空氮站冷能綜合回收利用系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石化領(lǐng)域，具體地說，是一種供石化裝置使用的空氮站內(nèi)冷量回收綜合利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油、化工領(lǐng)域的工廠均需設(shè)置空氮站，用于給工藝裝置區(qū)提供工廠風(fēng)和氮氣。
[0003]液氮是液化氮氣的簡稱，它是利用氮氣在工作壓力為0.8MPa左右和低溫下液化后，體積可縮小到氣態(tài)時1/600左右的這一性質(zhì)，為氮氣運輸提供了一種高效的途徑，同時也增強了氮氣的使用范圍。液氮氣化后，有純度高、無污染、水露點低等優(yōu)點，尤其是氣化后的液氮水露點可達(dá)-170°C以下，非常適用于低溫流體凍堵的解凍和露點要求很高的工藝管道的吹掃和置換，以及作為工藝氣體在嚴(yán)寒地區(qū)使用。
[0004]目前國內(nèi)將液氮氣化的通常做法是，將貯存在液氮儲罐中的液氮通過自增壓氣化器對罐內(nèi)介質(zhì)增壓后，利用壓力能將罐內(nèi)液氮壓入空溫式液氮氣化器。流經(jīng)空溫式液氮氣化器流道的液氮會從空氣中吸收熱量，并由此從液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。經(jīng)過空溫式液氮氣化器后，氣化氮氣的溫度會比環(huán)境溫度低10°C左右，尤其是在北方的冬天里，氮氣的溫度會非常低。這常常不能滿足工藝要求，同時又會增加下游管線和設(shè)備的成本。這就需要在該氮氣管線上增加一臺加熱器，將氮氣提升到合適的工作溫度。
[0005]工廠風(fēng)主要用作儀表執(zhí)行機構(gòu)的動力源，以及分析儀器的吹掃、防爆電動系統(tǒng)儀表的密封氣、工廠空氣發(fā)生系統(tǒng)的備用氣源等。通常工廠風(fēng)的生產(chǎn)的做法是，外界空氣經(jīng)空氣壓縮機進口過濾器濾去塵埃后，由進氣閥進入壓縮機，與噴入的潤滑油混合，并進入壓縮室壓縮。壓縮后的壓縮空氣經(jīng)風(fēng)冷器或水冷器冷卻后，進入氣液分離器進行氣液分離。分離后得到的壓縮空氣，仍含有一定的水分和油分，其水露點和油露點不能達(dá)到國家規(guī)定的工廠空氣的質(zhì)量要求，必須設(shè)置干燥裝置。在壓縮空氣干燥處理中，一般多采用吸附法。對于寒冷地區(qū)使用的壓縮空氣，需要將其導(dǎo)入組合干燥機，組合干燥機由冷干機和固體吸附干燥器組成，再進入精密過濾器，這樣才能保證工廠空氣的露點達(dá)到國家技術(shù)規(guī)范對工廠空氣質(zhì)量的要求。
[0006]在液氮氣化工藝流程中，液氮在進入空溫式液氮氣化器之前仍是超低溫流體(約-175°C)，該冷量的品質(zhì)非常高，直接進入空溫式液氮氣化器復(fù)熱(熱源為空氣)氣化導(dǎo)致能源浪費。同時，為繼續(xù)提升氮氣溫度，使其達(dá)到合理的使用溫度，仍需在下游設(shè)置電加熱器或蒸汽加熱器等加熱裝置，這也會導(dǎo)致這些高品質(zhì)熱源極大的浪費。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型針對目前的空氮站不僅浪費冷能，還需要額外配置加熱器消耗更多能源進行升溫，造成能源浪費極大的問題，設(shè)計了一種空氮站冷能綜合回收利用系統(tǒng)。
[0008]本實用新型的空氮站冷能綜合回收利用系統(tǒng)，包括液氮儲罐、氮氣儲罐、儀表風(fēng)緩沖罐、冷箱、主過濾分離器、副過濾分離器、空氣壓縮機、精密過濾器。
[0009]所述冷箱設(shè)置有冷流體流道和熱流體流道。
[0010]所述的空氣壓縮機為多級壓縮機，所述多級壓縮機的級數(shù)為N，所述熱流體流道設(shè)置有N個。
[0011]所述的N為大于等于2的整數(shù)。
[0012]所述的冷流體流道分別與液氮儲罐和氮氣儲罐相連。
