【技术实现步骤摘要】
本技术涉及高炉配套空分设备领域，具体涉及一种高炉富氧气源的精馏装置。
技术介绍
1、在空分装置的工艺流程中，原料空气经过一系列的过滤、压缩、预冷、净化、增压、膨胀和换热等操作环节后，进入下塔。空气经下塔初步精馏后，在下塔底部获得富氧液空，在下塔顶部获得纯液氮，并经由过冷器过冷后节流进入上塔；经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入主换热器，复热后作为气氧产品出冷箱。部分液氧直接出冷箱作为液氧产品进入液氧储槽；从上塔顶部抽取液氮产品，进入液氮储槽。
2、高炉供气是在燃烧基础理论下进行的，即燃料燃烧是燃料与助燃剂在一定条件下发生放热和发光的剧烈氧化反应。通常的燃料燃烧都以空气作为助燃剂，而空气中参与燃烧反应的氧气含量仅为21%，不参与燃烧反应的氮气含量却高达79%，这些氮气吸收了大量的燃烧反应热，最终随烟气排入大气中，造成了很大的能源浪费。富氧燃烧就是助燃剂中的氧含量大于21%的燃料的燃烧。这种燃烧方式提高了助燃剂中的有用氧含量，降低了助燃剂中的无用成分氮气含量，对于稳定燃烧过程，提高燃烧效率，改善炉内传热具有积极意义。
3、对于现有技术中，供给与高炉富氧气的来源可以利用成品氧气作为气源，也可以从经典氧氮精馏系统中的上塔抽取出氧含量大于40%的污氮气作为富氧气源。从具体实施价值来说，从冷箱输送的大于40%氧含量的污氮气利用完所携带的冷量后，作为富氧气经济性是更为优异的，其表现为，由于在经典氮氧精馏系统中的污氮气中是含有各种杂质的氮含量大于90%的废气，常作为脱附气或者利用完经典氮氧精馏系统
4、在氮氧精馏系统的压缩流程中，压缩机组、透平膨胀机、液氧泵的能耗占总耗能的97%，如若氮氧精馏系统中的原料，即压缩空气需要较低的温度需要进入透平膨胀机之前的压缩空气压力足够高并且需要透平膨胀机维持在一定转速从而使得进入透平膨胀机的高压力的压缩空气能够获取强制膨胀后降温的工作环境。由于高炉配套的空分系统需要配合高炉的工作而进行配合供应富氧气源，由于高炉的转炉需要，高炉工作是间歇式的，在高炉需求富氧气的工况下，突然增加富氧气源的供应量需要获取经透平膨胀机膨胀做功后温度足够低的压缩空气作为原料从而增加氮氧精馏系统的负荷，在该阶段中耗能是比较巨大的。存在既能满足高炉生产即时需求量而又需要降低相应的系统提升过程中的能量消耗的改进空间，从而降低企业额外的能量成本消耗。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本技术提供一种能够满足高炉生产对富氧气源的需求量而且能够降低空分系统能量额外消耗的高炉富氧气源的精馏装置，用于克服现有技术中缺陷。
2、本技术采用的技术方案为：一种高炉富氧气源的精馏装置，包括用于气体交换的主换热器、空气输送总管和精馏塔，所述的精馏塔从上至下依次包括上塔、主冷凝蒸发器和下塔，主冷凝蒸发器上设置有第一液氧输送管，所述的上塔上设置有富氧气源输送管，空气输送总管和上塔之间设置有第一空气输送支管，空气输送总管和下塔之间设置有第二空气输送支管，第一空气输送支管沿着靠近上塔至远离上塔的方向依次设置有换热器的热源通道、透平膨胀机和第一调节阀，第二空气输送支管上设置有第二调节阀，第一液氧输送管的出口端和换热器冷源通道的入口端相连通，换热器冷源通道的出口端上依次连通有分离罐输送管和气液分离罐，气液分离罐的底部上连通有第二液氧输送管，富氧气源输送管和气液分离罐之间通过气相输送管相连通，气相输送管上设置有节流阀。
3、优选的，所述的下塔顶部和主冷凝蒸发器热源通道的进口端之间通过高压氮气输送管相连通，主冷凝蒸发器热源通道的出口端上设置有液氮输送总管，液氮输送总管沿着靠近主冷凝蒸发器至远离主冷凝蒸发器的方向依次设置有液氮输送支管的进口端、液氮回流管的进口端、第三调节阀和第一过冷器的热源通道，液氮输送支管的出口端和下塔相连通，液氮回流管的出口端和上塔相连通，高压氮气输送管、液氮输送支管和液氮回流管上均分别设置有第四调节阀，第一过冷器的冷源通道和上塔上设置有成品氮气输送管。
4、优选的，所述的分离罐输送管上设置有温度传感器，第一液氧输送管上设置有第五调节阀、液氧输送泵和液体流量传感器。
5、优选的，所述的富氧气源输送管和第二液氧输送管上设置有第二过冷器，第二过冷器和气液分离罐之间的第二液氧输送管上设置有第六调节阀。
6、优选的，所述的下塔底部和气液分离罐上均分别设置有液位传感器。
7、优选的，所述的下塔和上塔之间设置有富氧液空输送管，富氧液空输送管上设置有第七调节阀，富氧液空输送管和成品氮气输送管之间设置有第三过冷器。
8、优选的，所述的成品氮气输送管和富氧气源输送管上均分别设置有在线色谱仪。
9、本技术有益效果是：首先，本技术实现了利用氮氧精馏系统中向外输送的成品液氧结合作为高炉富氧气源的35%至45%氧含量的污氮气合并后形成最终的富氧气进而满足高炉生产对富氧气源的要求；并且在精馏阶段由于成品液氧作为进入上塔压缩空气的冷源，进一步的降低了进入上塔压缩空气的温度降低了精馏难度，在高炉开车阶段中需求富氧气量增大的过程中，通过增加相应的压缩机组更容易增加整体氮氧精馏系统负荷；在低负荷过程中利用过度生产的液氧作为冷源也便于降低氮氧精馏系统的能量消耗，从而降低压缩机组的负荷后也可以获得相对温度较低的原料空气，从而实现了从而降低企业额外的能量成本消耗。
