一种空气分离设备的废气混合排放的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空气分离设备的废气混合排放装置与方法，该装置包含设置有废气混合排放筒的第一排放塔，废气混合排放筒安装于第一排放塔的排放口处；第二排放塔用以排放氧气或其它废气，其排放口二通过排放管道与废气混合排放筒相连，使第二排放塔排放气与第一排放塔排放气充分混合，形成混合排放气，该混合排放气中的氧气浓度低于第二排放塔排放气中的氧气浓度。本发明专利技术的废气混合排放装置及相应排放方法降低了氧气排放工况时形成富氧区域的风险，且简单易操作，成本较低，可确保空气分离设备产生的废气安全排放。

Apparatus and method for mixed emission of exhaust gas from air separation equipment

The present invention discloses the exhaust gas emission device and method for air separation device, the device is provided with a first discharge tower contains the exhaust gas discharge tube, gas discharge tube installed in the first hybrid emission tower outlet; second the exhaust tower in order to discharge oxygen or other waste gas, the discharge port two through the drain pipe with the exhaust gas discharge tube is connected to the exhaust tower second discharging and the first exhaust gas emission tower is fully mixed, the formation of mixed exhaust gas, the oxygen concentration in the gas mixture of exhaust emissions below second oxygen concentration in the exhaust tower. The exhaust gas discharge device of the invention and the corresponding discharge method reduces the formation of oxygen enriched region risk emission mode, and simple operation, low cost, can ensure the safety of exhaust gas emissions from air separation equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种空气分离设备的废气混合排放的装置与方法
本专利技术涉及化工与废气排放安全领域，具体涉及一种空气分离设备的废气混合排放装置与相应的废气混合排放的方法。
技术介绍
氧气是一种氧化性气体，可以急剧加速燃烧或发生爆炸，与可燃物或还原性物质接触，有引起火灾爆炸的危险。在正常的空气中非可燃的材料（包括防火材料），在富氧环境里也可能剧烈燃烧。基于烃类（碳氢化合物）的物质，如油、油脂等在富氧环境中特别危险，可与氧发生剧烈反应导致起火或爆炸。容器遇火或高温加热，可能有开裂和爆炸的危险，发生火灾或爆炸的风险随着空气中氧气浓度的增加而增加。因此，氧富集的地区是非常危险的。空气中正常的氧气浓度是20.95%（体积），氧气浓度大于23.5%（体积）即为富氧环境。在大型空气分离设备运行期间，可能会有大量的氧气（排放量大于60000-120000Nm3/h）排放到大气/环境中的情况，扩散模拟计算表明，氧气排放形成的危险区域范围很大，因此大型空气分离设备对排放氧气的高度和位置都有一定要求。