[0013]所述空氣壓縮機的第N-1級出口通過N-1級壓縮空氣排氣管道與第N-1級熱流體流道相連，所述第N-1級熱流體流道通過N級壓縮空氣進氣管道與所述空氣壓縮機的第N級入口相連。
[0014]所述空氣壓縮機的第N級出口通過N級壓縮空氣排氣管道與冷箱第N級熱流體流道相連，所述第N級熱流體流道通過淺冷壓縮空氣管道與主過濾分離器相連。
[0015]優(yōu)選的是，壓縮空氣進氣管道安裝有副過濾分離器。
[0016]優(yōu)選的是，所述主過濾分離器通過凈化壓縮空氣管道連接精密過濾器。
[0017]優(yōu)選的是，所述凈化壓縮空氣管道上安裝有第一空溫式氣化器。
[0018]優(yōu)選的是，精密過濾器連接有工廠風(fēng)緩沖罐。
[0019]優(yōu)選的是，所述凈化壓縮空氣管道上安裝有活性炭吸附器。
[0020]優(yōu)選的是，所述的冷箱并聯(lián)或串聯(lián)有第二空溫式氣化器。
[0021]優(yōu)選的是，所述壓縮空氣排氣管道上安裝有壓縮空氣緩沖罐。
[0022]優(yōu)選的是，所述壓縮空氣緩沖罐中通過加注管道連接有甲醇儲罐，所述加注管道安裝有加注栗。
[0023]優(yōu)選的是，所述冷箱與第二空溫式氣化器之后串連或并聯(lián)有電加熱器。
[0024]優(yōu)選的是，進一步包括熱交換器、微熱干燥塔和制冷壓縮機，所述熱交換器包括預(yù)冷器、蒸發(fā)器、余冷換熱器、散熱器。
[0025]所述N級壓縮空氣排氣管道、預(yù)冷器的熱流體流道、蒸發(fā)器的熱流體流道、微熱干燥塔依次相連。
[0026]所述預(yù)冷器的冷流體流道和余冷換熱器的冷流體流道串聯(lián)后，與凈化壓縮空氣管道并聯(lián)；
[0027]所述蒸發(fā)器、制冷壓縮機、余冷換熱器由冷劑管線依次串連。
[0028]所述蒸發(fā)器與微熱干燥塔相連的熱流體流道之間安裝有支路過濾分離器。
[0029]優(yōu)選的是，所述預(yù)冷器與蒸發(fā)器相連的熱流體流道之間安裝有支路過濾分離器。
[0030]優(yōu)選的是，所述預(yù)冷器和余冷換熱器并聯(lián)或串連有散熱器。
[0031]本實用新型的有益效果是:空氮站冷能綜合回收利用系統(tǒng)能夠?qū)⒁旱獨饣瘯r釋放的冷能利用在工廠風(fēng)制造的過程中，生產(chǎn)出的工廠風(fēng)能夠達(dá)到水露點和油露點的要求，能夠保證使用要求，同時還提高了能源利用率，系統(tǒng)組成簡單，節(jié)約了設(shè)備成本，減少了企業(yè)生產(chǎn)成本。
[0032]過濾分離器能去除經(jīng)過冷箱冷卻后的壓縮空氣中的冷凝水，避免了冷凝水對空氣壓縮機的影響，保證了空氣壓縮機的使用壽命和平穩(wěn)運行。
[0033]壓縮空氣緩沖罐和工廠風(fēng)緩沖罐對氣路進行緩沖，保證整個管路中工作介質(zhì)的壓力穩(wěn)定。
[0034]加注甲醇是防止壓縮空氣冷卻后的結(jié)冰情況，避免因冰凍造成管路堵塞，保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0035]凈化壓縮空氣管道上的第一空溫式氣化器能夠加快提高壓縮空氣的溫度，使工廠風(fēng)能夠迅速達(dá)到工藝裝置所需溫度，同時節(jié)約了設(shè)備及管道成本。
[0036]液氮氣化管路上的第二空溫式氣化器和電加熱器能夠提高液氮氣化的規(guī)模，在氮氣需求量較大時保證需求。
[0037]可充分利用空氣壓縮時產(chǎn)生的熱能，壓縮空氣完成與液氮的熱交換后，使氮氣升溫，能夠減少甚至不使用額外的能源進行加熱，進一步提高了能源的利用率，降低了工廠生產(chǎn)成本。
[0038]散熱器的使用能夠有效控制壓縮空氣和制冷機冷劑的溫度，在便于操作人員對熱量平衡進行調(diào)節(jié)。
[0039]過濾分離器能夠去除氣體冷卻時產(chǎn)生的冷凝水，保證游離水不進入下一工序。
[0040]液氮利用壓縮空氣的熱能，轉(zhuǎn)化為符合工藝裝置需要的氣化氮氣;壓縮空氣利用液氮的冷能，轉(zhuǎn)化為符合工藝裝置需要的工廠風(fēng)，保證了壓縮空氣的熱能和液氮的冷能都能夠被有效地利用。
