【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制氧设备，更具体地，涉及一种变压吸附空气分离制取氧气的系统和方法。
技术介绍
1、变压吸附制氧技术是一种空气分离制取氧气的技术，主要是依靠制氧分子筛(变压吸附制氧设备的关键部件)在不同压力下对空气中各组份气体的吸附容量的不同来达到将各组分气体分离的目的。变压吸附制氧设备，广泛应用于化工、电子、医疗、冶金、环境治理等行业。
2、由于变压吸附制氧设备的关键部件分子筛是一种内部含有大量微孔的颗粒状物质(如球型)，因此怕油、水和粉尘。但是，现有技术中，出于成本和效益的考虑，一般都采用喷油螺杆式空压机作为变压吸附制氧设备的压缩空气源，空压机生产出的压缩空气内含有大量的油分和水分。由于变压吸附制氧设备使用的分子筛(沸石分子筛)对水有非常强的亲和力，而且分子筛吸水后在不加热的情况下很难再生出来，因此变压吸附制氧设备对压缩空气中的水含量要求非常严格，需要压缩空气的常压露点控制在-45℃以下，而通常情况下采用冷冻干燥机加吸附式干燥机组合来干燥压缩空气的方法。但是冷冻干燥机可靠性不高，而且对环境适应性不强，环境低温时容易冰堵，环境高温时容器跳机。同时吸附式干燥机必须要用一部分原料气来再生干燥塔中的干燥剂，再生气占到总气量的10％-15％，所以吸附式干燥的能耗比较高，而且干燥剂吸水后会放大量的热，使吸附式干燥机排出的气体温度较高，也因为如此才限制了其推广和使用。所以在空气压缩机后端设置前置冷却器，在吸附式干燥机后端设置中置冷却器即可基本解决上述问题，而且冷却器的可靠性非常高。
3、常规的变压吸附制氧设备的空气储罐
4、常规的变压吸附制氧设备的氧气流量一般采用定阀门开度，即采用手动节流阀控制氧气流量，其阀门开度调节好了就不会改变。但是设备后端的用氧气量往往很不规律，时大时小，所以一般采取的措施是配置比较大的容器进行缓冲，然后制氧设备根据容器的贮存情况开启或者关闭。由于阀门开度已经固定，随着后端容器的压力逐渐上升，导致阀门前后压差变小，随之氧气流量也会变下，严重时可以导致流量下降80％，这样制氧设备的使用效率非常低，能耗非常高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述常规的变压吸附制氧设备的不足，提供一种可靠性高且能耗低的空气分离制取氧气的系统和方法，采用压缩空气分级冷却技术、空气储罐间歇缓冲技术、尾气气控再生技术、分离塔背压技术、氧气恒压恒流技术、不合格氧气自动放空、氧气自动补偿技术，大幅提高了制氧设备的可靠性，同时大幅提高了制氧效率，降低压缩空气消耗，大幅缩短开机时间，开机时间有质的提高。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种低能耗的空气分离制取氧气的系统，包括空气压缩机、前置冷却器、气水分离器、预过滤器和精过滤器组成的压缩空气预处理组件。其中，空气压缩机出口通过管道与前置冷却器入口连接，前置冷却器出口通过管道与气水分离器入口连接，气水分离器出口与预过滤器入口连接，预过滤器出口与精过滤器入口连接。
3、进一步的，本系统还包括尾气回收吸附式干燥机，其包含净化进气管路、第一干燥塔、第二干燥塔、第一干燥出气管路、第二干燥出气管路、第一出气止回阀、第二出气止回阀、充压气控阀、第一吹扫气控阀、第二吹扫气控阀、净化出气管路、第一尾气出气管路、尾气节流阀、尾气孔板、充压孔板、第一干燥进气管路、第二干燥进气管路、第一干燥进气气控阀、第二干燥进气气控阀、第一干燥排空气控阀、第二干燥排空气控阀、排空管路、净化消声器。其中，净化进气管路分别与第一干燥进气气控阀、第二干燥进气气控阀连接，第一干燥进气管路分别与第一干燥进气气控阀、第一干燥排空气控阀、第一干燥塔底部连接，第二干燥进气管路分别与第二干燥进气气控阀、第二干燥排空气控阀、第二干燥塔底部连接，排空管路分别与第一干燥排空气控阀、第二干燥排空气控阀、净化消声器连接，第一干燥出气管路分别与第一干燥塔顶部、第一出气止回阀、充压气控阀、第一吹扫气控阀连接，第二干燥出气管路分别与第二干燥塔顶部、第二出气止回阀、充压孔板、第二吹扫气控阀连接，净化出气管路分别与第一出气止回阀、第二出气止回阀、中置冷却器连接，第一尾气出气管路分别与第一吹扫气控阀、第二吹扫气控阀、尾气节流阀、尾气孔板连接。
4、进一步的，本系统还包括净化空气管路、空气储罐气控阀、空气储罐、空气储罐止回阀。其中，空气储罐气控阀与空气储罐入口连接，空气储罐出口与空气储罐止回阀入口连接，净化空气管路分别与空气储罐气控阀、空气储罐止回阀出口连接，且净化空气管路另设一条与空气储罐并联短接管路。
5、进一步的，本系统还包括第一分离塔、第二分离塔、尾气进气管路、第一进气管路、第二进气管路、第一均压气控阀、第二均压气控阀、尾气回收气控阀、第一排空气控阀、第二排空气控阀、第三排空气控阀、第一进气气控阀、第二进气气控阀、进气节流阀、空气进气管路、第一均压管路、第二均压管路、汇总管路、消声器、第一塔顶孔板、第二塔顶孔板、第一出氧管路、第二出氧管路、第一出氧气控阀、第二出氧气控阀、再生孔板、出氧管路、再生管路球阀。其中，进气节流阀与空气进气管路连接，空气进气管路分别与第一进气气控阀、第二进气气控阀连接，第一进气管路分别与第一进气气控阀、第一排空气控阀、第一均压气控阀、第一分离塔底部连接，第二进气管路分别与第二进气气控阀、第二排空气控阀、第二均压气控阀、第二分离塔底部连接，汇总管路分别与尾气回收气控阀、第一排空气控阀、第二排空气控阀、第三排空气控阀连接，第二排空气控阀与排空管路、消声器连接，第一出氧管路分别与第一塔顶孔板、第二均压管路、再生管路球阀、第一出氧气控阀连接，第一塔顶孔板与第一分离塔顶部连接，第二出氧管路分别与第二塔顶孔板、第一均压管路、再生孔板、第二出氧气控阀连接，第二塔顶孔板与第二分离塔顶部连接，出氧管路分别与第一出氧气控阀、第二出氧气控阀连接。
