[實(shí)用新型]節(jié)能空氣液化分離裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220015727.3
• 申請日: 2012-01-15
• 公開（公告）號: CN202470619U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅良宜
• 申請（專利權(quán)）人: 羅良宜
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04;F01K27/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

?本實(shí)用新型涉及一種空氣液化分離裝置，尤其是一種節(jié)能空氣液化分離裝置。

背景技術(shù)

目前，公知的空氣液化分離裝置通常采用壓縮常溫空氣后再膨脹節(jié)流制冷使部分空氣液化來進(jìn)行精餾以達(dá)到分離空氣中的氧、氮、氬等組分的目的。主要流程為空氣壓縮-預(yù)冷-主冷-膨脹節(jié)流-精餾-復(fù)熱，不同的工藝過程稍有差異，但其基本原理都是依靠消耗空氣壓縮機(jī)的能量來壓縮常溫空氣再膨脹節(jié)流做功降溫降壓來獲得冷量以使部分空氣液化。現(xiàn)有的空氣液化分離裝置的空氣壓縮機(jī)所產(chǎn)生的熱量白白浪費(fèi)，能耗高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的空氣液化分離裝置的空氣液化分離裝置的空氣壓縮機(jī)所產(chǎn)生的熱量白白浪費(fèi)，能耗高的不足,?本實(shí)用新型提供一種節(jié)能空氣液化分離裝置，該節(jié)能空氣液化分離裝置的跨臨界膨脹做功裝置能輸出冷量給空氣液化分離裝置中的空氣，同時(shí)吸收空氣液化分離裝置中通過空氣壓縮機(jī)壓縮的空氣的熱能，加熱液態(tài)工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體經(jīng)過膨脹節(jié)流做功同時(shí)降溫降壓來回收能量，達(dá)到使節(jié)能空氣液化分離裝置獲得額外的動力來降低空氣液化分離裝置能耗的目的。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該節(jié)能空氣液化分離裝置包括空氣液化分離裝置和跨臨界膨脹做功裝置兩部分。第一部分空氣液化分離裝置，它與現(xiàn)有通常的空氣液化分離裝置基本相同，主要包括空氣壓縮機(jī)、預(yù)冷器、膨脹機(jī)、主換熱器、節(jié)流閥、分餾系統(tǒng)等，還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，主要工藝流程為經(jīng)過過濾的空氣進(jìn)入壓縮機(jī)加壓后去預(yù)冷器預(yù)冷，純化了的預(yù)冷空氣一部分經(jīng)過膨脹機(jī)膨脹降溫進(jìn)入主換熱器輸出冷量復(fù)熱后排出，另一部分直接進(jìn)入主換熱器冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流制冷使部分空氣液化進(jìn)入分餾系統(tǒng)。第二部分跨臨界膨脹做功裝置，主要包括增壓泵、膨脹發(fā)動機(jī)、冷凝器等，還共用空氣液化分離裝置的預(yù)冷器，增壓泵的出口連接空氣液化分離裝置的預(yù)冷器再連接膨脹發(fā)動機(jī)，它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，跨臨界膨脹做功裝置中增壓泵、預(yù)冷器、膨脹發(fā)動機(jī)、冷凝器依次連接，主要工藝流程為液態(tài)工質(zhì)（液態(tài)二氧化碳等）由增壓泵加壓后進(jìn)入空氣液化分離裝置的預(yù)冷器，并且使跨臨界膨脹做功裝置的高壓工質(zhì)的吸熱曲線與空氣液化分離裝置的預(yù)冷器中的空氣的放熱冷卻曲線相匹配，吸收熱量，輸出冷量給空氣液化分離裝置的預(yù)冷器中的空氣，使工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體再進(jìn)入膨脹發(fā)動機(jī)膨脹做功降溫降壓為氣態(tài)工質(zhì)，氣態(tài)工質(zhì)在冷凝器中可與環(huán)境流體如水、空氣等換熱后冷凝為液態(tài)，形成工作循環(huán)。如果用蓄冰裝置替代環(huán)境流體如水、空氣來冷凝氣態(tài)工質(zhì)為液態(tài)，則回收能量更多，裝置效率更高，運(yùn)行更穩(wěn)定。膨脹發(fā)動機(jī)主軸與增壓泵主軸可以相連接。膨脹發(fā)動機(jī)主軸與空氣壓縮機(jī)主軸可以相連接。