大型空气分离制氧设备一般会产生含氮量较高的气体并直接排放到大气中，氮水塔可以利用这些气体与热水进行热交换，来生产冷冻水。在空气分离设备运行时，氮水塔会持续工作。此外，来自空气分离设备的不合格产品，包括氧气，及在下游客户短时间不用气时的合格的氧气产品，将通过排放塔排入大气。为了让排放装置更紧凑并简化结构，可将排放塔与氮水塔相邻排布一体化建造。如图1所示，是现有技术中一种排放来自空气分离设备的废气的装置，包括氮水塔1’，排放塔2’，以及两者之间隔墙3’。在氮水塔1’中，污氮气或氮气通常通过垂直的通道向上流动至排放室13’，在排放室13’顶部的排放口14’用来将湿污氮气排放入大气中。从氮水塔1’中排放的湿污氮气通常是连续排放的。在排放塔2’底部包括数根废气排放管道，例如空气管21’，氮气管22’，氧气管23’；在排放塔2’顶部还包括废气排放口24’。由于在空气分离设备运行的不同阶段和不同工况下中排放的气体成分是变化的，所以有可能是单一废气从排放塔2’中排放。因此排放塔2’的设计必须考虑多种工况和弹性，使其能够同时满足多种气体以最大流量排放。如果只有单一的气体排放，其排放流速一般会比较低，在这种情况下如果该气体是氧气会产生排放危险。因为氧气比空气重，在氧气离开排放塔后，低流速将导致短距离内有下沉至地面的趋势，同时在特定的天气条件下（例如无风天气），排放危险区域（氧气浓度≥25vol.%的区域）的范围很大，考虑到氧气的物理化学性质，在这种浓度下将是有危险的。美国专利（US6733003B2，2004年）公开了一种空气分离设备的排放装置，如图2所示是装置的垂直方向的截面示意图。排放塔2’内置了一组排放筒25’，其顶部与开在隔墙3’上的湿氮气排放口15’几乎相平。排放筒25’的作用一方面使所有输入的气体能够完全排放，另一方面能保证在排放塔2’的排放口24’，即使只有单一氧气输入的情况下，排放速率也不小于7m/s。但是因为排放塔2’的排放口24’的横截面积约为单一氮水塔的排放口的60%-80%，同时形成了弯道，这种设计将导致氮气通过排放装置时产生较高的阻力。美国专利（US6733003B2，2004年）还公开了上述的装置的另一种变体。如图3所示是装置的垂直方向的截面示意图。氮水塔1’的上层排放室13’与排放塔2’通过安装在隔离墙上的排放口15’相连，气体从排放塔2’通过安装在隔离墙上的排放口15’输入排放室13’，在排放室13’中所有废气通过氮水塔1’的排放口14’排放到大气中。与上端所述的优先的装置相比，这种变体的稀释效果较差。同时这种变体的设计将可能导致氮水塔内的流体扰动。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供种空气分离设备的废气混合排放装置，以及相应的废气混合排放方法，能够降低空气分离设备氧气排放的风险，且不对其他设备内部造成扰动。本专利技术所采用的技术方案是：一种空气分离设备的废气混合排放装置，该装置包括设置有外置的废气混合排放筒的第一排放塔，用以排放包含有氧气或任意其他废气的第二排放塔，以及排放管道，所述的第一排放塔上设有排放口一，所述的第二排放塔设有排放口二，所述的废气混合排放筒设置于所述的第一排放塔的排放口一处，所述的第二排放塔的排放口二通过所述的排放管道与所述的废气混合排放筒相连，第二排放塔排放气与第一排放塔排放气在废气混合排放筒中充分混合后形成混合排放气排放，该混合排放气中的氧气浓度低于第二排放塔排放气中的氧气浓度。其中，所述的废气混合排放筒上设有排放口三。优选地，所述的第一排放塔排放气易与氧气混合，且第一排放塔排放气中的氧气浓度比所述的第二排放塔排放气中的氧气浓度低。优选地，所述的排放管道与所述的第二排放塔的排放口二的水平夹角α大于0°，小于等于60°。优选地，所述的排放管道与所述的第二排放塔的排放口二的水平夹角α优选为30-45°。优选地，所述的废气混合排放筒的排放口三的上端面与所述的排放管道和所述的废气混合排放筒的外墙壁上的连接处的上端点的距离为L，该距离L与所述的废气混合排放的筒截面参数D和所述的水平夹角α的关系为：L≥1.2D*tanα。优选地，所述的废气混合排放筒的横截面积小于或等于所述的第一排放塔的排放口一的横截面积。优选地，所述的废气混合排放筒的形状为长方体或圆柱体。优选地，所述的第一排放塔与所述的第二排放塔共用一面隔墙，并且所述的第二排放塔的排放口二与所述的废气混合排放筒仅通过所述的排放管道相连。