CN103601159A

CN103601159A - Tqn全自动量控节能氮气机

Info

Publication number: CN103601159A
Application number: CN201310603778.7A
Authority: CN
Inventors: 王开锋; 靳大威; 王先佳
Original assignee: GUANGDONG TAIAN YIQIAO GAS EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: GUANGDONG TAIAN YIQIAO GAS EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN103601159B

Abstract

本发明涉及从空气中分离、制取氮气、氧气的设备的技术领域，特指TQN全自动量控节能氮气机，其包括机座上至少设有二个或以上的吸附容器一号吸附容器、二号吸附容器通过进气阀、进气阀和一号管道与总进气阀连接空气入口，一号吸附容器、二号吸附容器下部还通过管道上和一号泄压阀、二号泄压阀与消音器连通，一号吸附容器、二号吸附容器的上端，通过一号出气阀、二号出气阀、二号管道、总出气阀、粉尘过滤器、氮气储气罐连通，其设计紧凑独特、结构科学、布局合理、操作简单、性能安全、可根据现场氮气用量自动调节进入节能模式，连续不断提取氮气，运行成本低廉，达到节约能源的目的。

Description

TQN全自动量控节能氮气机

技术领域：

本发明涉及从空气中分离、制取氮气、氧气设备的技术领域，特指TQN全自动量控节能氮气机。

背景技术：

由于空气中所含的氮气比为78%左右，那么，PSA氮气机的氮气产量与压缩空气的供应量成正比。而吸附材料—碳分子筛在单位时间内的吸附(氧分子）的能力是有限的，所以，分子筛的产氮率和氮气产量决定碳分子筛的用量，分子筛按堆积比配置吸附容器，必须以最大产量设计。同时，为了保证碳分子筛能反复多次循环使用，通常将吸附容器分为二组，一组（如：A组）在吸附，选择达到饱和时，切换到另一组（如：B组）吸附选择。根据碳分子筛的特性，此时，将A组吸附、选择时容器内的压力瞬间泄放至常压，即释放先前被吸附的氧分子，另辅助微量的反气吹量，使之还原到初始状态。B组吸附饱和后，通过PLC控制，切换到A组吸附，如此交替进行，可以从压缩空气源中，不断提取氮气或氧气。PSA氮气机的最大能耗是空气压缩机，而消耗最大压缩空气的环节是当A组吸附饱和后（切换到B组时），泄放的压缩空气和B组吸附饱和后，（切换到A组时）泄放的压缩空气。按照目前全球各品牌碳分子筛的特性之一，“产氮率”Nm³/H，来计算设计的“吸附饱和时间”基本为1min左右，即每个交换周期约2min.即每二分钟，A组、B组容器中的压缩空气要泄放一次（至常压——解吸还原）。客户通常按最大需求量采购机型，这种情况普遍存在，浪费非常大。

发明内容：

本发明的目的是针对市场关联技术的缺陷和空白，研制发明了一种TQN全自动量控节能氮气机，结构科学，从流量取样器中读取“大、中、小”的阶梯信号，反馈到PLC，自动计算、调节吸附、解吸周期和原料空气供给量，以压缩空气为原料，通过由碳分筛填充而组成的吸附容器，采用压力状态下选择性吸附的特性，富集提取空气中所含的氮气的机器，达到节能的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括机座、A组吸附容器、B组吸附容器、程序控制箱、氮气分析仪，机座上至少设有二个或以上的吸附容器，一号吸附容器、二号吸附容器通过进气阀、进气阀和一号管道与总进气阀连接空气入口，一号吸附容器、二号吸附容器下部还通过管道上和一号泄压阀、二号泄压阀与消音器连通，一号吸附容器、二号吸附容器的上端，通过一号出气阀、二号出气阀、二号管道、总出气阀、粉尘过滤器、氮气储气罐连通。

