專利名稱：節(jié)能空氣液化分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣液化分離裝置，尤其是ー種節(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(lái)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，不同的エ藝過程稍有差異，但其基本原理都是依靠消耗空氣壓縮機(jī)的能量來(lái)壓縮常溫空氣再膨脹節(jié)流做功降溫降壓來(lái)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，本發(fā)明提供ー種節(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)エ質(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(lái)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(dòng)カ來(lái)降低空氣液化分離裝置能耗的目的。本發(fā)明解決其技術(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(cè)和控制裝置，主要エ藝流程為經(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(dòng)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(dòng)機(jī)，它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測(cè)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(dòng)機(jī)、冷凝器依次連接，主要エ藝流程為液態(tài)エ質(zhì) (液態(tài)ニ氧化碳等)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エ質(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，使エ質(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(dòng)機(jī)膨脹做功降溫降壓為氣態(tài)エ質(zhì)，氣態(tài)エ質(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(lái)冷凝氣態(tài)エ質(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(dòng)機(jī)主軸與增壓泵主軸可以相連接。膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)主軸與空氣壓縮機(jī)主軸可以相連接。本發(fā)明的有益效果是，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)エ質(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(dòng)カ來(lái)大幅度降低空氣液化分離裝的能耗。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明較佳實(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(dòng)機(jī)、9.冷凝器。
具體實(shí)施例方式在圖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(cè)和控制裝置，主要エ藝流程為經(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(dòng)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(dòng)機(jī)(8)，它還包括系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測(cè)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(dòng)機(jī)(8)、冷凝器(9)依次連接，主要エ藝流程為液態(tài)エ質(zhì)(液態(tài)ニ氧化碳等)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エ質(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，使エ質(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(dòng)機(jī)(8)膨脹做功降溫降壓為氣態(tài)エ質(zhì)，氣態(tài)エ質(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(dòng)機(jī)(8)主軸與增壓泵(7)主軸相連接。膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)(8)主軸與空氣壓縮機(jī)(1)主軸相連接。
權(quán)利要求
1.ー種節(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，以及系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測(cè)和控制裝置，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(dòng)機(jī)、冷凝器等，以及系統(tǒng)內(nèi)相連接的管道、附件及檢測(cè)和控制裝置，其特征是跨臨界膨脹做功裝置的增壓泵的出ロ連接空氣液化分離裝置的預(yù)冷器再連接膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能空氣液化分離裝置，其特征是該節(jié)能空氣液化分離裝置的跨臨界膨脹做功裝置中增壓泵、預(yù)冷器、膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)、冷凝器依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能空氣液化分離裝置，其特征是該節(jié)能空氣液化分離裝置的膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)主軸與增壓泵主軸相連接，膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)主軸與空氣壓縮機(jī)主軸相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能空氣液化分離裝置，其特征是該節(jié)能空氣液化分離裝置的跨臨界膨脹做功裝置的高壓ェ質(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。
全文摘要
一種新能源節(jié)能空氣液化分離裝置包括兩部分，第一部分空氣液化分離裝置與目前通常的裝置相同；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(dòng)機(jī)、冷凝器等，液態(tài)工質(zhì)入增壓泵經(jīng)過空氣液化分離裝置的預(yù)冷器輸冷吸熱為高壓超臨界流體，使高壓工質(zhì)的吸熱曲線與空氣的放熱冷卻曲線相匹配，再進(jìn)入膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹做功降溫降壓，再經(jīng)冷凝器冷凝形成循環(huán)。節(jié)能空氣液化分離裝置能通過跨臨界膨脹做功裝置獲得額外的動(dòng)力和冷量來(lái)大幅度降低空氣液化分離系統(tǒng)的能耗。
文檔編號(hào)F01K27/00GK102564065SQ20121001060
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月15日
發(fā)明者羅良宜 申請(qǐng)人:羅良宜