一种无需加温吹扫的气体液化系统技术方案

本实用新型专利技术涉及气体液化领域，具体是一种无需加温吹扫的气体液化系统，具有用于输送气体的主管道，主管道上沿进气方向依次安装有空压机、第一冷却器、单向阀、透平膨胀机、第二冷却器、换热器和换热回流管道，空压机出气端分接有排气支管，排气支管上安装有放空阀和消音器，排气支管还分接有与空压机进气端连通的补气支管，在补气支管与排气支管的连接处安装有三通换向阀；本实用新型专利技术避免了现有技术中所需的加温吹扫工艺，大大降低了生产成本，提高了生产效率，同时将交换热量后的冷却气体重新回流至空压机进行循环利用，节省了资源具有良好的应用前景。

A Gas Liquefaction System Without Warming and Sweeping

The utility model relates to the field of gas liquefaction, in particular to a gas liquefaction system without heating and purging. It has a main pipeline for conveying gas. The main pipeline is successively installed with air compressor, first cooler, one-way valve, turbine expander, second cooler, heat exchanger and heat exchange return pipeline along the direction of intake gas. The outlet end of the air compressor is separately connected with an exhaust branch pipe, and the exhaust branch pipe is arranged on the exhaust branch pipe. The utility model is equipped with an air vent valve and a muffler, and the exhaust branch pipe is connected with the air inlet end of the compressor, and a three-way reversing valve is installed at the connection of the air supplement branch pipe and the exhaust branch pipe; the utility model avoids the heating and purging process required in the prior art, greatly reduces the production cost and improves the production efficiency, and at the same time, the cooling gas after heat exchange is refluxed to the air outlet. The air compressor is recycled to save resources and has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种无需加温吹扫的气体液化系统
本技术涉及气体液化领域，具体是一种无需加温吹扫的气体液化系统。
技术介绍
气体液化系统中，空压机主要用于将气体从气态压缩为液态，被压缩后的呈液态的气体压力会急剧升高，以氮气液化为例，空压机的进气口压力约为10KPa,出气口的压力约为1MPa,换句话说，空压机工作时，进气口与出气口的压力值相差了100倍。当气体液化系统停止生产时，此时空压机停机，为避免进出口两端巨大的压力差对空压机零部件造成损坏，通过需要将空压机自带的放空阀打开，使空压机出气管道中的高压液化气体排出，由于空压机断电后其自带的放空阀无法手动关闭，因此空压机停机后，其出口管道中的压力会降低至外界常压，使空气机进气管道中的压力对出气管道中压力保持“正压”，保证空气机内部零部件的安全性。然而，当放空阀排放过程中，外界的湿空气会进入出气管道，并且进入后续的液化系统管道中（如膨胀机、冷却器和换热器等），如果这些湿空气在下次气体液化系统启动时未排除干净，那么湿空气在低温状态下，会在液化系统管道中结冰堵塞管道，并且影响气体纯度，因此，现有工艺中，当气体液化系统停机后，在下次启动之前，需要对空压机出气管道后续的液化管道采用产品气体进行加温吹扫若干个小时（通常为2个小时以上），耗费了大量的产品气体和电量，同时还耽误了大量的生产时间，严重影响了生产效率。
技术实现思路
为解决现有技术中空压机停机后需要花费大量时间和物力对管道进行加温吹扫的问题，本技术提供一种可以避免湿空气进入液化管道中且无需加温吹扫的气体液化系统，以节省生产成本和提高生产效率。本技术的具体方案为：一种无需加温吹扫的气体液化系统，具有用于输送气体的主管道，所述主管道上沿进气方向依次安装有空压机、第一冷却器、单向阀、透平膨胀机、第二冷却器、换热器和换热回流管道，所述回流管道的进气端与主管道连通，出气端穿过换热器与空压机的进气口连通，所述透平膨胀机的增压端与主管道连通，膨胀端与换热回流管道连通；所述主管道位于空压机出气的一端分接有排气支管，排气支管上沿气体排出方向依次安装有放空阀和消音器，所述排气支管位于放空阀与消音器之间的部位还分接有与空压机进气端连通的补气支管，在补气支管与排气支管的连接处安装有三通换向阀，以控制空压机出气端的气体是通过排气支管直接排出还是通过补气支管回流至空压机进气端。本技术所述的主管道位于透平膨胀机增压端和第二冷却器的部位并联分接有回流管道，回流管道上安装有回流阀。本技术所述的主管道位于换热器出口处的部位安装有气体抽取阀，以检测气体的纯度。