CN103241714A - 多分塔并联式制氧机 - Google Patents

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边俊杰
杜晓东
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Abstract

本发明提供一种多分塔并联式制氧机。它是由数个分塔(1)并联组成一组吸附塔，由相同数量或不同数量的分塔(1)组成另一组吸附塔，两组吸附塔组成制氧机的主体；每组吸附塔下端设置有气体均流分配器(2)，每组吸附塔上端设置有气体均流分配器(2)。作为进一步改进，所述分塔(1)上端采用内法兰(6)结构，内法兰内圆柱面(62)与动法兰(68)达到一定的机械配合精度，动法兰(68)下端面与均流网板总成(63)螺纹联接。其优点是：通过吸附塔内部断面各点的气流量实现均衡，防止隧道效应，从而延长吸附塔腔体中分子筛的使用寿命，提高制氧机制氧的产量和质量，同时，有效降低制氧机的体积，方便运输和安装。

Description

多分塔并联式制氧机
技术领域
本发明涉及一种氧气制造设备，尤其是涉及一种多分塔并联式制氧机。
背景技术
目前，常见的制氧机为双吸附塔制氧机，双吸附塔制氧机是以空气为原料，以沸石分子筛为吸附剂，采PSA变压吸附原理制取氧气，PSA制氧为加压吸附常压解析的方法，流程为两塔方式工作。原料空气经过空气预处理后由压缩机加压，压缩空气经过滤、冷却、去除水分后由进气阀进入装有分子筛的吸附塔，空气中的氮气被吸附，流出的气体即为高纯度的氧气。当分子筛氮气吸附达到一定的饱和度后，进气阀关闭排气阀打开，吸附塔进入解析再生阶段，分子筛微孔内的氮在自身压力下被解析出来。同时，另一只吸附塔的再生回吹气体使分子筛内的氮进一步析出，这样即完成了一个循环周期。两只吸附塔分别交替进行相同的循环过程，从而实现连续制取氧气。
但是，双吸附塔制氧机在制氧容量较大时，吸附塔的直径随之增大，限于直径和高度比的要求，吸附塔的高度也会增加，高度很高的制氧机对机房要求苛刻，且运输不便。
同时，大直径的吸附塔容易产生隧道效应。当压缩空气通过吸附塔腔体时，由于腔体中心阻力较小，边缘处阻力较大，因而通过腔体中心的气流量大于周边的气流量，在气流作用下，在腔体中心分子筛的密度会小于周边的密度，形成类似隧道的现象，即隧道效应。
目前，常见的双吸附塔制氧机中，吸附塔的上下两端普遍采用半球体结构，要实现吸附塔中分子筛预紧非常困难。吸附塔中分子筛装填不够密实，在气流冲刷下，分子筛颗粒之间由于机械运动产生摩擦，使分子筛颗粒表面产生脱落。由于吸附塔腔体内的上述隧道效应，吸附塔中心部分的分子筛颗粒表面更容易脱落造成粉化，而靠近周边的分子筛利用率却很低，极大影响制氧机的制氧效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种多分塔并联式制氧机，使通过吸附塔内部断面各点的气流量均衡，防止隧道效应，从而延长吸附塔腔体中分子筛的使用寿命，提高制氧机制氧的产量和质量，同时，有效降低制氧机的体积，方便运输和安装。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种多分塔并联式制氧机，由数个分塔并联组成一组吸附塔，由相同数量或不同数量的分塔组成另一组吸附塔，两组吸附塔组成制氧机的主体。每组吸附塔下端设置有气体均流分配器，使气体均衡分配到数个分塔中，同时作为排气通道。每组吸附塔上端设置有气体均流分配器，作为产品气体的输出通道，同时把再生回吹气体均衡分配到数个分塔中。气体均流分配器的分气管在气体均流分配器外周均匀分布，与分塔气口相连通，并与总气管垂直布置。
本发明的进一步改进在于：分塔上端采用内法兰结构，内法兰与分塔塔体焊接修平，内法兰具有一定高度，内法兰内圆柱面与动法兰达到一定的机械配合精度，动法兰下端面与均流网板总成螺纹联接并有一定的行程，均流网板总成和端盖之间设置有弹簧，均流网板总成在弹簧的作用下预紧分子筛，限制分子筛运动。
所述均流网板总成由2片或2片以上均流板、滤网和滤布组成，均流板为自圆心至圆周处加工出梯形长孔的圆板，2片或2片以上均流板相邻垂直安装，相邻均流板之间放置滤网和滤布，组成均流网板总成。
本发明的有益效果是：多分塔并联式制氧机采用气体均流分配器和均流网板总成，通过改变气流的方向在分配器封闭腔体内形成均压空间，在各个分塔管阻接近相同的条件下，进入和排出各分塔气体的流量是相同的。分塔下端盖内和上端盖内都设置有均流网板总成，由于均流网板总成的作用，使通过分塔内断面各点的气流量接近均衡，进一步消除了分子筛的隧道效应，同时也提高了外周边分子筛的使用效率，进而提高了制氧机制氧的产量和质量。
运用多分塔并联为一组吸附塔，两组吸附塔组成制氧机的主体的方法，可以减小吸附塔的内径，为高精度的机械加工创造了条件，通过对内法兰的精密机械加工，使动法兰和均流网板总成在行程内运动灵活，实现了分子筛的机械力预紧，进一步减小乃至消除吸附塔内分子筛的隧道效应，延长了分子筛的使用寿命。也实现了大型制氧机高度的降低，方便运输和安装。
附图说明
图1为多分塔并联式制氧机结构示意图。
图中1.分塔，2.气体均流分配器，3.平衡管，4.平衡阀，5.单向阀，6.内法兰7.压力表，8.测氧仪，9.人机界面，10.操作按钮，11.电控箱，12.控制阀组，13.消音器，14.空气进口，15.氧气出口。
图2为多分塔并联式制氧机俯视图。
图中1.分塔，2.气体均流分配器。
图3为气体均流分配器结构示意图。
图中21.总气管，22.分气管。
图4为图3中沿A-A线的剖面示意图。
图5为内法兰结构示意图。
图中61.分塔塔体，62.内法兰内圆柱面，63.均流网板总成，64.分子筛，65.气口，66.弹簧，67.端盖，68.动法兰。
图6为均流网板总成结构示意图。
图中631.梯形孔序列，632.滤网滤布。
图7为均流板结构示意图。
图中633.梯形长孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：根据图1和图2可知，本发明一种多分塔并联式制氧机(以4个分塔并联组成一组吸附塔，4个分塔组成另一组吸附塔为例)，由4个分塔1并联组成一组吸附塔，由4个分塔1组成另一组吸附塔，两组吸附塔组成制氧机的主体。每组吸附塔下端设置有气体均流分配器2，使气体均衡分配到数个分塔1中，同时作为排气通道。每组吸附塔上端设置有气体均流分配器2，作为产品气体的输出通道，同时把再生回吹气体均衡分配到数个分塔1中。
根据图1、图2、图3、图4和图5可知，4个气体均流分配器2的结构原理相同，气体均流分配器2的分气管22在气体均流分配器2外周均匀分布，与分塔气口65相连通，并与总气管21垂直布置。
气体均流是多分塔并联式制氧机正常工作的关键，气体均流分配器2通过改变气流的方向在其封闭空间内形成均压，在各个分塔1管阻接近相同的条件下，进入和排出各分塔1气体的流量是相同的。在两组吸附塔一侧自上而下依次配置有平衡管3、平衡阀4、单向阀5和控制阀组12、消音器13，在垂直侧面自上而下依次配置压力表7、测氧仪8、人机界面9、操作按钮10和电控箱11。
根据图1和图5可知，所述多分塔并联式制氧机中，分塔1上端采用内法兰6结构。内法兰内圆柱面62与分塔塔体61焊接，焊接后修平端面。内法兰内圆柱面62具有一定高度，内法兰内圆柱面62与动法兰68达到一定的机械配合精度，动法兰68下端面与均流网板总成63螺纹联接并有一定的行程，均流网板总成63和端盖67之间设置有弹簧66，均流网板总成63在弹簧66的作用下预紧分子筛64，限制分子筛64运动，减少磨损，防止分子筛64粉化，同时进一步消除隧道效应。
根据图1、图5、图6和图7可知，所述多分塔并联式制氧机中，每个分塔1上、下端均设置有均流网板总成63。所述均流网板总成63由2片均流板、滤网和滤布632组成，均流板为自圆心至圆周处加工出梯形长孔633的圆板，2片均流板垂直安装，即可形成由圆心至圆周面积逐渐增大的梯形孔序列631，均流板之间放置滤网和滤布632，使分子筛64不会漏出，从而组成均流网板总成63。分塔气口65设置在端盖67中心，由于均流网板总成63的作用，使通过分塔1断面各点的气流量接近均衡，进一步消除了分子筛64的隧道效应，同时也提高了外周边分子筛64的使用效率，进而提高制氧机的制氧产量和质量。
本发明多分塔并联式制氧机的工作过程是：经过净化和脱水后的压缩空气由空气进口14处经控制阀组12按一定规则进入气体均流分配器2，气体均流分配器2把气体均匀分配的各个分塔1中，通过变压吸附(PSA)过程，制备出浓度为93％±3％氧气(产品气)，产品气通过气体分配器2汇流后经单向阀5至氧气出口15处输出。同时产品气的一部分通过气体分配器2、平衡管3以及平衡阀4按照一定规则回吹到另一组吸附塔的各个分塔1中，使分子筛64吸附性能获得再生，这样即完成了一个循环周期。两组吸附塔分别交替进行相同的循环过程，从而实现连续不断的生产出产品气。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，凡是运用本发明说明书和附图所作的等效变换，均属于本发明请求保护的专利范围内。