6、进一步的，本系统还包括第二尾气出气管路、尾气回收罐、尾气进气管路、尾气节流阀、尾气孔板。其中，尾气回收罐入口与尾气进气管路连接，尾气回收罐出气与第二尾气出气管路连接，第二尾气出气管路与尾气孔板连接，尾气孔板与尾气节流阀连接。
7、进一步的，本系统还包括氧气缓冲罐、除异味过滤器、减压阀、流量计、流量调节阀、氧气分析仪、补偿气控阀、补偿止回阀、压力传感器、氧气止回阀、产气气控阀、氧气节流阀、放空消声器、放空气控阀、放空孔板、出氧节流阀、出氧止回阀。其中，氧气缓冲罐入口通过管道依次与出氧节流阀、出氧止回阀连接，氧气缓冲罐出口与除异味过滤器入口连接，除异味过滤器出口与减压阀入口连接，减压阀出口与流量计入口连接，减压阀出口与氧气分析仪连接，流量计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：包括空气压缩机(1)、前置冷却器(2)、气水分离器(3)、预过滤器(4)和精过滤器(5)组成的压缩空气预处理组件，其中，空气压缩机(1)出口通过管道与前置冷却器(2)入口连接，前置冷却器(2)出口通过管道与气水分离器(3)入口连接，气水分离器(3)出口与预过滤器(4)入口连接，预过滤器(4)出口与精过滤器(5)入口连接。
2.根据权利要求1所述的低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：所述系统还包括尾气回收吸附式干燥机，其包含净化进气管路(6)、第一干燥塔(7)、第二干燥塔(29)、第一干燥出气管路(8)、第二干燥出气管路(19)、第一出气止回阀(9)、第二出气止回阀(18)、充压气控阀(10)、第一吹扫气控阀(11)、第二吹扫气控阀(14)、净化出气管路(12)、第一尾气出气管路(13)、尾气节流阀(15)、尾气孔板(17)、充压孔板(16)、第一干燥进气管路(23)、第二干燥进气管路(30)、第一干燥进气气控阀(24)、第二干燥进气气控阀(27)、第一干燥排空气控阀(25)、第二干燥排空气控阀(28)、排空管
3.根据权利要求1所述的低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：所述系统还包括净化空气管路(32)、空气储罐气控阀(33)、空气储罐(34)、空气储罐止回阀(35)；其中，空气储罐气控阀(33)与空气储罐(34)入口连接；空气储罐(34)出口与空气储罐止回阀(35)入口连接，净化空气管路(32)分别与空气储罐气控阀(33)、空气储罐止回阀(35)出口连接，且净化空气管路(32)另设一条与空气储罐(34)并联短接管路。
4.根据权利要求1所述的低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：所述系统还包括第一分离塔(81)、第二分离塔(71)、尾气进气管路(36)、第一进气管路(37)、第二进气管路(51)、第一均压气控阀(38)、第二均压气控阀(50)、尾气回收气控阀(39)、第一排空气控阀(40)、第二排空气控阀(48)、第三排空气控阀(49)、第一进气气控阀(41)、第二进气气控阀(47)、进气节流阀(42)、空气进气管路(43)、第一均压管路(44)、第二均压管路(46)、汇总管路(45)、消声器(53)、第一塔顶孔板(80)、第二塔顶孔板(72)、第一出氧管路(79)、第二出氧管路(73)、第一出氧气控阀(77)、第二出氧气控阀(74)、再生孔板(75)、出氧管路(76)、再生管路球阀(78)；其中，进气节流阀(42)与空气进气管路(43)连接，空气进气管路(43)分别与第一进气气控阀(41)、第二进气气控阀(47)连接，第一进气管路(37)分别与第一进气气控阀(41)、第一排空气控阀(40)、第一均压气控阀(38)、第一分离塔(81)底部连接，第二进气管路(51)分别与第二进气气控阀(47)、第二排空气控阀(48)、第二均压气控阀(50)、第二分离塔(71)底部连接，汇总管路(45)分别与尾气回收气控阀(39)、第一排空气控阀(40)、第二排空气控阀(48)、第三排空气控阀(49)连接，第二排空气控阀(48)与排空管路(52)、消声器(53)连接，第一出氧管路(79)分别与第一塔顶孔板(80)、第二均压管路(46)、再生管路球阀(78)、第一出氧气控阀(77)连接，第一塔顶孔板(80)与第一分离塔(81)顶部连接，第二出氧管路(73)分别与第二塔顶孔板(72)、第一均压管路(44)、再生孔板(75)、第二出氧气控阀(74)连接，第二塔顶孔板(72)与第二分离塔(71)顶部连接，出氧管路(76)分别与第一出氧气控阀(77...