本技术具备的优势在于：1、在空压机的排气支管上增设三通换向阀和补气支管，通过三通换向阀的调节，根据空压机出气管道内的压力，适时改变排气支管和补气支管之间的“通路”/“闭路”状态，即，当空压机出气管道泄压至与其进气管道压力相当时，排气支管与补气支管连通，形成“通路”，空压机出气端的气体进入进气端，使空压机两端的压力平衡，保护了空压机内零部件，同时空压机的排气支管“闭路”，防止外界湿空气进入液化气体中，避免了现有技术中所需的加温吹扫工艺，大大降低了生产成本，提高了生产效率；2、布置一条换热回流管道，将一部分的产品气体再对另一部分的产品气体进行冷却，无需外接其他冷却介质，大大降低了液化工艺的生产成本，还大大提高了冷却效率，同时将交换热量后的冷却气体重新回流至空压机进行循环利用，节省了资源；3、本技术设计方案新颖，思路巧妙，利用较低的设备成本，大大降低了气体液化系统的生产成本，同时还提高了生产效率，具有良好的应用前景。附图说明图1为本技术结构示意图。图中：1-主管道，2-空压机，3-第一冷却器，4-单向阀，5-透平膨胀机，6-第二冷却器，7-换热器，8-换热回流管道，9-排气支管，10-放空阀，11-消音器，12-补气支管，13-三通换向阀，14-增压端，15-膨胀端，16-换热回流管道，17-回流阀，18-气体抽取阀。具体实施方式本实施例中，一种无需加温吹扫的气体液化系统，具有用于输送气体的主管道1，所述主管道1上沿进气方向依次安装有空压机2、第一冷却器3、单向阀4、透平膨胀机5、第二冷却器6、换热器7和换热回流管道8，所述换热回流管道8的进气端与主管道1连通，出气端穿过换热器7与空压机2的进气口连通，所述透平膨胀机5的增压端14与主管道1连通，膨胀端15与换热回流管道8连通；本实施例中，主管道1位于空压机2出气的一端分接有排气支管9，排气支管9上沿气体排出方向依次安装有放空阀10和消音器11，排气支道9位于放空阀10与消音器11之间的部位还分接有与空压机2进气端连通的补气支管12，在补气支管12与排气支管9的连接处安装有三通换向阀13，该三通换向阀13具有A、B、C三个通路，其中A与B连通时，补气支管12与排气支管9连通，空压机2出气端气体直接进入空压机1进气端；A与C连通时，补气支管12与排气支管9不连通，空压机2出气端气体直接通过排气支管9经过消音器11排放至外界空气中；本实施例中，主管道1位于透平膨胀机5增压端14和第二冷却器6的部位并联分接有回流管道16，回流管道16上安装有回流阀17；即当透平膨胀机5运行时，回流阀17为关闭状态，当透平膨胀机5停机时，回流阀17打开，回流管道16中气体进入透平膨胀机5的增压端14，以保持增压端14进气侧和出气侧之间的压力平衡，以防止增压端14因突然压力不平衡而造成损坏；本实施例中，主管道1位于换热器7出口处的部位安装有气体抽取阀18，以检测气体的纯度。本实施例中，气体液化系统的工作流程大致为：第一步：关闭放空阀10、回流阀17，打开单向阀4；第二步：打开空压机2和透平增压机5，气体从主管道1的进气端依次通过空压机2、第一冷却器3、透平增压机5增压端14、第二冷却器6和换热器7，并且经过气体抽取阀18检查合格后，最终形成产品气体；在本步骤中，液化气体经过换热器7后，会有一部分液化气体通过换热回流管道8进入透平膨胀机5的膨胀端15，并推定膨胀端15的叶片做功，进一步降低自身温度，降温后的液化气体沿着换热回流管道8重新进入换热器7中，并且与换热器7中主管道1内的“高温”液化气体进行热量交换，热量交换后，液化气体继续沿着换热回流管道8流入空压机2进气端的主管道1内，进行重新增压冷却的液化过程。本实施例中，以氮气液化系统为例，三通换向阀13的使用流程大致为：第一步：氮气液化系统关停时，空压机2停机，此时，空压机2进气端的压力大约为10KPa，出气端的压力大约为1000KPa,即1MPa；第二步：为保证空压机2的安全，此时需要对空压机2出气端泄压，即打开空压机2排气支管9上的放空阀10，同时调整三通换向阀13A与C通路连通，使排气支管9畅通，保证高压气体排出；第三步：由于步骤三中的放空阀10通常为空压机2自带，并且由液压装置推动其打开或关闭，当空压机2停机后，放空阀10无法通过手段对其关闭；空压机2的进气端和出气端具有压力表，当空压机2进气端和出气端的压力表数值相当时（即均为10KPa左右时），将三通换向阀13调整至A与B通路相通，与此同时A与C通路关闭，空压机2进气端与出气端气体互通并达到平衡，并实现氮气液化系统内的保压。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无需加温吹扫的气体液化系统，其特征在于：具有用于输送气体的主管道，所述主管道上沿进气方向依次安装有空压机、第一冷却器、单向阀、透平膨胀机、第二冷却器、换热器和换热回流管道，所述回流管道的进气端与主管道连通，出气端穿过换热器与空压机的进气口连通，所述透平膨胀机的增压端与主管道连通，膨胀端与换热回流管道连通；所述主管道位于空压机出气的一端分接有排气支管，排气支管上沿气体排出方向依次安装有放空阀和消音器，所述排气支管位于放空阀与消音器之间的部位还分接有与空压机进气端连通的补气支管，在补气支管与排气支管的连接处安装有三通换向阀，以控制空压机出气端的气体是通过排气支管直接排出还是通过补气支管回流至空压机进气端。

【技术特征摘要】
1.一种无需加温吹扫的气体液化系统，其特征在于：具有用于输送气体的主管道，所述主管道上沿进气方向依次安装有空压机、第一冷却器、单向阀、透平膨胀机、第二冷却器、换热器和换热回流管道，所述回流管道的进气端与主管道连通，出气端穿过换热器与空压机的进气口连通，所述透平膨胀机的增压端与主管道连通，膨胀端与换热回流管道连通；所述主管道位于空压机出气的一端分接有排气支管，排气支管上沿气体排出方向依次安装有放空阀和消音器，所述排气支管位于放空阀与消音器之间的部位还分接...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢强，姚细俊，刘维芳，
申请(专利权)人：湖北浠水蓝天联合气体有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42