CN102322727A - 空气能空气液化分离装置 - Google Patents

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Abstract

一种新能源空气能空气液化分离装置包括两部分，第一部分空气液化分离装置与目前通常的装置相同；第二部分空气能动力装置主要包括增压泵、膨胀发动机、节流阀等，增压泵进口工质来自分馏系统的液氮或液空，液态工质经过空气液化分离装置的进气换热器输冷吸热为高压超临界流体后再进入膨胀发动机膨胀做功降温降压，再经节流制冷后回到分馏系统，形成循环。空气能空气液化分离装置能通过空气能动力装置获得额外的动力和冷量来大幅度降低空气液化分离系统的能耗。膨胀机动力还可以用来发电，发电电力除自用外上传电网。

Description

空气能空气液化分离装置
技术领域
本发明涉及一种空气液化分离装置，尤其是一种空气能空气液化分离装置。
背景技术
目前，公知的空气液化分离装置通常采用压缩常温空气后再膨胀节流制冷使部分空气液化来进行精馏以达到分离空气中的氧、氮、氩等组分的目的。主要流程为空气压缩-预冷-主冷-膨胀节流-精馏-复热，不同的工艺过程稍有差异，但其基本原理都是依靠消耗空气压缩机的能量来压缩常温空气再膨胀节流做功降温降压来获得冷量以使部分空气液化。现有的空气液化分离装置普遍能耗高。
发明内容
为了克服现有的空气液化分离装置能耗高的不足, 本发明提供一种空气能空气液化分离装置，该空气能空气液化分离装置的空气能动力装置能输出冷量给空气液化分离装置中的空气，同时吸收空气液化分离装置中的空气的热能，加热液态工质成为高压超临界流体，高压超临界流体经过膨胀节流做功同时降温降压来获得冷量，达到使空气能空气液化分离装置获得额外的动力和冷量来大幅度降低系统能耗的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该空气能空气液化分离装置包括空气液化分离装置和空气能动力装置两部分。第一部分空气液化分离装置，它与现有通常的空气液化分离装置基本相同，主要包括空气压缩机、预冷器、膨胀机、主换热器、节流阀、分馏系统等，还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，主要工艺流程为经过过滤的空气进入压缩机加压后去预冷器预冷，纯化了的预冷空气一部分经过膨胀机膨胀降温进入主换热器输出冷量复热后排出，另一部分直接进入主换热器冷却后经节流阀节流制冷使部分空气液化进入分馏系统，分馏系统中有空气能动力装置的循环工质的进出口管道。第二部分空气能动力装置，主要包括增压泵、膨胀发动机、节流阀等，还共用空气液化分离装置的换热器（主换热器和预冷器）、分馏系统，增压泵的出口连接空气液化分离装置的换热器再连接膨胀发动机，它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，空气能动力装置中分馏系统、增压泵、主换热器、预冷器、膨胀发动机、节流阀依次连接，主要工艺流程为来自分馏系统的液态工质（液氮或液空）由增压泵加压后进入空气液化分离装置的主换热器，输出冷量给空气液化分离装置的主换热器中的空气，再进入空气液化分离装置的预冷器进一步吸收压缩空气的热量，使工质成为高压超临界流体，高压超临界流体再进入膨胀发动机膨胀做功降温降压为气态工质，气态工质可以直接经节流阀节流制冷后回到空气液化分离装置的分馏系统，也可以与增压泵出口的液态工质换热后经节流阀节流制冷后回到分馏系统，形成工作循环。增压泵可以采用隔膜泵。膨胀发动机主轴与增压泵主轴可以相连接。膨胀发动机主轴与空气压缩机主轴可以相连接。该空气能空气液化分离装置启动电力使用蓄电池或电网电力，膨胀机动力还可以用来发电，发电电力除自用外上传电网。
本发明的有益效果是，该空气能空气液化分离装置的空气能动力装置能输出冷量给空气液化分离装置中的空气，同时吸收空气液化分离装置中的空气的热能，加热液态工质成为高压超临界流体，高压超临界流体经过膨胀节流做功同时降温降压来获得冷量，使空气能空气液化分离装置获得额外的动力和冷量来大幅度降低系统能耗。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明较佳实施例的工作流程示意图。
图中 1.压缩机、2.预冷器、3.膨胀机、4.主换热器、5.节流阀、6.分馏系统、7.增压泵、8.膨胀发动机、9.节流阀。
具体实施方式
在图1所示实施例中，该空气能空气液化分离装置包括空气液化分离装置和空气能动力装置两部分。第一部分空气液化分离装置，它与现有通常的空气液化分离装置基本相同，主要包括空气压缩机（1）、预冷器（2）、膨胀机（3）、主换热器（4）、节流阀（5）、分馏系统（6）等，还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，主要工艺流程为经过滤的空气进入压缩机（1）加压后去预冷器（2）预冷，纯化了的预冷空气一部分经过膨胀机（3）膨胀降温进入主换热器（4）输出冷量复热后排出，另一部分直接进入主换热器（4）冷却后经节流阀（5）节流制冷使部分空气液化进入分馏系统（6），分馏系统（6）中有空气能动力装置的循环工质的进出口管道。第二部分空气能动力装置，主要包括增压泵（7）、膨胀发动机（8）、节流阀（9）等，还共用空气液化分离装置的预冷器（2）、主换热器（4）、分馏系统（6），还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，主要工艺流程为来自分馏系统（6）的液态工质（液氮或液空）由增压泵（7）加压后进入空气液化分离装置的主换热器（4），输出冷量给空气液化分离装置的主换热器（4）中的空气，再进入空气液化分离装置的预冷器（2）进一步吸收预冷器（2）中的压缩空气的热量，使工质成为高压超临界流体，再进入膨胀发动机（8）膨胀做功降温降压为气态工质，气态工质经节流阀（9）节流制冷后回到空气液化分离装置的分馏系统（6），形成工作循环。增压泵（7）采用隔膜泵。膨胀发动机（8）主轴与增压泵（7）主轴相连接。膨胀发动机（8）主轴与空气压缩机（1）主轴相连接。

Claims (5)

1.一种空气能空气液化分离装置包括空气液化分离装置和空气能动力装置两部分，第一部分空气液化分离装置主要包括空气压缩机、预冷器、膨胀机、主换热器、节流阀、分馏系统等，以及系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，第二部分空气能动力装置主要包括增压泵、膨胀发动机、节流阀等，以及系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，其特征是：空气能动力装置的增压泵的出口连接空气液化分离装置的换热器再连接膨胀发动机。
2.根据权利要求1所述的空气能空气液化分离装置，其特征是：该空气能空气液化分离装置的空气能动力装置中分馏系统、增压泵、主换热器、预冷器、膨胀发动机、节流阀依次连接。
3.根据权利要求1所述的空气能空气液化分离装置，其特征是：该空气能空气液化分离装置的空气液化分离装置的分馏系统中有空气能动力装置的循环工质的进出口管道。
4.根据权利要求1所述的空气能空气液化分离装置，其特征是：该空气能空气液化分离装置的空气能动力装置的增压泵采用隔膜泵。
5.根据权利要求1所述的空气能空气液化分离装置，其特征是：该空气能空气液化分离装置的空气能动力装置的膨胀发动机主轴与增压泵主轴相连接，空气能动力装置的膨胀发动机主轴与空气液化分离装置的空气压缩机主轴相连接。
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