本實(shí)用新型的有益效果是，該節(jié)能空氣液化分離裝置的跨臨界膨脹做功裝置能輸出冷量給空氣液化分離裝置中的空氣，同時(shí)吸收空氣液化分離裝置中空氣壓縮機(jī)壓縮空氣所產(chǎn)生的大量熱能，加熱液態(tài)工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體經(jīng)過膨脹節(jié)流做功，使節(jié)能空氣液化分離裝置獲得額外的動力來大幅度降低空氣液化分離裝的能耗。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的工作流程示意圖。

圖中?1.壓縮機(jī)、2.預(yù)冷器、3.膨脹機(jī)、4.主換熱器、5.節(jié)流閥、6.分餾系統(tǒng)、7.增壓泵、8.膨脹發(fā)動機(jī)、9.冷凝器。

具體實(shí)施方式

在圖1所示實(shí)施例中，該節(jié)能空氣液化分離裝置包括空氣液化分離裝置和跨臨界膨脹做功裝置兩部分。第一部分空氣液化分離裝置，它與現(xiàn)有通常的空氣液化分離裝置基本相同，主要包括空氣壓縮機(jī)（1）、預(yù)冷器（2）、膨脹機(jī)（3）、主換熱器（4）、節(jié)流閥（5）、分餾系統(tǒng)（6）等，還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，主要工藝流程為經(jīng)過過濾的空氣進(jìn)入壓縮機(jī)（1）加壓后去預(yù)冷器（2）預(yù)冷，純化了的預(yù)冷空氣一部分經(jīng)過膨脹機(jī)（3）膨脹降溫進(jìn)入主換熱器（4）輸出冷量復(fù)熱后排出，另一部分直接進(jìn)入主換熱器（4）冷卻后經(jīng)節(jié)流閥（5）節(jié)流制冷使部分空氣液化進(jìn)入分餾系統(tǒng)（6）。第二部分跨臨界膨脹做功裝置，主要包括增壓泵（7）、膨脹發(fā)動機(jī)（8）、冷凝器（9）等，還共用空氣液化分離裝置的預(yù)冷器（2），增壓泵（7）的出口連接空氣液化分離裝置的預(yù)冷器（2）再連接膨脹發(fā)動機(jī)（8），它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測和控制裝置，跨臨界膨脹做功裝置中增壓泵（7）、預(yù)冷器（2）、膨脹發(fā)動機(jī)（8）、冷凝器（9）依次連接，主要工藝流程為液態(tài)工質(zhì)（液態(tài)二氧化碳等）由增壓泵（7）加壓后進(jìn)入空氣液化分離裝置的預(yù)冷器（2），并且使跨臨界膨脹做功裝置的高壓工質(zhì)的吸熱曲線與空氣液化分離裝置的預(yù)冷器（2）中的空氣的放熱冷卻曲線相匹配，吸收熱量，輸出冷量給空氣液化分離裝置的預(yù)冷器（2）中的空氣，使工質(zhì)成為高壓超臨界流體，高壓超臨界流體再進(jìn)入膨脹發(fā)動機(jī)（8）膨脹做功降溫降壓為氣態(tài)工質(zhì)，氣態(tài)工質(zhì)在冷凝器（9）中與蓄冰裝置換熱后冷凝為液態(tài)，形成工作循環(huán)以回收更多能量，提高裝置效率，穩(wěn)定運(yùn)行狀況。膨脹發(fā)動機(jī)（8）主軸與增壓泵（7）主軸相連接。膨脹發(fā)動機(jī)（8）主軸與空氣壓縮機(jī)（1）主軸相連接。