一种制氧系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种制氧系统，包括依次连接的空压机、吸干机、干罐和制氧机，吸干机中两个吸附塔的出气端分别通过单向流通组件与制氧机中进气控制组件的尾气排放口相连，单向流通组件使气体仅向两个吸附塔单向流通，吸干机中两个吸附塔的出气端之间连接有可控制通断的通气组件，制氧机中进气控制组件的尾气排放口连接有可控制通断的排气组件。本实用新型专利技术具有能耗低、结构简单、成本低、易于实施和推广应用、可避免影响制氧机本身再生等优点。可避免影响制氧机本身再生等优点。可避免影响制氧机本身再生等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种制氧系统


[0001]本技术涉及压缩空气净化设备
，具体涉及一种制氧系统。

技术介绍

[0002]在压缩空气净化领域，由于其特殊进气要求，往往需要进气和排放的换向功能。例如，图1所示的即为现有制氧机所采用的典型变压吸附制氧气路系统，该变压吸附制氧气路系统的工作过程及原理是，第一电磁阀1和第四电磁阀4相互配合形成第一气路回路，第二电磁阀2和第三电磁阀3相互配合形成第二气路回路，第一吸附塔100工作时，第二电磁阀2和第三电磁阀3关闭，第一电磁阀1和第四电磁阀4开启，气源通过第一电磁阀1进入第一吸附塔100中，第一吸附塔100中填充有吸附剂，经过净化后的气体大部分进入下游提供给用气设备，少部分(约16％～20％)通过节流阀7(通过节流阀7后的气体压力约等于大气压力)进入到第二吸附塔200中反吹(或解析、再生)上个周期被截留在吸附剂中的杂质气体，反吹气通过第二吸附塔200后，经第四电磁阀4将尾气排空；第二吸附塔200工作时，第一电磁阀1和第四电磁阀4关闭，第二电磁阀2和第三电磁阀3开启，气源通过第二电磁阀2进入第二吸附塔200中，第二吸附塔200中填充有吸附剂，经过净化后的气体大部分进入下游提供给用气设备，少部分(约16％～20％)通过节流阀7(通过节流阀7后的气体压力约等于大气压力)进入到第一吸附塔100中反吹(或解析、再生)上个周期被截留在吸附剂中的杂质气体，反吹气通过第一吸附塔100后，经第三电磁阀3将尾气排空。上述第一气路回路和第二气路回路交替工作，从而使气源交替通过第一吸附塔100和第二吸附塔200进行净化，同时在一个吸附塔工作时另一个吸附塔通入反吹气进行吸附剂再生。
[0003]为避免压力突变对下游用气设备的影响，以及减缓第一吸附塔100和第二吸附塔200内吸附剂因压力突变而产生粉化现象，进气在第一吸附塔100和第二吸附塔200切换前会增加一个均压阶段，同时为提高制氧回收效率，降低能耗，采用顶
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底均压方式(气体从吸附塔顶部进入，使吸附塔内逐渐建立压力，完成均压)：如在上述第二吸附塔200内的吸附剂充分再生后，提前关闭第四电磁阀4，使第二吸附塔200内压力由常压逐渐升高到工作压力后，再关闭第一电磁阀1，同时开启电第二磁阀2和第三电磁阀3。
[0004]现有常用的制氧系统如图2所示，包括依次连接的空压机101、冷干机102、干罐103和制氧机104，制氧机104的结构原理前述的变压吸附制氧气路系统，其制氧工艺流程时：空压机101产生的压缩气体通过冷干机102处理后(露点+3℃～+5℃。注：露点是评判含水量多少指标，露点越低，含水量越少)，去除空气中水分，得到较为清洁干燥的压缩空气，进入制氧机104的气源越清洁，成品氧气浓度越容易保障，同时产气越稳定，制氧机104所使用的吸附剂使用周期越长。冷干机102由于制造工艺简单，成本低廉，被广泛应用于空气预处理工艺当中，目前国占据国内大部分空气处理市场。
[0005]随着对制氧机分子筛特性的了解，发现空气的洁净度对后续制氧纯度以及稳定性有着至关重要的作用，于是将原有空气处理单元冷干机102进一步换成了处理效果更好的吸干机105(露点可以达到
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40℃一下)，如图3所示。事实证明将吸干机105引入到制氧工艺
后，制氧机104出口氧气浓度更快达到要求的标准，且分子筛寿命大幅度提高。但是，由于吸干机103制造原理依然是变压吸附，吸干机105为了维持稳定工作需要消耗自身出气口16％
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20％干燥的压缩空气作为再生气体(这种再生气来源于自身出气口的再生方式，称之为“自再生”方式)，所以要满足原有的氧气产量，需要增大空压机101产气量，从结果来看，吸干机105自再生制氧工艺流程会增加单位氧气产量的能耗。
