制氧膨脹機的加溫裝置及加溫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制氧空分工藝，更具體地說，涉及一種制氧膨脹機的加溫裝置及加溫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的采用深冷技術(shù)的制氧機組的基本工藝原理是通過壓縮、膨脹、換熱等步驟，將空氣進行深度冷卻、精餾，利用各組分沸點不同，從而分離出氧、氮、氬產(chǎn)品。主要工藝設(shè)備包括:空壓機、預冷系統(tǒng)、分子篩系統(tǒng)、增壓透平膨脹機(簡稱“膨脹機”)、空分系統(tǒng)。其中，膨脹機是極為重要的工藝設(shè)備，是整個制氧機啟動、投運和正常生產(chǎn)的主力，其制冷量占到整個空分生產(chǎn)所需冷量的85%。膨脹機有2臺，一用一備，如第一膨脹機正常工作時，第二膨脹機停機備用。
[0003]為確保膨脹機能正常工作，必須預先對其進行加溫，而后方能使整個空分正常投運。這是因為:
[0004]I)膨脹機的轉(zhuǎn)速很高，導流器內(nèi)的氣流速度很大。如果在氣流中夾帶有機械雜質(zhì)或固體顆粒，會造成導流器和葉片的磨損，甚至打壞葉片。因此，一般在膨脹機前設(shè)置機前過濾器，以濾除金屬雜質(zhì)、固體二氧化碳顆粒等。當過濾器被堵塞時阻力將增大，壓降超過
0.1MPa時需要進行加溫、吹除。
[0005]2)由于受氣流攜帶作用、分子篩吸附效能的影響，膨脹機在較長時間運行后，運行效率就會下降，為了延長其使用周期，必須進行加溫解凍。
[0006]綜上，膨脹機投運前以及長時間運行后必須加溫，用加溫氣從膨脹機出口向入口反吹、排放，直至吹出的氣體到達常溫露點。此外，加溫介質(zhì)必須是純凈、干燥的氣體。
[0007]膨脹機的加溫氣一般設(shè)計采用分子篩出口的純凈原料空氣(簡稱“空氣”)，因為空氣已被去除水分、二氧化碳等雜質(zhì)，純凈、干燥，且并非產(chǎn)品，成本較低。但其存在這樣一個弊端:在制氧機停機狀態(tài)下是沒有空氣的，膨脹機無法及時加溫；必須在空壓機啟動、力口載、送出(約I小時)，且運行至分子篩出口空氣中水分、二氧化碳等雜質(zhì)去除干凈(約4小時)以后，方能開始加溫，一般加溫時間約3小時。整個過程需要1+4+3 = 8小時，這就造成了空分系統(tǒng)投運時間長，導致整個制氧機啟動電耗的增加。
[0008]基于此弊端，個別制氧機制造商設(shè)計采用來自管網(wǎng)的中壓氮氣產(chǎn)品(簡稱“氮氣”)作為加溫介質(zhì)，因為管網(wǎng)中氮氣不會中斷，且極為純凈、干燥。但也存在其它問題:1)氮氣是制氧機的產(chǎn)品，成本較空氣高；2)氮氣主要供應(yīng)主作業(yè)線用戶(如冷軋、熱軋)，當用于膨脹機加溫時，管網(wǎng)中氮氣總量減少，對系統(tǒng)平衡造成壓力；3)當制氧機或氮壓機故障跳車或其它非計劃停機時，氮氣產(chǎn)量減少，需要通過液氮蒸發(fā)補充，此時的運營成本將大幅上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的旨在提供一種制氧膨脹機的加溫裝置及加溫方法，來解決上述提及的各種不足。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供一種制氧膨脹機的加溫裝置，包括加溫氣管道系統(tǒng)和分析控制模塊。其中，加溫氣管道系統(tǒng)包括空壓機、預冷系統(tǒng)、分子篩系統(tǒng)、空分系統(tǒng)、儀表氣總管、第一膨脹機、第二膨脹機。分析控制模塊包括露點分析單元、二氧化碳分析單元和報警控制單元。露點分析單元與二氧化碳分析單元的輸出端均連接至報警控制單元，并且露點分析單元的輸入端采集分子篩系統(tǒng)、儀表氣總管、第一膨脹機和第二膨脹機的出口數(shù)據(jù)，二氧化碳分析單元的輸入端采集分子篩系統(tǒng)的出口數(shù)據(jù)。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，空壓機、預冷系統(tǒng)和分子篩系統(tǒng)依次連接，分子篩系統(tǒng)的出口管道分別連接空氣加溫支管和空分系統(tǒng)。儀表氣總管連接儀表氣加溫支管，空氣加溫支管和儀表氣加溫支管的出口共同連接至加溫入口總管，加溫入口總管分別連接第一膨脹機和第二膨脹機。第一膨脹機和第二膨脹機分別連接有加溫出口支管，并且第一膨脹機和第二膨脹機均連接至空分系統(tǒng)。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，露點分析單元的輸入端分別連接至分子篩系統(tǒng)的出口管道、儀表氣加溫支管、第一膨脹機的加溫出口支管和第二膨脹機的加溫出口支管。二氧化碳分析單元的輸入端連接至分子篩系統(tǒng)的出口管道。露點分析單元和二氧化碳分析單元的的輸出端連接報警控制單元。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，露點分析單元包括空氣露點采樣管、儀表氣露點采樣管、第一膨脹機加溫出口露點采樣管、第二膨脹機加溫出口露點采樣管。空氣露點采樣管連接至分子篩的出口管道，儀表氣露點米樣管連接至儀表氣加溫支管，第一膨脹機加溫出口露點米樣管連接至第一膨脹機的加溫出口支管，第二膨脹機加溫出口露點采樣管連接至第二膨脹機的加溫出口支管。