Claims (3)

1.一种多分塔并联式制氧机，其特征在于：由数个分塔(1)并联组成一组吸附塔，由相同数量或不同数量的分塔(1)组成另一组吸附塔，两组吸附塔组成制氧机的主体；每组吸附塔下端设置有气体均流分配器(2)，使气体均衡分配到数个分塔(1)中，同时作为排气通道；每组吸附塔上端设置有气体均流分配器(2)，作为产品气体的输出通道，同时把再生回吹气体均衡分配到数个分塔(1)中；气体均流分配器(2)的分气管(22)在气体均流分配器(2)外周均匀分布，与分塔气口(65)相连通，并与总气管(21)垂直布置。
2.根据权利要求1所述的一种多分塔并联式制氧机，其特征在于：所述分塔(1)上端采用内法兰(6)结构，内法兰内圆柱面(62)与分塔塔体(61)焊接修平，内法兰内圆柱面(62)具有一定高度，内法兰内圆柱面(62)与动法兰(68)达到一定的机械配合精度，动法兰(68)下端面与均流网板总成(63)螺纹联接并有一定的行程，均流网板总成(63)和端盖(67)之间设置有弹簧(66)，均流网板总成(63)在弹簧(66)的作用下预紧分子筛(64)，限制分子筛(64)运动。
3.根据权利要求2所述的一种多分塔并联式制氧机，其特征在于：所述均流网板总成(63)由2片或2片以上均流板、滤网和滤布(632)组成，均流板为自圆心至圆周处加工出梯形长孔(633)的圆板，2片或2片以上均流板相邻垂直安装，相邻均流板之间放置滤网和滤布(632)，组成均流网板总成(63)。
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