【技术特征摘要】
1.一种低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：包括空气压缩机(1)、前置冷却器(2)、气水分离器(3)、预过滤器(4)和精过滤器(5)组成的压缩空气预处理组件，其中，空气压缩机(1)出口通过管道与前置冷却器(2)入口连接，前置冷却器(2)出口通过管道与气水分离器(3)入口连接，气水分离器(3)出口与预过滤器(4)入口连接，预过滤器(4)出口与精过滤器(5)入口连接。
2.根据权利要求1所述的低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：所述系统还包括尾气回收吸附式干燥机，其包含净化进气管路(6)、第一干燥塔(7)、第二干燥塔(29)、第一干燥出气管路(8)、第二干燥出气管路(19)、第一出气止回阀(9)、第二出气止回阀(18)、充压气控阀(10)、第一吹扫气控阀(11)、第二吹扫气控阀(14)、净化出气管路(12)、第一尾气出气管路(13)、尾气节流阀(15)、尾气孔板(17)、充压孔板(16)、第一干燥进气管路(23)、第二干燥进气管路(30)、第一干燥进气气控阀(24)、第二干燥进气气控阀(27)、第一干燥排空气控阀(25)、第二干燥排空气控阀(28)、排空管路(26)、净化消声器(31)；其中，净化进气管路(6)分别与第一干燥进气气控阀(24)、第二干燥进气气控阀(27)连接，第一干燥进气管路(23)分别与第一干燥进气气控阀(24)、第一干燥排空气控阀(25)、第一干燥塔(7)底部连接，第二干燥进气管路(30)分别与第二干燥进气气控阀(27)、第二干燥排空气控阀(28)、第二干燥塔(29)底部连接，排空管路(26)分别与第一干燥排空气控阀(25)、第二干燥排空气控阀(28)、净化消声器(31)连接，第一干燥出气管路(8)分别与第一干燥塔(7)顶部、第一出气止回阀(9)、充压气控阀(10)、第一吹扫气控阀(11)连接，第二干燥出气管路(19)分别与第二干燥塔(29)顶部、第二出气止回阀(18)、充压孔板(16)、第二吹扫气控阀(14)连接，净化出气管路(12)分别与第一出气止回阀(9)、第二出气止回阀(18)、中置冷却器(20)连接，第一尾气出气管路(13)分别与第一吹扫气控阀(11)、第二吹扫气控阀(14)、尾气节流阀(15)、尾气孔板(17)连接。
3.根据权利要求1所述的低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：所述系统还包括净化空气管路(32)、空气储罐气控阀(33)、空气储罐(34)、空气储罐止回阀(35)；其中，空气储罐气控阀(33)与空气储罐(34)入口连接；空气储罐(34)出口与空气储罐止回阀(35)入口连接，净化空气管路(32)分别与空气储罐气控阀(33)、空气储罐止回阀(35)出口连接，且净化空气管路(32)另设一条与空气储罐(34)并联短接管路。
4.根据权利要求1所述的低能耗的空气分离制取氧气的系统，其特征在于：所述系统还包括第一分离塔(81)、第二分离塔(71)、尾气进气管路(36)、第一进气管路(37)、第二进气管路(51)、第一均压气控阀(38)、第二均压气控阀(50)、尾气回收气控阀(39)、第一排空气控阀(40)、第二排空气控阀(48)、第三排空气控阀(49)、第一进气气控阀(41)、第二进气气控阀(47)、进气节流阀(42)、空气进气管路(43)、第一均压管路(44)、第二均压管路(46)、汇总管路(45)、消声器(53)、第一塔顶孔板(8...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，江昱，
申请(专利权)人：武汉恒业通气体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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