【附圖說明】
[0041]附圖1為本空氮站冷能綜合回收利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0042]附圖2為本空氮站冷能綜合回收利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖二。
【具體實施方式】
[0043]為了能進一步了解本實用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其它目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實施例詳細(xì)說明如下，所說明的較佳實施例僅用于說明本實用新型的技術(shù)方案，并非限定本實用新型。
[0044]本實用新型的【具體實施方式】如下:
[0045]實施例一:
[0046]如圖1所示，該空氮站冷能綜合回收利用系統(tǒng)包括液氮儲罐V-O1、氮氣儲罐V-02、冷箱E-Ol、空氣壓縮機C-Ol、主過濾分離器F-02、副過濾分離器F-Ol、精密過濾器F-03。
[0047]冷箱E-Ol中設(shè)置有冷流體流道和熱流體流道。
[0048]空氣壓縮機為多級壓縮機，級數(shù)為N，熱流體流道設(shè)置有N個，N為大于等于2的整數(shù)。
[0049]冷流體流道分別與液氮儲罐V-Ol和氮氣儲罐V-02相連。
[0050]空氣壓縮機C-Ol的第N-1級出口通過N-1級壓縮空氣排氣管道與冷箱E-Ol第N-1級熱流體流道相連，所述冷箱E-Ol第N-1級熱流體流道通過N級壓縮空氣進氣管道與所述空氣壓縮機C-Ol的第N級入口相連。
[0051 ]空氣壓縮機C-Ol的第N級出口通過N級壓縮空氣排氣管道與冷箱E-Ol第N級熱流體流道相連，所述第N級熱流體流道通過淺冷壓縮空氣管道與主過濾分離器F-02相連。
[0052]主過濾分離器F-02通過凈化壓縮空氣管道連接精密過濾器F-03。
[0053]以N=2為例，空氣壓縮機為兩級壓縮機，冷箱E-Ol中的熱流體流道設(shè)置了兩個。
[0054]將液氮儲罐V-Ol中的液氮通入到冷箱E-Ol的冷流體流道中。
[0055]同時，大氣經(jīng)過空氣壓縮機C-Ol的首級后被壓縮，壓縮空氣的溫度升高至170°C左右，然后通過I級壓縮空氣排氣管道送入到冷箱E-Ol的第I級熱流體流道中。
[0056]冷箱E-Ol內(nèi)，冷流體流道中的液氮與第I級熱流體流道中高溫的壓縮空氣進行熱交換。
[0057]為避免換熱后溫度過低，熱交換后第I級熱流體流道中的壓縮空氣溫度降低至20°(:左右即可。然后通過2級壓縮空氣進氣管道送入空氣壓縮機C-Ol 二級進一步進行空氣壓縮。
[0058]進一步壓縮的壓縮空氣達(dá)到設(shè)定壓力，溫度也再次升高至160°C左右，然后壓縮空氣通過2級壓縮空氣排氣管道進入冷箱E-Ol的第2級熱流體流道，與冷流體流道中的液氮進行熱交換。
[0059]熱交換后，冷流體流道中的液氮溫度升高，氣化成氮氣，然后送入到氮氣儲罐V-02中，氮氣儲罐V-02再將氮氣送入工藝區(qū)使用。
[0060]熱交換后，壓縮空氣的溫度降低至-50°C以下，然后通過淺冷壓縮空氣管道送入到主過濾分離器F-02中，主過濾分離器F-02過濾掉壓縮空氣中的冷凝水和油滴，使壓縮空氣的水露點和油露點達(dá)到設(shè)定要求。
[0061]去除掉冷凝水的淺冷壓縮空氣離開主過濾分離器F-02，通過凈化壓縮空氣管道送入第一空溫式氣化器AH-02，第一空溫式氣化器使淺冷壓縮空氣升溫至接近常溫。
[0062]常溫的凈化壓縮空氣進入精密過濾器F-03中，精密過濾器F-03去除壓縮空氣中的細(xì)小粉塵，能進一步保證工藝裝置區(qū)的使用效果。
[0063]最后，水露點和油露點都達(dá)到設(shè)定要求的壓縮空氣離開精密過濾器F-03，送入工廠風(fēng)輸送管路。
[0064]實施例二:
[0065]實施例二與實施例一的結(jié)構(gòu)組成基本相同，區(qū)別在于:
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