[發明專利]一種無級變負荷變壓吸附空氣分離裝置的結構及控制方法

在審

• 申請號: 201710470771.0
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107126813A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 蔡榮榮;沈強;孟翰武;李永春
• 申請（專利權）人: 西梅卡亞洲氣體系統成都有限公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;B01D53/26;B01D46/00;B01D46/30
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 馮龍

技術領域

本發明屬于變壓吸附氣體分離領域，具體涉及一種無級變負荷變壓吸附空氣分離裝置的結構及控制方法。

背景技術

變壓吸附空氣分離裝置制取氮氣或氧氣，是當今最為常用的在常溫下獲得產品氮氣與氧氣的裝置之一。

但現有技術的變壓吸附空氣分離裝置，通常都沒有負荷調節的針對性措施。一旦用戶實際使用時產品的需求低于滿負荷流量，自然地會引起產品管路中的壓力升高，變壓吸附空氣分離裝置自動感受到這種壓力升高后，引起流量的降低，同時會引起產品純度的自動升高。這一過程是一種自適應的過程，其結果是：裝置的流量偏離且低于滿負荷流量越多，產品的壓力會越高，而產品的純度相應地也會越高。盡管這種流量降低后產品純度的提高，有少量的節能效果，但由于純度提高后，原料空氣量與產品氣體量的比值也相應地升高，即便減少了產品氣體量的情況下，壓縮空氣的消耗并不能呈線性關系地按相應的流量降低趨勢節約能源，顯然，流量降低后的純度自動升高，這是一種能源的浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有變壓吸附空氣分離裝置都沒有負荷調節的針對性措施導致能源浪費，其目的在于提供一種無級變負荷變壓吸附空氣分離裝置的結構及控制方法，該結構及控制方法通過合理地控制，使得在產品純度基本不變化的情況下，自動進行無級調節控制，從而節約能源的消耗。

本發明通過下述技術方案實現：

一種無級變負荷變壓吸附空氣分離裝置的結構，包括依次連接的空氣壓縮機、空氣干燥器、空氣過濾器、空氣緩沖罐、PSA空氣分離裝置、產品氣體緩沖罐和產品流量計，且產品氣體緩沖罐連通有產品分析儀，所述空氣壓縮機與大氣相連通；產品流量計與產品氣體輸出管道相連接，還包括PLC控制器，PLC控制器同時與PSA空氣分離裝置、產品氣體緩沖罐、產品流量計和產品分析儀連接。目前采用變壓吸附分離空氣裝置制取氮氣或氧氣，是當今最為常用的在常溫下獲得產品氮氣與氧氣的裝置，在而變壓吸附空氣分離過程，并非一直都是滿負荷流量運行，需要根據用戶實際使用時產品的需求，如果用戶實際使用時產品的高于或者等于滿負荷流量，此時裝置都是滿負荷運行，不需做任何調整，但是一旦用戶實際使用時產品的需求低于滿負荷流量，其自然地會引起產品管路中的壓力升高，由于變壓吸附空氣分離裝置內部均設置有相應的匹配關系，當變壓吸附空氣分離裝置自動感受到這種壓力升高后，引起流量的降低，同時會引起產品純度的自動升高。這一過程是一種自適應的過程，其結果是：裝置的流量偏離且低于滿負荷流量越多，產品的壓力會越高，而產品的純度相應地也會越高。盡管這種流量降低后產品純度的提高，有少量的節能效果，但由于純度提高后，原料空氣量與產品氣體量的比值也相應地升高，即便減少了產品氣體量的情況下，壓縮空氣的消耗并不能呈線性關系地按相應的流量降低趨勢節約能源，顯然，流量降低后的純度自動升高，這是一種能源的浪費。而且在某些工藝過程中，氣體產品的純度并非越高越好，太高純度的產品反而會影響后續使用，造成不必要的麻煩。而某些工藝過程中(如變壓吸附制氧)，產品純度有極限值，當流量降低后產品純度提高到極限值，純度不再提高，而流量依然在降低，這就造成了能源的更大浪費。但是目前的變壓吸附空氣分離裝置并沒有對負荷進行調節，導致一旦用戶實際使用時產品的需求低于滿負荷流量，就開始出現能源浪費。現有技術中，產品氣體的壓力、產品氣體的流量及產品氣體的純度，都可能是孤立的儀表，可能是現場型的，只是獨立地去觀察壓力值、流量值及產品純度，通過分別的觀察，去判斷裝置的運行狀態，進行必要的人為干預操作，如調節純度，調節流量等。部分裝置也會設置獨立的純度控制閥，或產品穩壓閥，或流量控制閥，但這種控制的目的是為了保證裝置的純度不會低于設定的純度，或產品壓力穩定在設定值以上，或者流量值不允許超過額定值。而純度超過設定值，或產品壓力在設定值以上，或者用戶使用端流量需求量降低后引起的純度升高，并非此類控制可以解決節能問題，并進行針對性地多參數調節控制。在現有技術中，PLC控制器的主要目的，是按照預定的動作時序，去控制8只以上的切換閥門的開關動作，從而實現變壓吸附工藝輸出產品氣體的目的。