[發明專利]一種節能型空分冷卻系統及方法

有效

• 申請號: 202010611277.3
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111780491B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 何東林;盧紅太;王文杰;王占立
• 申請（專利權）人: 開封迪爾空分實業有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04;B01D3/14;B01D3/42
• 代理公司: 廣州博聯知識產權代理有限公司 44663
• 代理人: 梁志標

本發明涉及智能空分設備技術領域，尤其涉及一種節能型空分冷卻系統及方法；該系統包括AI控制子系統、分子篩子系統、冷卻精餾塔、液氮儲存裝置、冷量交換子系統、室內水箱、熱交換器和儲氣裝置，所述液氮儲存裝置用于控制液氮流入及流出液氮管組，所述室內水箱用于控制水流入及流出冷卻水管，所述熱交換器用于控制水在流出室內水箱后流入冷卻水管前與流出液氮管組的氮進行熱交換；所述AI控制子系統包括數據儲存器、統計器和控制器；本發明利用AI控制子系統，根據預期的產氣量，確定液氮流經冷卻精餾塔內液氮管的組數，達到精準化、智能化控制液氮的輸入量，避免輸入過多液氮，造成能量浪費，降低能耗，減少人力成本，降低生產成本。

技術領域

本發明涉及智能空分設備技術領域，尤其涉及一種節能型空分冷卻系統及方法。

背景技術

空分產業屬于綠色環保產業，占地面積小，對環境無污染，符合國家產業政策?？諝夥蛛x工程，其實就是通過一套大型的空氣分離系統設備，將空氣中的氧氣、氮氣、氬氣等氣體高純度分離出來的過程，通過空氣分離設備分離出來的純氧、純氮等氣體產品，可以將其應用于冶金、化工、光伏產業、多晶硅、磁性材料、電子半導體、醫療、食品等眾多領域?？諝庵兄饕煞质茄鯕?、氮氣、氬氣、二氧化碳以及一些水蒸氣和雜質，空分的方法通常是采用分子篩吸附或精餾，分子篩吸附通常制造的是純度較低的產品，也有采用分子篩吸附和精餾結合的方法進行空分，采用分子篩進行空分通常包括分子篩吸附、分子篩再生(解析)兩個過程，一般采用2套分子篩一個用于吸附，同時另一個解析，增加生產效率。分子篩吸附時氣壓越大、溫度越低(通常為0℃以上)吸附效果越好，分子篩再生時溫度越高、氣壓越小解析效果越好。精餾過程通常是采用冷卻精餾塔進行精餾，利用液氮將空氣液化再利用空氣中各組分沸點不同進行精餾。但是，現有技術中大多空分設備受地域、季度的不同市場會有很大的變化，現有技術中空分設備產量一般是定值或需要人工手動調整工作量及產量，很容易造成產量過剩，產量過多時分子篩工作時間延長，造成設備不必要的損耗，耗能增加。另外現有的空分設備通常是采用持續輸入液氮，然后將液氮送入冷卻精餾塔內，通常，冷卻精餾塔內液氮液化空氣需要交換的冷量不能精確控制，導致輸入過多的液氮，造成能量浪費，這種方式需要外界不斷制造液氮，造成大量的能量消耗和成本消耗。

因此，有必要對現有技術改進以解決上述技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種節能型空分冷卻系統及方法，解決現有技術中空分設備進行空氣分離時，冷卻精餾塔內液氮液化空氣需要交換的冷量不能精確控制，造成液氮量輸入過多，能量損耗大的技術問題。

具體而言通過以下技術方案實現：設計一種節能型空分冷卻系統，包括AI控制子系統、分子篩子系統、冷卻精餾塔、液氮儲存裝置、冷量交換子系統、室內水箱、熱交換器和儲氣裝置，所述冷量交換子系統包括設置在分子篩子系統內的冷卻水管和設置在冷卻精餾塔內的液氮管組；所述液氮儲存裝置用于控制液氮流入及流出冷卻精餾塔內的液氮管組，所述室內水箱用于控制水流入及流出分子篩子系統內的冷卻水管，所述熱交換器用于控制水在流出室內水箱后，流入冷卻水管前與從冷卻精餾塔內的液氮管組流出的氮進行熱交換；

所述AI控制子系統包括數據儲存器、統計器和控制器，所述數據儲存器用于儲存空分設備的預產量信息、冷卻精餾塔內冷量交換過程中能量損耗信息、液氮在冷卻精餾塔的液氮管組內的流速信息和液氮的比熱容信息；所述液氮管組包括多組冷卻液氮管，在相同流速下，液氮流經所述冷卻液氮管的組數與在冷卻精餾塔內液氮液化空氣需要交換的能量正相關；所述統計器用于根據在數據儲存器內儲存的預產量信息計算一定時間內冷卻精餾塔需要液化的空氣量，根據能量損耗信息計算一定時間內液氮管組在冷卻精餾塔內需要交換的能量并生成交換能量信息；根據流速信息、交換能量信息和比熱容信息計算液氮需要流經冷卻液氮管的組數；所述控制器用于控制液氮流經的冷卻液氮管的組數。

進一步，所述冷卻精餾塔包括殼體、進氣孔、設置在殼體上方的蒸汽出口和設置在殼體下方的液體出口，所述液氮管組設置在殼體中部，所述液氮管組包括多組冷卻液氮管，所述多組冷卻液氮管為多組U型管。