优选地，所述的第二排放塔内置有消音器。优选地，所述的第一排放塔的底部设置有干燥的第一排放塔排放气的进气管，上部设置有热水进水管道，在所述的热水进水管道的上方有与水进行换热后排放第一排放塔排放气的排放口，该排放口通向外置的废气混合排放筒。优选地，在所述的第二排放塔的底部至少装有一根氧气排放管或任意其他废气排放管，其排放来自所述的空气分离设备的气体。本专利技术还提供了一种使用所述的废气混合排放装置进行废气混合排放的方法，包括：a）将输入到所述的第二排放塔中的包含有氧气或任意其他废气的第二排放塔排放气通过所述的排放管道进入到所述的废气混合排放筒中；b）所述的第一排放塔排放气从第一排放塔的底部进入，然后通过第一排放塔的排放口一进入所述的废气混合排放筒；c）在所述的废气混合排放筒中，所述的第一排放塔排放气与通过所述的排放管道进入的所述的第二排放塔排放气充分混合，形成混合排放气，混合排放气中的氧气浓度低于第二排放塔排放气中的氧气浓度，该混合排放气排放进入大气中。本专利技术具有如下优点：1、本专利技术中的废气混合排放装置能够通过预埋钢筋非常容易地安装在现有的第一排放塔上。2、即使第二排放塔排放气是单一氧气，在与第一排放塔的排放气混合后，混合排放气中的氧气浓度也能降低，本专利技术的排放装置的危险浓度区域半径（氧气浓度大于25vol.%）将大大缩小。3、将氧气从第二排放塔中输入到外置的废气混合排放筒中，而不是直接输送到第一排放塔中的排放室，能够减少对第一排放塔内部的扰动。第二排放塔排放废气时不会影响第一排放塔的正常运行。4、此外，现有技术中在第一排放塔的原有排放室下方常设有除雾器，除雾器上经常会有残留油，当氧气从第二排放塔中直接输送进第一排放塔的排放室时，残留油有可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气分离设备的废气混合排放装置，该装置包括：设置有外置的废气混合排放筒的第一排放塔，用以排放包含有氧气或任意其他废气的第二排放塔，以及排放管道，所述的第一排放塔上设有排放口一，所述的第二排放塔设有排放口二，其特征在于，所述的废气混合排放筒设置于第一排放塔的排放口一处，所述的第二排放塔的排放口二通过所述的排放管道与所述的废气混合排放筒相连；所述的废气混合排放筒上设有排放口三；第二排放塔排放气与第一排放塔排放气在废气混合排放筒中充分混合后形成混合排放气排放，该混合排放气中的氧气浓度低于第二排放塔排放气中的氧气浓度。

【技术特征摘要】
1.一种空气分离设备的废气混合排放装置，该装置包括：设置有外置的废气混合排放筒的第一排放塔，用以排放包含有氧气或任意其他废气的第二排放塔，以及排放管道，所述的第一排放塔上设有排放口一，所述的第二排放塔设有排放口二，其特征在于，所述的废气混合排放筒设置于第一排放塔的排放口一处，所述的第二排放塔的排放口二通过所述的排放管道与所述的废气混合排放筒相连；所述的废气混合排放筒上设有排放口三；第二排放塔排放气与第一排放塔排放气在废气混合排放筒中充分混合后形成混合排放气排放，该混合排放气中的氧气浓度低于第二排放塔排放气中的氧气浓度。2.如权利要求1所述的废气混合排放装置，其特征在于，所述的第一排放塔排放气易与氧气混合，且第一排放塔排放气中的氧气浓度比所述的第二排放塔排放气中的氧气浓度低。3.如权利要求1或2所述的废气混合排放装置，其特征在于，所述的排放管道与所述的第二排放塔的排放口二的水平夹角α大于0°，小于等于60°。4.如权利要求3所述的废气混合排放装置，其特征在于，所述的排放管道与所述的第二排放塔的排放口二的水平夹角α为30-45°。5.如权利要求3所述的废气混合排放装置，其特征在于，所述的废气混合排放筒的排放口三的上端面与所述的排放管道和废气混合排放筒的外墙壁的连接处的上端点的距离为L，该距离L与所述的废气混合排放筒的截面参数D和所述的水平夹角α的关系为：L≥1.2D*tanα。6.如权利要求1或2所述的废气混合排放装置，其特征在于，所述的废气混合排放筒的横截面积小于或等于所述的第一排放塔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海大，李志强，陈韧，黄培，丁佳，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR