CN106322111B - 一种气体储配调压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体储配调压系统，包括气体压缩装置(8)、输气主管线(10)、第一输气支管线(11)、第二输气支管线(12)、第三输气支管线(13)和气体储罐(5)，输气主管线(10)与气体压缩装置(8)连接，第一输气支管线(11)能够将输气主管线(10)中的气体输送至第一用气车间，第二输气支管线(12)和第三输气支管线(13)并联，第二输气支管线(12)和第三输气支管线(13)能够将输气主管线(10)中的气体输送至第二用气车间。该气体储配调压系统采用三路调压具有操作安全稳定性高，节能降耗明显等特点，在钢铁企业氧气站调压装置建设、改造工程中具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及空气化工设施设备领域，具体的是一种气体储配调压系统。
背景技术
目前，钢铁行业整体处于低谷期，行业的不景气使得各企业都在进行内部挖潜，寻找降低成本的空间，因此钢铁企业能源介质供应及消耗等环节的节能改造与技术提升均得到了相当的重视，切实有效的节能技术也具有很广阔的应用前景。
钢铁企业由于其生产特点，各用气工序的工作制度不同，氧气、氮气用量波动很大，有些连续使用，有些间断使用，有些瞬间用量大但使用时间短，各用户点的使用压力也不尽相同，如图1所示，图1中为现有钢铁企业的氧气气体储配调压系统的示意图。由于自身这些特点，钢铁行业氧气站的气体储配、调压流程十分复杂、多样。如何根据下游各用户的特点，合理设置气体储罐以及压力调节控制系统，既要适应瞬间高峰流量和低谷流量的不断波动，又要尽可能减少波动对其它工艺稳定运行的影响，同时还要尽可能的减少能耗损失，减少气体放散，这些都是节能改造过程中需要解决的问题。
发明内容
为了针对现有钢铁企业氧气站气体储配调压传统流程的不足，本发明提供了一种气体储配调压系统，该气体储配调压系统通过优化改进，达到了节能降耗的效果，并提升了储配调压系统的生产安全性和稳定性，对钢铁企业氧气站气体储配调压系统建设及改造具有指导意义。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种气体储配调压系统，包括气体压缩装置、输气主管线、第一输气支管线、第二输气支管线、第三输气支管线和气体储罐，输气主管线与气体压缩装置连接，第一输气支管线能够将输气主管线中的气体输送至第一用气车间，第二输气支管线和第三输气支管线并联，第二输气支管线和第三输气支管线能够将输气主管线中的气体输送至第二用气车间，第一输气支管线上设有第一压力调节装置，第二输气支管线上设有第二压力调节装置，第三输气支管线上设有第三压力调节装置，该气体储配调压系统还包括止回阀，止回阀能够使气体储罐排出的气体仅进入第三输气支管线。
气体压缩装置与气体供应源连接。
所述第二用气车间含有高峰用气量、低谷用气量以及平均用气量，第二输气支管线的输气能力和第二压力调节装置的调节能力与所述第二用气车间的平均用气量相对应。
第三输气支管线的输气能力和第三压力调节装置的调节能力与所述第二用气车间的高峰用气量和平均用气量的差值相对应。
气体储罐通过第四输气支管线与第三输气支管线连接，止回阀设置于第三输气支管线上，止回阀位于第四输气支管线与第三输气支管线的连接端和第三输气支管线的入口端之间。
第三压力调节装置能够根据第二输气支管线输送气体的压力和流量自动调节第三输气支管线输送气体的压力和流量。
第一输气支管线上还设有流量调节装置，流量调节装置位于第一压力调节装置和所述第一用气车间之间。
所述第一用气车间为炼铁车间，所述第二用气车间为炼钢车间，所述第一用气车间对于气体供应源的用气量稳定，所述第二用气车间对于气体供应源的用气量波动。
气体供应源能够提供氧气、或氮气、或氩气。
第一压力调节装置、第二压力调节装置和第三压力调节装置均含有前切断阀、过滤器、调压阀、后切断阀、压力传感器及旁通回路。
本发明的有益效果是：该气体储配调压系统将加压后的氧气分为三路，三路调压后别分供应炼钢车间和炼铁车间用户。该气体储配调压系统将具有操作安全稳定性高，节能降耗明显等特点，在钢铁企业氧气站调压装置建设、改造工程中具有广阔的应用前景。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是现有钢铁企业的氧气气体储配调压系统的示意图。
图2是本发明所述的气体储配调压系统的示意图。
1、第一压力调节装置；2、第二压力调节装置；3、第三压力调节装置；4、止回阀；5、气体储罐；6、流量调节装置；7、气体供应源；8、气体压缩装置；
10、输气主管线；11、第一输气支管线；12、第二输气支管线；13、第三输气支管线；14、第四输气支管线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种气体储配调压系统，包括气体压缩装置8、输气主管线10、第一输气支管线11、第二输气支管线12、第三输气支管线13和气体储罐5，输气主管线10与气体压缩装置8连接，第一输气支管线11能够将输气主管线10中的气体输送至第一用气车间，第二输气支管线12和第三输气支管线13并联，第二输气支管线12和第三输气支管线13能够将输气主管线10中的气体输送至第二用气车间，第一输气支管线11上设有第一压力调节装置1，第二输气支管线12上设有第二压力调节装置2，第三输气支管线13上设有第三压力调节装置3，该气体储配调压系统还包括止回阀4，止回阀4能够使气体储罐5排出的气体仅进入第三输气支管线13，如图2所示。
第一用气车间和第二用气车间使用独的产品气体来自外压缩空分装置(即气体供应源7)，经气体压缩装置8加压后，进入气体储配调压系统，分三路调压后别分供应第一用气车间(炼铁车间)和第二用气车间(炼钢车间)用户使用。该气体储配调压系统具有操作安全稳定性高，节能降耗明显等特点，在钢铁企业氧气站调压装置建设、改造工程中具有广阔的应用前景。
在本实施例中，气体压缩装置8与气体供应源7连接。所述第二用气车间对于气体供应源7供应的气体含有高峰用气量、低谷用气量以及平均用气量，第二输气支管线12的输气能力和第二压力调节装置2的调节能力与所述第二用气车间的平均用气量相对应。第三输气支管线13的输气能力和第三压力调节装置3的调节能力与所述第二用气车间的高峰用气量和平均用气量的差值相对应。第二用气车间在平均用气量和低谷用气量生产时，第二输气支管线12和第二压力调节装置2工作；第二用气车间在超过平均用气量时，第三输气支管线13和第三压力调节装置3启动，第三输气支管线13和第二输气支管线12同时向第二用气车间供气。
在本实施例中，气体储罐5通过第四输气支管线14与第三输气支管线13连接，止回阀4设置于第三输气支管线13上，止回阀4位于第四输气支管线14与第三输气支管线13的连接端和第三输气支管线13的入口端之间。气体供应源7和气体压缩装置8可以向气体储罐5供气，从而将气体储存。
在本实施例中，第三压力调节装置3能够根据第二输气支管线12输送气体的压力和流量自动调节第三输气支管线13输送气体的压力和流量，第三压力调节装置3和第二压力调节装置2之间存在联动机制，如第三压力调节装置3和第二压力调节装置2之间设有控制单元，第三压力调节装置3的压力传感器和流量传感器以及第二压力调节装置2的压力传感器和流量传感器均与该控制单元连接，该控制单元根据设定，在第三压力调节装置3的压力传感器和流量传感器检测到超过第二用气车间的平均平均用气量时可以自动启动第二压力调节装置2对第二用气车间进行补偿或调节，如图2所示。
在本实施例中，第一输气支管线11上还设有流量调节装置6，流量调节装置6位于第一压力调节装置1和所述第一用气车间之间。所述第一用气车间对于气体供应源7的用气量比较稳定，所述第二用气车间对于气体供应源7的用气量有明显的波动。气体供应源7能够提供氧气、或氮气、或氩气等。即该气体储配调压系统可以适合于氧气、或氮气、或氩气等气体的调节输送。
下面介绍本发明所述的气体储配调压系统与现有的气体储配调压系统的比较。
图1所示为钢铁企业传统气体储配调压系统工艺流程，该现有系统中，产品气体来自外压缩空分装置(气体供应源7)，经气体压缩装置8加压后，进入气体储配调压系统，调压系统根据炼钢车间和炼铁车间的不同用气特点，分两路进行调压。
以钢铁企业供氧系统为例，介绍本发明所述的气体储配调压系统的优点：
1、本发明(图2所示)与现有系统(图1所示)相比，本发明中气体储罐5设置在支管路上。由于止回阀4的存在，输气主管线10内的气体可以进入气体储罐5，而气体储罐5内的气体不能进入输气主管线10，而只能进入第三输气支管线13。这样，当炼钢车间吹氧时，输气主管线10由于没有气体储罐5的补偿，其压力迅速降至调压阀后压力1.6MPa。在吹氧的15分钟内，氧压机的出口压力也降至1.6MPa。而现有系统中，气体储罐5是与输气主管线10相通的，即输气主管线10内的压力与气体储罐5内的压力相同。当吹氧时，气体储罐5发挥补偿作用，压力由3.0MPa逐渐下降至1.6MPa，由于气体储罐5的体积较大，压力下降速度比单纯的管道要慢，需要一定的过渡，这就使输气主管线10内的压力停留在1.6MPa的时间段大大缩短，减少了氧压机的节能空间。即用气低谷时，输气主管线10上的气体可经过止回阀4进入气体球罐5进行储存，用气高峰时气体储罐5内的气体不能进入输气主管线10，而只能通过补偿支管(第三输气支管线13和第三压力调节装置3)调压供用户，因此输气主管线10上的压力可迅速降低，从而达到节能效果。因此，相比之下，本发明具有更好的节能效果。
