[发明专利]综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置和方法

摘要

本发明涉及一种综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置和方法，本发明所述装置包括高压氮气管网、中压氮气管网、低压氮气管网、压力氩气管网、压力氧气管网、换热器系统、膨胀制冷系统、液氮贮槽、液氩贮槽和液氧贮槽，本发明还公开了利用上述装置综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的方法，能够有效、全面利用制氧厂的氮气放空能量和液氩冷能来液化放空氮气和氧气获得液氧、液氮，同时为钢铁冶炼提供稳定的氩气，减少了资源的浪费，能量的损失，成本低，具有显著的经济意义。

主权项

一种综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的装置，其特征在于，包括高压氮气管网、中压氮气管网、低压氮气管网、压力氩气管网、压力氧气管网、换热器系统、膨胀制冷系统、液氮贮槽、液氩贮槽和液氧贮槽，所述的换热器系统和膨胀制冷系统设于液化冷箱中，所述的换热器系统包括一个主换热器E1和一个过冷器E2，所述的膨胀制冷系统至少包括一个低压膨胀机ET1，各设备之间通过管路连通，连接关系如下：所述的液氩贮槽通过管路LAR101接入主换热器E1，经主换热器E1后，送出冷箱，通过管路GAR102接入压力氩气管网；所述的高压氮气管网高压氮气通过管路PN201接入主换热器E1，经主换热器E1后，通过管路LN201接入过冷器E2，经过冷器E2后，通过管路LN202分为三部分，一部分液氮送出冷箱，通过管路LN205接入液氮贮槽，一部分液氮通过管路LN203返回过冷器E2，经过冷器E2后，接入管路PN210，一部分液氮通过管路LN204接入主换热器E1，经主换热器E1后，通过管路PN209与中压氮气管网的氮气管路PN100连通，汇入管路PN101，接入低压增压机B1压缩入口，经低压增压机B1增压后，通过管路PN102接入冷却器WE1，再通过管路PN103接入主换热器E1，经主换热器E1后的氮气从主换热器E1中部抽出，通过管路PN105接入低压膨胀机ET1进口，低压膨胀机ET1出口接入管路PN106，与所述管路PN210连通，接入管路PN107，返回主换热器E1，经主换热器E1后，送出冷箱，通过管路PN109接入低压氮气管网；所述的压力氧气管网氧气通过管路GO101接入主换热器E1，经主换热器E1后，送出冷箱，通过管路LO102接入液氧贮槽；一种利用上述装置综合利用氮气放空能量及液氩汽化冷能的方法，包括以下步骤：（1）中压氮气管网的放空氮气PN100与步骤（5）的PN209氮气汇合为第一氮气，通过管路PN101接入低压增压机B1压缩入口，经低压增压机B1压缩，然后通过管路PN102接入冷却器WE1，经冷却器WE1冷却后，通过管路PN103送入液化冷箱内，在主换热器E1内冷却到一定温度后，从主换热器E1中部抽出，接入低压膨胀机ET1膨胀获得冷量并驱动低压增压机B1做功，低压膨胀机出口接入管路PN106；（2）高压氮气管网的放空氮气作为第二氮气，通过管路PN201送入液化冷箱内，经主换热器E1冷却直至液化并过冷，再经过冷器E2进一步过冷；（3）来自步骤（2）的第二氮气分成三部分，一部分液氮送回过冷器E2被加热、汽化，接入管路PN210，同时过冷来自主换热器E1的液氮，一部分液氮送回主换热器E1，作为第一返流气，一部分液氮作为液氮产品送入液氮贮槽；（4）步骤（3）所述PN210氮气与步骤（1）所述PN106氮气汇合，作为第二返流气，送回主换热器E1，经主换热器E1回收冷量、复热到常温出冷箱，送入低压氮气管网；（5）步骤（3）第一返流气被加热、汽化、复热到常温出冷箱，通过管路PN209与中压氮气管网氮气PN100汇合，送入步骤（1）低压增压机B1压缩入口；（6）液氩贮槽液氩通过管路LAR101接入主换热器E1，经主换热器E1加热、蒸发、复热到常温后，送出冷箱，通过管路GAR102接入压力氩气管网；（7）压力氧气管网氧气通过管路GO101接入主换热器E1，经主换热器E1冷却、液化、过冷后得到液氧产品，送出冷箱，通过管路LO101接入液氧贮槽。