩需减负荷运行时，离心机导叶关小，减少空气进气量，但受“喘振区域”的限制，减少的进气量是有限的，一部分只能放空，且如果离心空压机的进气量减少幅度较大时，会使得离心空压机的叶片加速老化，损坏离心空压机；另外，导叶关小后，离心机吸入阻力会增加，单位电耗增加，造成一部分能耗成本在做无用功，是一种浪费现象，从另一方面说是造成了生产单位氧能耗的增加。
4.针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的通过保持离心空压机在一定的运转负荷不变，即可使得离心空压机始终保持着在损耗与电耗均较低的状态运作，同时将离心空压机与主系统干燥空气送出管网连接起来，将离心空压机多余的气量转移到主系统当中，降低主系统空压机负荷，进而降低整体能耗目的，并且，对于空压机而言，在其他参数不变的情况下，空压机排气压力越低，空压机单位电耗越低，排压降低后，排气量会增加，从而达到增产降耗的双重作用，解决了离心空压机降低负载时容易产生喘振现象以及部分负载在做耗能的无用功的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种降低空分装置单位产氧能耗的方法，包括以下步骤；
8.步骤一：离心空压机压缩空气，并将高压空气送入副管网中，高压空气在副管网流通至其它设备，用于仪表用气，同时一部分高压气体进入桥接管路的入口端；
9.步骤二：主空压机压缩空气，将高压空气分别送入主管网与空分系统中，流经主管网的高压空气用于生产用气；
10.步骤三：仪表用气的用气量反馈至智能分析系统，同时离心空压机的排气量也反馈至智能分析系统，智能分析系统计算仪表用气的用气量与离心空压机排气量的差值，并将结果输出至控制模块；
11.步骤四：控制模块接收到智能分析系统计算出的差值结果后，根据结果调节进气
阀的阀门开度，使得阀门的气体流量等于离心空压机排气量与仪表用气量的差值；
12.步骤五：进气阀打开后，离心空压机产生的一部分高压空气通过桥接管路输送至主管网，并从主管网与主空压机产生的高压空气共同供给生产用气。
13.作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中，离心空压机运转负荷为恒定状态，所述离心空压机排气压力小于离心空压机的设计压力，所述离心空压机排气流量大于设计流量。
14.作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中，离心空压机排气压力等于正常生产工作所需最低仪表气源压力，所述离心空压机排气流量大于正常生产所需最低仪表气流量。
15.作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤三中，控制模块包括有控制器，控制器与进气阀内部的开度控制阀板相连。
16.作为本发明的一种优选实施方式，所述主空压机出口端连接至空冷塔进口端，所述空冷塔出口端连接至分子筛进口端，所述分子筛出口端分别连接有空分系统管路与主管网，所述主管网远离主空压机的一端与生产设施相连，所述离心空压机出口端连接至干燥器进口端，所述干燥器出口端与副管网相连，所述副管网远离干燥器的一端设置有仪表载荷。
17.作为本发明的一种优选实施方式，所述副管网与主管网之间通过桥接管路相连，所述桥接管路内部嵌设有进气阀。
18.作为本发明的一种优选实施方式，所述进气阀为调节阀，所述进气阀外壁固定安装有控制器，且控制器又控制模块驱动，所述进气阀的阀门开度可调节。
19.作为本发明的一种优选实施方式，所述桥接管路与主管网相连的一端设置有用于防止气体倒流的卡环，所述卡环固定安装在桥接管路内壁，所述卡环内部滑动连接有多组连接杆，所述连接杆一端固定安装有挡板，所述连接杆另一端固定安装有限位环，所述限位环呈圆环形结构。