2、与本发明相比，现有系统的特点在于供炼钢车间调压回路采用分两路调压。以氧气调压为例，由于炼铁车间用气连续，用量和压力都很稳定，因此本发明和现有系统均采用一路单独调压，如第一输气支管线11和第一压力调节装置1；但对炼钢车间，除了有连续稳定用户、连续不稳定用户、还有间断用户，如果靠一路调节，则平均与峰值用量相差非常大，随周期变化，阀门动作频繁，调节非常不稳定。对大型制氧来说，调节阀的管径也变的很粗。因此选择两路调节，其中将第二压力调节装置2按制氧机(气体供应源7)的出氧能力设计，主要供应连续稳定的用户，第三输气支管线13和第三压力调节装置3则作为吹氧时气体储罐5的补偿气的调压。即只有当用量超过制氧机出氧能力时，第三压力调节装置3才动作。两路调压装置的连锁(联动)可以采用压力信号和流量信号控制。压力信号连锁即第二压力调节装置2的阀后压力降低至一定程度时再开启第三压力调节装置3；流量信号连锁即当第二压力调节装置2的阀门开度达到制氧机产量与炼铁用量之差对应的程度时(例如80％)，第三压力调节装置3连锁打开。因此本发明对炼钢车间的调压回路，采用两路调压可增加调节的反应速度和灵敏程度，调节阀的口径也相对较小，节能降耗明显。
3、由于钢铁企业的高炉在富氧量较少时也可以生产，甚至可以不富氧，而炼钢转炉生产则不能缺氧作业，因此在氧气总量不富裕的情况下，有必要控制高炉用氧以保证转炉和切割用氧。因此在本发明中，在炼铁车间调压回路中，增加了流量调节装置6，通过将调节阀的开度与阀后流量信号联动，控制去炼铁的流量即可实现。通过该流量调节装置6，可以保证炼钢车间回路用气的稳定性和安全性。
本发明适用于外压缩空分装置，配套有气体压缩装置；本发明适用于氧气、氮气、氩气等气体以及具有相类似供气特点的其他气体的储配调压系统；本发明涉及的止回阀为常规止回阀；涉及的调压装置(第一压力调节装置1、第二压力调节装置2和第三压力调节装置3)为整体撬装调压装置或组装式调压装置，调压装置包括但不限于前切断阀，过滤器，调压阀、后切断阀、压力传感器及旁通回路；本发明涉及气体储罐5为普通球罐或立式储罐，工作压力25bar～30bar，工作温度常温；本发明涉及流量调节装置6为常规流量调节装置；
本发明具有装置运行独立性和稳定性好，安全性能高；通过管路分离，能够降低空分装置气体压缩机排气压力，从而降低能耗，符合当下节能降耗的目标。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (3)
1.一种气体储配调压系统，其特征在于，该气体储配调压系统包括气体压缩装置(8)、输气主管线(10)、第一输气支管线(11)、第二输气支管线(12)、第三输气支管线(13)和气体储罐(5)，输气主管线(10)与气体压缩装置(8)连接，第一输气支管线(11)能够将输气主管线(10)中的气体输送至第一用气车间，第二输气支管线(12)和第三输气支管线(13)并联，第二输气支管线(12)和第三输气支管线(13)能够将输气主管线(10)中的气体输送至第二用气车间，第一输气支管线(11)上设有第一压力调节装置(1)，第二输气支管线(12)上设有第二压力调节装置(2)，第三输气支管线(13)上设有第三压力调节装置(3)，该气体储配调压系统还包括止回阀(4)，止回阀(4)能够使气体储罐(5)排出的气体仅进入第三输气支管线(13)；
所述第二用气车间含有高峰用气量、低谷用气量以及平均用气量，第二输气支管线(12)的输气能力和第二压力调节装置(2)的调节能力与所述第二用气车间的平均用气量相对应；
第三输气支管线(13)的输气能力和第三压力调节装置(3)的调节能力与所述第二用气车间的高峰用气量和平均用气量的差值相对应；
气体储罐(5)通过第四输气支管线(14)与第三输气支管线(13)连接，止回阀(4)设置于第三输气支管线(13)上，止回阀(4)位于第四输气支管线(14)与第三输气支管线(13)的连接端和第三输气支管线(13)的入口端之间；
第三压力调节装置(3)能够根据第二输气支管线(12)输送气体的压力和流量自动调节第三输气支管线(13)输送气体的压力和流量；
第一输气支管线(11)上还设有流量调节装置(6)，流量调节装置(6)位于第一压力调节装置(1)和所述第一用气车间之间；
所述第一用气车间为炼铁车间，所述第二用气车间为炼钢车间，所述第一用气车间对于气体供应源(7)的用气量稳定，所述第二用气车间对于气体供应源(7)的用气量波动；
气体供应源(7)能够提供氧气、或氮气、或氩气。
2.根据权利要求1所述的气体储配调压系统，其特征在于，气体压缩装置(8)与气体供应源(7)连接。
3.根据权利要求1所述的气体储配调压系统，其特征在于，第一压力调节装置(1)、第二压力调节装置(2)和第三压力调节装置(3)均含有前切断阀、过滤器、调压阀、后切断阀、压力传感器及旁通回路。
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