[0006]从制氧机104的尾气组成来看，制氧机104的尾气虽然为氮气和氧气的混合气体(富氮气体)，但本身为露点较低的干燥气体，且总排放的气量比起吸干机105再生所要的气体量要多，也就说制氧机104排放的尾气无论干燥度还是气量都能满足吸干机105再生气的要求。基于此，如图4所示，有现有技术在制氧系统中增加一个缓冲罐106，将制氧机104的尾气排放口通过带有第一单向阀107的管路连接至缓冲罐106，再将吸干机105中第一吸附塔100和第二吸附塔200的出气端分别通过第二单向阀108连接至该缓冲罐106，同时将吸干机105中第一吸附塔100和第二吸附塔200的出气端连接的节流阀5替换为第一通断控制阀109，以及在制氧机104的尾气排放口连接一个带有第二通断控制阀110的管路。
[0007]通过对制氧系统做上述调整改动，使得在制氧机104的第二吸附塔200均压结束时，可先打开制氧机104的第二电磁阀2和第三电磁阀3，使第一吸附塔100中一部分富氮气体进入缓冲罐106，几秒钟之后再打开第二通断控制阀110，这样第一吸附塔100中其余的富氮气体通过制氧机104的第三电磁阀3和第二通断控制阀110排空，使第一吸附塔100迅速泄压，最短时间达到压力最低点，进入最佳再生工况，直到进入下一个均压状态后再关闭制氧机104的第三电磁阀3和第二通断控制阀110。
[0008]由于吸干机105中第一吸附塔100和第二吸附塔200分别通过第二单向阀108与缓冲罐106连接，缓冲罐106中富氮气体会推开其中压力较低的第二单向阀108，进入再生腔体，对吸附剂进行解析。而吸干机中第一通断控制阀109是作为均压阀来使用，只有处在均压状态时，第一通断控制阀109才开启，将来自于工作腔的气体输入再生腔，将再生腔压力从0增加到工作压力，达到均压的目的。
[0009]制氧机104的第三电磁阀3和第二通断控制阀110开启的间隔时间决定了进入缓冲罐106中的富氮气体的量，PSA原理要求再生腔的压力越低越好，所以要求原工作腔切换为再生腔后，压力要迅速降低，又因为缓冲罐106是密闭容器，在第二通断控制阀110开启前原再生腔压力降低速度会随时间增加而减缓，所以缓冲罐106进气时间不能太长，进入缓冲罐106的富氮气量究竟多少合适，既能够保证吸干机105的反吹气量，又不至影响制氧机104本身的再生，这需要理论计算与实际测试才能确定。
[0010]由上述分析可以看出制氧机104均压后尾气排放其实分为了两步，即第一步是先将一部分尾气存放到缓冲罐106中，第二步是将其余尾气通过第二通断控制阀110排空。
[0011]与吸干机105自再生制氧工艺相比较，该工艺可以利用制氧机104的尾气对吸干机105进行再生，大大降低了吸干机耗气量，有效降低了氧气产量单位能耗。其中缓冲罐106的存在，将吸干机105及制氧机104“有机”地分割开来，可以使二者PSA动作互不影响。
[0012]然而，来自制氧机104的富氮尾气只是参与了吸干机105的再生，并未参与吸干机105的均压，制氧机104进气切换后从待再生腔所排空的气体依然是来自于制氧机104出口的干燥气体，也就是说该工艺依然会消耗吸干机105出口的干燥气体。由此可以看出制氧机104的高压富本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制氧系统，包括依次连接的空压机(1)、吸干机(2)、干罐(3)和制氧机(4)，所述吸干机(2)和制氧机(4)均包括两个吸附塔(101)，两个吸附塔(101)的进气端(1011)通过进气控制组件(102)与干罐(3)相连，两个吸附塔(101)的出气端(1012)连接有排气控制组件(103)，其特征在于：所述吸干机(2)中两个吸附塔(101)的出气端(1012)分别通过单向流通组件与制氧机(4)中进气控制组件(102)的尾气排放口(1021)相连，所述单向流通组件使气体仅向两个吸附塔(101)单向流通，所述吸干机(2)中两个吸附塔(101)的出气端(1012)之间连接有可控制通断的通气组件，所述制氧机(4)中进气控制组件(102)的尾气排放口(1021)连接有可控制通断的排气组件。2.根据权利要求1所述的制氧系统，其特征在于：所述单向流通组件包括第一管路(201)，所述第一管路(201)的一端连接制氧机(4)的尾气排放口(1021)，所述吸干机(2)中两个吸附塔(101)的出气端(1012)分别通过一个第一单向阀(301)与所述第一管路(201)的另一端连接。3.根据权利要求1所述的制氧系统，其特征在于：所述通气组件包括第二管路(202)，所述吸干机(2)中两个吸附塔(101)的出气端(1012)通过所述第二管路(202)相连，所述第二管路(202)上设有第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海锋，黄刚，王亮亮，
申请(专利权)人：湖南卓誉科技有限公司，
类型：新型
国别省市：