20.作为本发明的一种优选实施方式，所述限位环靠近卡环的一侧开设有凹槽，所述凹槽内部固定安装有弹簧，所述弹簧一端固定安装在卡环侧壁，所述挡板直径大于卡环内径，所述限位环外部直径也大于卡环内径。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1、在设备运行时，离心空压机压缩的多余仪表气不再进行放空处理，而是通过桥接管路从副管网输送至主管网中，避免了多余气体的浪费，由于多余的气体与仪表气体均是由离心空压机做功产生，因此即使是多余气体的气体，也是通过离心空压机消耗了一部分能量所产生的，所以避免了多余气体的放空浪费也就减小了能耗，实现了降低离心空压机的生产单位氧能耗的效果；另外，当离心空压机导出的多余气体进入主管网后，可以与主空压机所产生的压缩气体汇集在一起，并沿主管网导向生产设备，从而在主空压机输出不变的情况下，增加了生产用气的排量，而当生产用气的排量固定时，由于离心空压机气体量的导入，主空压机的可进行降负荷处理，从而降低了主空压机的耗能，实现了生产流程的整理降耗。
23.2、离心机在工作时，如果要减少离心空压机的排气量，则需要关小离心机的导叶来减少空气进气量，而当导叶减小后，离心空压机吸气的阻力就会增加，从而增加了离心空
压机压缩单位空气所需要消耗的能量，造成了成本增加与能源浪费，而在本发明中，由于离心空压机的排气不仅仅再用于仪表气，多余的气体还可用于生产用气，因此，无需限制离心空压机的排气量，也就避免了关小导叶所导致的单位能耗增加的情况，并且由于离心空压机的进气量始终维持在较高水准，工作状态距离离心空压机的“喘振区域”较远，减少了离心空压机的叶片震动所带来的设备损耗；此外，当离心空压机的排压降低后，排气量会相应的增加，因此在满足仪表气源的压力的前提下，将离心空压机的排压降低，也可进一步的增大离心空压机的排气量，实现增产降耗的双重效果。
附图说明
24.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
25.图1为本发明的结构主视示意图；
26.图2为本发明的桥接管路示意图；
27.图3为本发明的俯视结构示意图；
28.图4为本发明的卡环结构示意图；
29.图5为本发明的挡板结构示意图；
30.图6为本发明的排气走向流程示意图；
31.图7为本发明的进气阀控制流程示意图。
32.图中：1、主空压机；2、主管网；3、副管网；4、离心空压机；5、进气阀；6、桥接管路；7、空冷塔；8、分子筛；9、干燥器；10、空分系统管路；11、卡环；12、挡板；13、连接杆；14、弹簧；15、限位环。
具体实施方式
33.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例一：
35.请参阅图6-图7所示，一种降低空分装置单位产氧能耗的方法，包括以下步骤；
36.步骤一：离心空压机4压缩空气，并将高压空气送入副管网3中，高压空气在副管网3流通至其它设备，用于仪表用气，同时一部分高压气体进入桥接管路6的入口端，离心空压机4运转负荷为恒定状态，因为若离心空压机4降低运转负荷，就需要对离心空压机4进行关小导叶处理，而当导叶关小时，离心空压机4吸气的阻力就会增加，从而增加了离心空压机4压缩单位空气所需要消耗的能量，因此本发明中离心空压机4运转负荷保持恒定状态，离心空压机4排气压力小于离心空压机4的设计压力，因为对于空压机而言，空压机排气压力越低，空压机单位电耗越低，此外，当离心空压机4的排压降低后，排气量会相应的增加，所以离心空压机4排气流量大于设计流量，离心空压机4排气压力等于正常生产工作所需最低仪表气源压力，离心空压机4排气流量大于正常生产所需最低仪表气流量，多余的气体还可用于生产用气；
37.步骤二：主空压机1压缩空气，将高压空气分别送入主管网2与空分系统中，流经主
管网2的高压空气用于生产用气；
38.步骤三：仪表用气的用气量反馈至智能分析系统，同时离心空压机4的排气量也反馈至智能分析系统，智能分析系统计算仪表用气的用气量与离心空压机4排气量的差值，并将结果输出至控制模块，控制模块包括有控制器，控制器与进气阀5内部的开度控制阀板相连，控制器可以用来控制进气阀5的阀门开度来控制通过的气体量，使得离心空压机4产生多余气体导入主管网2中，在设备运行时，由于多余的气体与仪表气体均是由离心空压机4做功产生，因此即使是多余气体的气体，也是通过离心空压机4消耗了一部分能量所产生的，所以避免了多余气体的放空浪费也就减小了能耗，实现了降低离心空压机4的生产单位氧能耗的效果；
