CN103601159B - Tqn全自动量控节能氮气机 - Google Patents
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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
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)
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)下部还通过一号管道(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,所述的一号吸附容器(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,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),所述的流量取样器(18)为大、中、小三档阶梯信号。
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