10、其次，本技术所述的分离罐输送管上设置有温度传感器，第一液氧输送管上设置有第五调节阀、液氧输送泵和液体流量传感器。调整第五调节阀便于调整通过分离罐输送管的流量，安装液体流量传感器便于反馈通过分离罐输送管输送的流量。
11、最后，本技术所述的下塔底部和气液分离罐上均分别设置有液位传感器；安装液位传感器便于反馈液位参数。
12、本技术具有结构简单，操作方便，设计巧妙，大大提高了工作效率，具有很好的社会和经济效益，是易于推广使用的产品。
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1.一种高炉富氧气源的精馏装置，包括用于气体交换的主换热器（1）、空气输送总管（2）和精馏塔，所述的精馏塔从上至下依次包括上塔（3）、主冷凝蒸发器（4）和下塔（5），主冷凝蒸发器（4）上设置有第一液氧输送管（6），其特征在于：所述的上塔（3）上设置有富氧气源输送管（7），空气输送总管（2）和上塔（3）之间设置有第一空气输送支管（8），空气输送总管（2）和下塔（5）之间设置有第二空气输送支管（9），第一空气输送支管（8）沿着靠近上塔（3）至远离上塔（3）的方向依次设置有换热器（10）的热源通道、透平膨胀机（11）和第一调节阀（12），第二空气输送支管（9）上设置有第二调节阀（13），第一液氧输送管（6）的出口端和换热器（10）冷源通道的入口端相连通，换热器（10）冷源通道的出口端上依次连通有分离罐输送管（14）和气液分离罐（15），气液分离罐（15）的底部上连通有第二液氧输送管（16），富氧气源输送管（7）和气液分离罐（15）之间通过气相输送管（17）相连通，气相输送管（17）上设置有节流阀（18）。
2.根据权利要求1所述的高炉富氧气源的精馏装置，其特征在于：所述的下
3.根据权利要求1所述的高炉富氧气源的精馏装置，其特征在于：所述的分离罐输送管（14）上设置有温度传感器（27），第一液氧输送管（6）上设置有第五调节阀（28）、液氧输送泵（29）和液体流量传感器（30）。
4.根据权利要求1所述的高炉富氧气源的精馏装置，其特征在于：所述的富氧气源输送管（7）和第二液氧输送管（16）上设置有第二过冷器（31），第二过冷器（31）和气液分离罐（15）之间的第二液氧输送管（16）上设置有第六调节阀（32）。
5.根据权利要求1所述的高炉富氧气源的精馏装置，其特征在于：所述的下塔（5）底部和气液分离罐（15）上均分别设置有液位传感器（33）。
6.根据权利要求2所述的高炉富氧气源的精馏装置，其特征在于：所述的下塔（5）和上塔（3）之间设置有富氧液空输送管（34），富氧液空输送管（34）上设置有第七调节阀（35），富氧液空输送管（34）和成品氮气输送管（26）之间设置有第三过冷器（36）。
7.根据权利要求2所述的高炉富氧气源的精馏装置，其特征在于：所述的成品氮气输送管（26）和富氧气源输送管（7）上均分别设置有在线色谱仪（38）。
...【技术特征摘要】
1.一种高炉富氧气源的精馏装置，包括用于气体交换的主换热器（1）、空气输送总管（2）和精馏塔，所述的精馏塔从上至下依次包括上塔（3）、主冷凝蒸发器（4）和下塔（5），主冷凝蒸发器（4）上设置有第一液氧输送管（6），其特征在于：所述的上塔（3）上设置有富氧气源输送管（7），空气输送总管（2）和上塔（3）之间设置有第一空气输送支管（8），空气输送总管（2）和下塔（5）之间设置有第二空气输送支管（9），第一空气输送支管（8）沿着靠近上塔（3）至远离上塔（3）的方向依次设置有换热器（10）的热源通道、透平膨胀机（11）和第一调节阀（12），第二空气输送支管（9）上设置有第二调节阀（13），第一液氧输送管（6）的出口端和换热器（10）冷源通道的入口端相连通，换热器（10）冷源通道的出口端上依次连通有分离罐输送管（14）和气液分离罐（15），气液分离罐（15）的底部上连通有第二液氧输送管（16），富氧气源输送管（7）和气液分离罐（15）之间通过气相输送管（17）相连通，气相输送管（17）上设置有节流阀（18）。
2.根据权利要求1所述的高炉富氧气源的精馏装置，其特征在于：所述的下塔（5）顶部和主冷凝蒸发器（4）热源通道的进口端之间通过高压氮气输送管（19）相连通，主冷凝蒸发器（4）热源通道的出口端上设置有液氮输送总管（20），液氮输送总管（20）沿着靠近主冷凝蒸发器（4）至远离主冷凝蒸发器（4）的方向依次设置有液氮输送支管（21）的进口端、液氮回流管（22）的进口端、第三调节阀（23）和第一过冷器...
【专利技术属性】
技术研发人员：李震，孔令卓，
申请(专利权)人：开封开兴合同能源管理有限公司，
类型：新型
国别省市：
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