39.步骤四：控制模块接收到智能分析系统计算出的差值结果后，根据结果调节进气阀5的阀门开度，使得阀门的气体流量等于离心空压机4排气量与仪表用气量的差值，使得离心空压机4压缩的多余仪表气不再进行放空处理，而是通过桥接管路6从副管网3输送至主管网2中，避免了多余气体的浪费；
40.步骤五：进气阀5打开后，离心空压机4产生的一部分高压空气通过桥接管路6输送至主管网2，当离心空压机4导出的多余气体进入主管网2后，可以与主空压机1所产生的压缩气体汇集在一起，并同主管网2与主空压机1产生的高压空气共同供给生产用气，从而在主空压机1输出不变的情况下，增加了生产用气的排量，而当生产用气的排量固定时，由于离心空压机4气体量的导入，主空压机1可进行降负荷处理，从而降低了主空压机1的耗能，实现了生产流程的整理降耗。
41.实施例二：
42.请参阅图1-图3所示，主空压机1出口端连接至空冷塔7进口端，空冷塔7出口端连接至分子筛8进口端，分子筛8出口端分别连接有空分系统管路10与主管网2，主管网2远离主空压机1的一端与生产设施相连，实现将主空压机1产生的气体依次经过空冷塔7与分子筛8后导入主管网2中的工作流程，并将压缩空气供给至生产用气，离心空压机4出口端连接有干燥器9，干燥器9出口端与副管网3相连，副管网3远离干燥器9的一端设置有仪表载荷，副管网3与主管网2之间通过桥接管路6相连，实现将副管网3内多余气体导入主管网2中，离心机在工作时，如果要减少离心空压机4的排气量，则需要关小离心机的导叶来减少空气进气量，而当导叶减小后，离心空压机4吸气的阻力就会增加，从而增加了离心空压机4压缩单位空气所需要消耗的能量，造成了成本增加与能源浪费，而在本发明中，由于副管网3与主管网2的桥接，离心空压机4的排气不仅仅再用于仪表气，多余的气体还可用于生产用气，因此，无需限制离心空压机4的排气量，也就避免了关小导叶所导致的单位能耗增加的情况，并且由于离心空压机4的进气量始终维持在较高水准，工作状态距离离心空压机4的“喘振区域”较远，减少了离心空压机4的叶片震动所带来的设备损耗，桥接管路6内部嵌设有进气阀5，进气阀5为调节阀，进气阀5外壁固定安装有控制器，且控制器又控制模块驱动，进气阀5的阀门开度可调节，使得阀门的气体流量等于离心空压机4排气量与仪表用气量的差值，由于副管网3用于供给仪表用气，而当离心空压机4的排压降低后，排气量会相应的增加，因此在满足仪表气源的压力的前提下，将离心空压机4的排压降低，也可进一步的增大离心空压机4的排气量，实现增产降耗的双重效果。
43.实施例三：
44.请参阅图4-图7所示，桥接管路6与主管网2相连的一端设置有用于防止气体倒流的卡环11，在主管网2对生产用气进行供应时，大量的气体从主管网2中流过，由于流体的虹吸效应，会使得与主管网2相连的桥接管路6的一端内部形成负压环境，从而导致桥接管路6强行从副管网3中将气体吸入，容易造成副管网3的欠压，从而影响仪表用气，因此需要在主管网2与桥接管路6的连接处设置可自动启闭的机构，卡环11固定安装在桥接管路6内壁，卡环11内部滑动连接有多组连接杆13，连接杆13一端固定安装有挡板12，挡板12直径大于卡环11内径，使得挡板12覆盖在卡环11上时，可以将卡环11完全堵死，从而阻断卡环11中的气体流通，连接杆13另一端固定安装有限位环15，限位环15呈圆环形结构，限位环15外部直径也大于卡环11内径，避免连接杆13与挡板12从卡环11上完全脱离，限位环15靠近卡环11的一侧开设有凹槽，凹槽内部固定安装有弹簧14，弹簧14一端固定安装在卡环11侧壁，使得限位环15通过弹簧14与卡环11弹性连接在一起，并且弹簧14会推动限位环15远离卡环11。挡板12左侧会受到副管网3中气体的压力，挡板12右侧会因为主管网2中气体流动产生虹吸负压，同时弹簧14会通过推动限位环15带动挡板12向左侧靠近，因此只有当挡板12左侧的压力加上挡板12右侧的吸力大于弹簧14的弹力时，挡板12才会从卡环11上移开，使得气体可以顺利通过桥接管路6导入主管网2中，避免了气体过多的导入主管网2中而导致的副管网3欠压的情况出现。
45.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。