所述的A组吸附容器通过辅助解吸阀与B组吸附器容器导通。

所述的氮气储气罐上装有压力表、安全阀、三号管道连接，手动排空阀、自动排污阀、纯度控制阀导通至氮气出口。

其特征在于：所述的氮气储气罐上装有稳压阀、连接流量取样器、流量取样器信号到程序控制箱PLC。

所述的流量取样器为大、中、小三档阶梯信号。

本发明有益效果为机座、A组吸附容器、B组吸附容器、程序控制箱、氮气分析仪，机座上至少设有二个或以上的吸附容器，一号吸附容器、二号吸附容器通过一号进气阀、二号进气阀和一号管道与总进气阀连接空气入口，一号吸附容器、二号吸附容器下部还通过管道上和一号泄压阀、二号泄压阀与消音器连通，一号吸附容器、二号吸附容器的上端，通过一号出气阀、二号出气阀、二号管道、总出气阀、粉尘过滤器、氮气储气罐连通，流量取样器能根据现场实际用气量读出大、中、小阶梯信号反馈到程序控制箱。其设计紧凑独特、结构科学、布局合理、操作简单、性能安全、可根据现场氮气用量自动调节进入节能模式，连续不断提取氮气，运行成本低廉，达到节约能源的目的。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明实施方式系统的示意图。

图3是本发明的电路原理图。

具体实施方式：

见图1至图3所示：本发明其包括机座1、一号吸附容器2、二号吸附容器3、程序控制箱4、氮气分析仪25，其特征在于：机座1上至少设有二个或以上的吸附容器，一号吸附容器2、二号吸附容器3通过进气阀6、进气阀8和一号管道100与总进气阀5连接空气入口，一号吸附容器2、二号吸附容器3下部还通过管道上100和泄压阀7、9与消音器10连通，一号吸附容器2、二号吸附容器3的上端，通过出气阀12、出气阀13、二号管道200、总出气阀14、粉尘过滤器15、氮气储气罐16连通。

所述的A组一号吸附容器2通过辅助解吸阀23与二号吸附器容器3导通。

所述的氮气储气罐16上装有压力表11、安全阀17、三号管道300连接手动排空阀21、自动排污阀20、纯度控制阀22导通至氮气出口。

其特征在于：所述的氮气储气罐16上装有稳压阀19、连接流量取样器18、流量取样器18信号到程序控制箱PLC4。

所述的流量取样器18为大、中、小3档阶梯信号。

本发明方案通过以下步骤具体实施：按下程控箱4上的SB1启动开关，PLC恢复上次停机时程序，（如设定从0开始）填充碳分子筛的A组一号吸附容器2进入吸附状态，B组二号吸附容器3进入泄压（解吸）状态，此时，原料压缩空气经过总进气5、A组进气阀6、进入A组一号吸附容器2底部，由容器内气体扩散器将气体均匀分布到整个“吸附床面”，A组一号吸附容器2压力升高，压缩空气从下而上穿过“吸附床”，其中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的氮气穿过吸附床后富集在A组一号吸附容器2顶部，经过A组出气阀12、总出气阀14、再经过粉尘过滤器15滤出微量粉尘后，进入氮气储罐16。这个过程时间通常为五十秒左右，（是按照碳分子筛的特性、单位时间内的吸附能力、产氮率、氮气纯度、产氮量决定的，称之为A组吸附。A组吸附过程结束后，（氮气纯度要求高的，此时可增加A组一号吸附容器2向B组容器的均压过程，3秒左右）在PLC的控制下，压缩空气经过总进气5、B组进气阀8、进入B组二号吸附容器3底部，由容器内气体扩散器将气体均匀分布到整个“吸附床面”，B组二号吸附容器3压力升高，压缩空气从下而上穿过“吸附床”，其中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的氮气穿过吸附床后富集在B组二号吸附容器3顶部，经过B组出气阀13、总出气阀14、再经过粉尘过滤器15滤出微量粉尘后，进入氮气储罐16。此过程时间也为五十秒左右，称之为B组吸附。同时，A组一号吸附容器2瞬间降压至0，将碳分子筛吸附的氧气通过A组泄气阀（7）、消音器10泄压（解吸）释放回大气当中，此过程称之为解吸。反之，A组一号吸附容器2吸附时，B组二号吸附容器3瞬间降压至0，将碳分子筛吸附的氧气通过B组泄气阀9、消音器10泄压（解吸）释放回大气当中。为较彻底释放出分子筛中的氧气，从处在吸附压力的容器中，取一小部份氮气，通过一个可调节的辅助解吸阀23吹扫正在解吸的吸附容器内的碳分子筛，将碳分子筛中所含的氧气吹出干净。这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的。B组吸附过程结束后，切换到A组吸附。如此一直循环进行下去。程序控制箱上配有氮气分析仪，可从氮气取样口24取出微量氮气，供氮气分析仪25检测氮气的残氧含量或氮气纯度。当纯度符合要求时，纯度控制阀22是打开的，自动排污阀20关阀。否则，纯度控制阀22关阀，自动排污阀20打开，将不合格气体排出到大气中。另外，程序控制箱上还配有声光报警。手动排空阀21在每次调试时使用。氮气储气罐16起储蓄和稳压作用，稳压阀19可调节输出氮气压力，流量取样器18根据实际用气量读取大、中、小阶梯信号，反馈到PLC，自动进行（延时）计算后，输出适宜的吸附、解吸周期和原料空气供给量。氮气机在分离、提取氮气时，PLC控制指挥电磁阀，再由指挥电磁阀分别控制十个气动管道角座阀的开、闭来完成。每个吸附、泄压（解吸）输出氮气过程中，除应该打开的阀门外，其它阀门都应处于关闭状态。

