[發(fā)明專利]富氧空氣制造系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310373009.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN103791691A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 井上憲一;笠井信吾;長(zhǎng)谷隆司
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社神戶制鋼所
• 主分類號(hào): F25J3/00
• 分類號(hào): F25J3/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 海坤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從投入的空氣制造氧濃度比該空氣高的空氣即富氧空氣的富氧空氣制造系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近些年，從地球環(huán)境問題出發(fā)，為了削減CO₂的排出，在使用高爐或發(fā)電設(shè)備等的燃燒熱源的設(shè)施(設(shè)備)中，將燃燒時(shí)CO₂的排出量比較少的NG(天然氣)作為燃料使用。在使該NG燃燒時(shí)，存在如下方法：為了削減燃料消耗率等，代替大氣(空氣)而吹入氧(純氧)或氧濃度比大氣高的富氧空氣來進(jìn)行燃燒，由此使NG以更高溫燃燒，來抑制被大氣中氮所帶走的熱量，由此使熱效率提高。作為比較大量且生產(chǎn)率良好地制造這樣的用于NG的更高溫的燃燒的純氧的裝置，通常公知有專利文獻(xiàn)1所記載的深冷分離方式的空氣分離裝置。

該空氣分離裝置(深冷分離方式)將空氣冷卻到極低溫度而使其液化，之后在精餾塔中利用氧與氮的沸點(diǎn)的不同來從所述空氣將氧分餾。此時(shí)，在所述空氣分離裝置中，存在利用LNG(液化后的NG)的冷能作為使空氣液化時(shí)的低溫源來抑制氧的制造成本的提案或嘗試，但這不是通常的作法。詳細(xì)而言，在使用以NG為燃料的燃燒熱源的設(shè)施中，通常，將NG以液化而其體積減小后的(約為1/600)狀態(tài)、即LNG(液化天然氣)的狀態(tài)貯藏在罐等中，貯藏在該罐中的LNG的溫度保持為其沸點(diǎn)即-162°以下的極低溫狀態(tài)。因此，原理上在所述空氣分離裝置中，能夠利用該LNG的冷能進(jìn)行空氣的液化來抑制氧的冷卻時(shí)的電力等的消耗。

根據(jù)這樣的空氣分離裝置(深冷分離方式)，能夠得到純度為99.6vol.％以上的高純度的氧(純氧)。

【在先技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)1】日本特開平6-11254號(hào)公報(bào)

【發(fā)明的概要】

【發(fā)明要解決的課題】

如上所述，為了NG的更高溫的燃燒而供給的空氣可以不是純氧那樣純度高的氧，而是氧濃度比通常的空氣(氧濃度為21％)高的富氧空氣(氧濃度例如為30％～50％左右)(被稱為富氧燃燒。)。空氣分離裝置本來是為了制造作為工業(yè)用原料的高純度氧及高純度氮而設(shè)計(jì)的裝置，如上所述，只要是與LNG的貯藏設(shè)備并設(shè)的裝置，就能夠利用LNG的冷能來抑制成本，但在以富氧燃燒為目的的情況下，因制造必要以上的純度的氧而消耗額外的電力等能量，從而產(chǎn)生額外的成本。

在此，還考慮將該純度高的氧和通常的空氣混合來制造富氧空氣，但在基于上述那樣的深冷分離方式的氧的制造方法中，若不進(jìn)行超過30t/日那樣的大規(guī)模生產(chǎn)，則不經(jīng)濟(jì)，因此在需要少量的富氧空氣的情況下，成本大幅上升而無法廉價(jià)地制造富氧空氣。

另外，在上述的空氣分離裝置中，根據(jù)深冷分離方式的工作原理及分子熱流體的特性可知，存在負(fù)載變動(dòng)量的限制和負(fù)載變動(dòng)速度的限制，因此必須盡量進(jìn)行固定的運(yùn)轉(zhuǎn)(即，每單位時(shí)間的氧的生產(chǎn)量固定那樣的運(yùn)轉(zhuǎn))，從而無法變更每單位時(shí)間的氧的生產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明鑒于上述問題點(diǎn)，其課題在于提供一種能夠變更富氧空氣的生產(chǎn)量，且無論生產(chǎn)量如何都能夠廉價(jià)地制造富氧空氣的富氧空氣制造系統(tǒng)。

【用于解決課題的手段】

本發(fā)明者進(jìn)行各種研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)上述目的通過以下的本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)。即，作為本發(fā)明的一形態(tài)的富氧空氣制造系統(tǒng)從投入的空氣制造氧濃度比該空氣高的富氧空氣，其具備：第一熱交換器，其使液化天然氣與所述投入的空氣進(jìn)行熱交換，其中，該液化天然氣向使天然氣燃燒的設(shè)施供給；壓縮機(jī)，其將在所述第一熱交換器中進(jìn)行熱交換后的空氣壓縮到規(guī)定的壓力；第二熱交換器，其使所述壓縮后的空氣與所述液化天然氣進(jìn)行熱交換；膨脹閥，其使在所述第二熱交換器中進(jìn)行熱交換后的空氣絕熱膨脹；以及氣液分離裝置，其進(jìn)行所述絕熱膨脹后的空氣的氣液分離。并且，所述壓縮機(jī)的壓縮比及所述膨脹閥的開度分別設(shè)定為使所述絕熱膨脹后的空氣的溫度比氮的沸點(diǎn)高且為氧的沸點(diǎn)以下。

根據(jù)本發(fā)明，通過制造富氧空氣，與制造純氧的情況相比，能夠抑制制造成本。

并且，在第一熱交換器和第二熱交換器中利用液化天然氣的冷能來對(duì)空氣進(jìn)行冷卻，并且通過壓縮機(jī)對(duì)該冷卻后的空氣進(jìn)行壓縮，由此無論生產(chǎn)量如何，都能夠廉價(jià)制造富氧空氣。