[發(fā)明專利]船用膜分離式制氮系統(tǒng)及其制氮方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111389074.5
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114307561B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮靜婭;李曉波;金圻燁;張西兆;朱向利;張松筠;吳夢曦;王芹;肖照宇;樊夏林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶集團(tuán)有限公司第七一一研究所
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;C01B21/04
• 代理公司: 深圳紫藤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44570
• 代理人: 黃威

1.一種船用膜分離式制氮系統(tǒng)，其特征在于，包括供氣及處理單元(100)以及分離膜單元(200)；

所述分離膜單元(200)包括沿其軸線方向依次間隔布置的聚氣室、分離室以及集氣室；

其中，所述聚氣室開設(shè)有與所述供氣及處理單元(100)相連通的第一入口(201)；所述集氣室開設(shè)有與外界相連通的第一出口(202)；所述分離室中間隔地布置有多根中空纖維膜(205)，每根所述中空纖維膜(205)在其兩端分別與所述聚氣室和集氣室相連通；所述分離室中布置有將所述分離室的內(nèi)部空間限定成迂回型氣路的分隔結(jié)構(gòu)；所述分離室中連通地開設(shè)有分別布置于所述迂回型氣路上游和下游的第二出口(204)和第二入口(203)；

還包括：減壓裝置(300)、調(diào)節(jié)閥(400)、氧分儀(500)以及電磁閥(600)；

所述供氣及處理單元(100)的一端連接至所述第一入口(201)；

所述調(diào)節(jié)閥(400)的一端連接至所述第一出口(202)；

所述氧分儀(500)的一端連接至所述第二入口(203)，另一端連接至所述減壓裝置(300)；

所述減壓裝置(300)遠(yuǎn)離所述氧分儀(500)的一端連接至所述調(diào)節(jié)閥(400)遠(yuǎn)離所述第一出口(202)的一端；以及

所述電磁閥(600)的一端連接至所述調(diào)節(jié)閥(400)遠(yuǎn)離所述第一出口(202)的一端；

氣體進(jìn)入所述供氣及處理單元(100)后形成純凈壓縮空氣；

所述純凈壓縮空氣從所述第一入口(201)進(jìn)入所述分離膜單元(200)內(nèi)，其中，在所述中空纖維膜(205)的流動過程中氧氣在所述分離室內(nèi)富集，從所述第二出口(204)排出，氮?dú)庠谒鲋锌绽w維膜(205)內(nèi)部富集并隨著所述中空纖維膜(205)的流動路線在所述第一出口(202)處排出；

從所述第一出口(202)處排出的一部分氮?dú)庖来瓮ㄟ^所述調(diào)節(jié)閥(400)以及所述電磁閥(600)排出；

從所述調(diào)節(jié)閥(400)排出的一部分氣體通過所述減壓裝置(300)減壓后變成低壓富氮?dú)怏w，所述低壓富氮?dú)怏w經(jīng)過所述氧分儀(500)后從所述第二入口(203)進(jìn)入所述分離膜單元(200)內(nèi)，在所述分離室內(nèi)吹掃分離膜末端流動死區(qū)的富氧氣體，并使所述分離室內(nèi)的富氧氣體從所述第二出口(204)排空；

所述氧分儀(500)檢測所述低壓富氮?dú)怏w的氧含量并根據(jù)氧含量的高低實時增大或減小所述調(diào)節(jié)閥(400)的開度；

所述船用膜分離式制氮系統(tǒng)根據(jù)用戶的氧含量設(shè)定值eset設(shè)定調(diào)節(jié)閥(400)的初始開度，并測量當(dāng)前的第一氧含量e0；間隔一段時間后計算氧含量的變化量以及變化率，得到所述調(diào)節(jié)閥(400)的開度調(diào)節(jié)量U和延時T，減小或增大所述調(diào)節(jié)閥(400)的開度U幅度，并等待延時時間T秒；在T秒后測量第二氧含量e’，判斷第二氧含量e’是否等于氧含量設(shè)定值eset且氧含量變化率不超過5％，若否，則循環(huán)調(diào)節(jié)過程直至氧含量e收斂；當(dāng)所述氧含量e收斂，則判斷當(dāng)前是否為停止用氣狀態(tài)，若是，則結(jié)束調(diào)節(jié)并關(guān)機(jī)。

2.如權(quán)利要求1所述的船用膜分離式制氮系統(tǒng)，其特征在于，

所述分隔結(jié)構(gòu)由至少一個分隔子集構(gòu)成，每個分隔子集包括在所述分離室的內(nèi)側(cè)壁上相對交錯布置的一對分隔板；每個分隔子集中的一對分隔板彼此間隔設(shè)置，每塊分隔板從所述分離室的其中一側(cè)出發(fā)沿著垂直于軸線的方向朝著相對側(cè)延伸，并在與相對側(cè)接觸前終止，以在所述第二出口(204)、所述分隔結(jié)構(gòu)以及所述第二入口(203)之間形成由至少一個S彎構(gòu)成的所述迂回型氣路。

3.如權(quán)利要求2所述的船用膜分離式制氮系統(tǒng)，其特征在于，

所述第二出口(204)與最接近其的分隔板的固定端同側(cè)布置；

所述第二入口(203)與最接近其的分隔板的固定端同側(cè)布置。

4.如權(quán)利要求1所述的船用膜分離式制氮系統(tǒng)，其特征在于，

所述第一出口(202)與所述第一入口(201)相互背離設(shè)置，所述中空纖維膜(205)的兩端分別相對于所述第一入口(201)以及所述第一出口(202)設(shè)置；

所述第一入口(201)與所述第二出口(204)異面相鄰設(shè)置；

所述第一出口(202)與所述第二入口(203)異面相鄰設(shè)置。