[0014]為實現(xiàn)上述目的，露點分析單元還包括換向閥和露點分析儀，換向閥包括第一入口端、第二入口端、第三入口端和第四入口端。第一入口端連接空氣露點采樣管，第二入口端連接儀表氣露點采樣管，第三入口端連接第一膨脹機加溫出口露點采樣管，第四入口端連接第二膨脹機加溫出口露點采樣管。換向閥的輸出端連接露點分析儀的輸入端，露點分析儀的輸出端連接至報警控制單元。
[0015]為實現(xiàn)上述目的，第一膨脹機的加溫出口支管的入口端連接至第一膨脹機，其出口端連通大氣。第二膨脹機的加溫出口支管的入口端連接至第二膨脹機，其出口端連通大氣。
[0016]為實現(xiàn)上述目的，加溫氣管道系統(tǒng)中采用的儀表氣由空氣、中壓氮氣、高壓氮氣經(jīng)減壓后混合而成，是制氧機預分配或富余的氣體。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種制氧膨脹機的加溫方法，包括以下步驟:步驟1，制氧膨脹機啟動，采用儀表氣作為加溫氣，直至空分系統(tǒng)正式投運并且有氣體產(chǎn)品產(chǎn)出。步驟2，空分系統(tǒng)投運之后，采用空氣作為加溫氣。
[0018]為實現(xiàn)上述目的，步驟I還包括:步驟1.1，啟動空壓機，而后加載、壓送原料空氣去預冷系統(tǒng)，此時切換換向閥，令露點分析儀分析儀表氣露點采樣管的露點值，通過報警顯示單元確認儀表氣露點采樣管的露點值合格。步驟1.2，以儀表氣為加溫氣對第一膨脹機、第二膨脹機進行加溫，同時進行以下3個操作:切換換向閥，令露點分析儀交替分析第一膨脹機、第二膨脹機加溫出口的露點值，通過報警控制單元觀察第一膨脹機、第二膨脹機的露點值?；罨肿雍Y系統(tǒng)。利用二氧化碳分析單元分析二氧化碳值。步驟1.3，第一膨脹機、第二膨脹機結(jié)束加溫，等待投運，并且切斷儀表氣，結(jié)束加溫過程。步驟1.4，切換換向閥，令露點分析儀分析分子篩系統(tǒng)出口管道的露點值，通過報警控制單元顯示分子篩系統(tǒng)出口管道的露點值。步驟1.5，第一膨脹機、第二膨脹機其中一臺投運，另一臺停機備用，并且空分系統(tǒng)投運。
[0019]為實現(xiàn)上述目的，步驟2還包括:步驟2.1，將原料空氣輸入空分系統(tǒng)，同時確保分子篩系統(tǒng)中二氧化碳值和露點值合格。步驟2.2，以空氣為加溫氣對第一膨脹機或第二膨脹機進行加溫，同時檢測第一膨脹機或第二膨脹機的露點值。步驟2.3，若第一膨脹機或第二膨脹機的露點值合格，則加溫結(jié)束，等待下次投運，同時切換換向閥，令露點分析儀分析分子篩系統(tǒng)出口管道的露點值。
[0020]采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過原料空氣與儀表氣兩種加溫氣源的組合、調(diào)配，針對不同工況條件，選擇相應(yīng)的加溫氣，以最低的運營成本實現(xiàn)膨脹機加溫、投運，且加溫不受時間限制，不受空壓機停機影響，也不影響氮氣管網(wǎng)平衡。
【附圖說明】
[0021 ] 在本發(fā)明中，相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中:
[0022]圖1是本發(fā)明的膨脹機加溫氣管道示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的分析控制模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0025]本發(fā)明的目的在于提供一種制氧膨脹機的加溫裝置及加溫投運方法，可實現(xiàn)低成本、按需、及時對膨脹機進行加溫，不受制氧機停機影響，不影響氮氣管網(wǎng)系統(tǒng)平衡。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，一方面提供一種制氧膨脹機的加溫裝置。包括:加溫氣管道、分析控制豐吳塊。
[0027]參見圖1，本發(fā)明的制氧膨脹機的加溫裝置，包括加溫氣管道系統(tǒng)和分析控制模塊。其中，加溫氣管道系統(tǒng)