A组处于吸附、B组泄压（解吸）时的状态

（打开、关闭的时间有先后）

表二

B组处于吸附、A组泄压（解吸）时的状态

（打开、关闭的时间有先后）

以上工作状态的一个周期约为2min左右。是按客户需求的最大产量设计的。此时的氮气产量为100%。流量取样器（18）反馈到程序控制箱4中PLC的是“大”量信号。

PSA氮气机的氮气产量与压缩空气的供应量成正比，而吸附材料—碳分子筛在单位时间内的吸附(氧分子）的能力是有限的，所以，分子筛的产氮率和氮气产量决定碳分子筛的用量，分子筛按堆积比配置吸附容器，必须以最大产量设计。按照目前全球各品牌碳分子筛的特性之一，“产氮率”Nm³/H，来计算设计的“吸附饱和时间”基本为1min左右，即每个交换周期约2min.即每二分钟，A组、B组容器中的压缩空气要泄放一次（泄压——解吸还原）。

客户通常按最大需求量采购机型，这种情况普遍存在。

当现场用气量小于三分之二时，70%左右时，流量取样器（18）反馈到程序控制箱4中PLC的是“中”量信号。PLC经过信号累积（延时），输出一个新的控制程序，即交换周期约3min.由各指挥电磁阀分别控制十个气动管道角座阀的开、闭来完成每个吸附、泄压（解吸）过程。即每三分钟，A组、B组容器中的压缩空气泄放一次（泄压——解吸还原）。

当现场用气量小于三分之一时，40%左右时，流量取样器（18）反馈到程序控制箱4中PLC的是“小”量信号。PLC经过信号累积（延时），再输出一个新的控制程序，即交换周期约4.5min.由各指挥电磁阀分别控制十个气动管道角座阀的开、闭来完成每个吸附、泄压（解吸）过程。即每四分半钟，A组、B组容器中的压缩空气泄放一次（泄压——解吸还原）。

当现场用量实然增大到某一个用量，流量取样器（18）读取出相应的信号，程序控制箱4中PLC很迅速的调整出相应的程序。

任何用气单位、现场都会有氮气的用量高峰、低谷，处于低谷用量时，浪费非常大。本发明的节能效果显著。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims

1.TQN全自动量控节能氮气机，包括机座（1）、一号吸附容器（2）、二号吸附容器（3）、程序控制箱（4）氮气分析仪（25），其特征在于：机座（1）上至少设有二个或以上的吸附容器一号吸附容器（2）、二号吸附容器（3）通过进气阀（6）、进气阀（8）和一号管道（100）与总进气阀（5）连接空气入口，一号吸附容器（2）、二号吸附容器（3）下部还通过管道上（100）和一号泄压阀（7）、二号泄压阀（9）与消音器（10）连通，一号吸附容器（2）、二号吸附容器（3）的上端，通过出气阀（12）、出气阀（13）、二号管道（200）、总出气阀（14）、粉尘过滤器（15）、氮气储气罐（16）连通。

2.根据权列要求1所述的TQN全自动量控节能氮气机，其特征在于：所述的A组一号吸附容器（2）通过辅助解吸阀（23）与二号吸附器容器（3）导通。

3.根据权利要求1所述的TQN全自动量控节能氮气机，其特征在于：所述的氮气储气罐（16）上装有压力表（11）、安全阀（17）、三号管道（300）连接，手动排空阀（21）、自动排污阀（20）、纯度控制阀（22）导通至氮气出口。

4.根据权利要求1所述的TQN全自动量控节能氮气机，其特征在于：所述的氮气储气罐（16）上装有稳压阀（19）、连接流量取样器（18）、流量取样器（18）信号到程序控制箱PLC（4）。

5.根据权利要求1所述的TQN全自动量控节能氮气机，其特征在于：所述的流量取样器（18）为大、中、小三档阶梯信号。