CN203269571U - 利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统。包括依次连接的空气压缩机、油气分离器、后冷却器、过滤装置，后冷却器包括设置在冷却腔内互相隔离的压缩空气通道A和冷却润滑液通道A，空气压缩机的润滑液通过管道进入油气分离器分离为压缩空气及冷却润滑液后，压缩空气在后冷却器中被冷却，而冷却润滑液的一部分连接有余热加热器，该加热器包括被加热介质压缩空气腔和设置在另一侧的热源介质润滑液通道B，利用冷却润滑液的余热对经过冷却并干燥后的压缩空气进行加热，以保证进入空气分离膜组件压缩空气的最佳操作温度，并充分利用压缩机的冷却润滑液本身的压缩余热，降低了能耗。该装置特别适应防爆区域或电力供应受局限的区域。

Description

利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统

技术领域

    本实用新型涉及氮气制备设备，具体是一种利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统。

背景技术

喷油螺杆式空气压缩机，需要有大量循环使用的冷却润滑液。其主要作用是冷却、润滑以及密封空气压缩螺杆，提高压缩机的运行效率。因此，在压缩机内与压缩空气呈混合状态，从中吸收了压缩过程中大量的压缩热。通常冷却润滑液以80~100℃的温度与压缩空气一起离开压缩机头。经油气分离后，该冷却润滑液需要在油冷却器中冷却，再返回压缩机头进行循环冷却与润滑。

螺杆空压机的余热利用，近年来越来越多地受到重视。对于连续运行的空压机，其余热已可用于工厂内生活用水（如取暖、洗澡等）的加热。因此如果在膜空气分离装置中，利用空压机的冷却润滑液余热加热压缩空气，使之达到最佳的进入空气分离膜的温度，将是节能降耗的极佳方式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统。该装置能克服现有技术中存在的缺陷，尤其在某些特定场合（如防爆区域或电力供应受局限的区域），为保证进入空气分离膜组件压缩空气的最佳操作温度，并充分利用压缩机的冷却润滑液本身的压缩余热，删除现有技术中的电加热环节，在对压缩空气进行适当干燥的基础上，再用压缩余热对压缩空气进行过热，不仅有效地保证了空气分离膜的分离效率，还实现了绿色节能环保的目的。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统，其特征在于：包括依次连接的空气压缩机、油气分离器、后冷却器、空气缓冲罐、过滤装置，还包括具有润滑液通道B的冷却润滑液加热器，后冷却器包括设置在冷却腔内互相隔离的压缩空气通道A和润滑液冷却通道A，空气压缩机的冷却润滑液与压缩空气呈混和状态后通过管道与油气分离器的入口连接，油气分离器的压缩空气出口端与后冷却器的压缩空气通道A入口端连接，油气分离器底部的润滑液出口的一端与后冷却器的润滑液冷却通道A连接，油气分离器底部的润滑液出口的另一端与冷却润滑液加热器的润滑液通道B入口端连接，冷却润滑液加热器的润滑液出口端又与冷却后的润滑液进入压缩机的冷却润滑液总管连接，后冷却器的压缩空气通道A的出口与空气缓冲罐连接，冷却润滑液加热器的压缩空气加热通道B的入口端与过滤装置连接，冷却润滑液加热器的压缩空气加热通道B的出口端连接有程控切断阀。

另外还包括互相连接的空气缓冲罐和干燥器，干燥器与过滤装置连通。空气缓冲罐与后冷却器的压缩空气通道A连通。

所述程控切断阀还依次连接有空气分离膜、氮气缓冲罐。

所述氮气缓冲罐通过管路与用户使用端接通。

所述空气分离膜进行氧氮分离后的富氧废气经各空气分离膜膜件的侧方汇总排放或者与富氧回收装置接通。

具体的说，该系统包括空气压缩机、油气分离器、冷却润滑液加热器、后冷却器（油冷）、空气缓冲罐、干燥器、过滤装置、程控切断阀、空气分离膜及氮气缓冲罐。所述空气压缩机输出的高温压缩空气，经空压机内部的油气分离器分离后，进入后冷却器。冷却后的压缩空气输出端与空气缓冲罐连通，然后再依次与干燥器、过滤装置连通。经冷却、干燥及过滤后的压缩空气，返回空压机内部设置的冷却润滑液加热器，利用其压缩余热加热到要求的温度，再与程控切断阀通过输送管路接通，程控切断阀的另一端与至少一根空气分离膜接通，所述空气分离膜进行氧氮分离后的产品氮气输出端通过输送管路与氮气缓冲罐接通。

该装置中，空压机内部设置的余热加热器与空气分离膜组为前后串联布置关系，即用余热先对压缩空气加热到空气分离膜最佳的操作温度，再对压缩空气进行分离。从而不仅满足了压缩空气以最佳温度值进入空气分离膜，提高了空气分离的效率，而且避免了进入空气分离膜可能有水分析出而导致对膜组的损害，还充分利用了压缩空气的余热，节省了电力消耗，实现了绿色节能环保的目的，更是考虑到为适应防爆区域或电力供应受局限区域的应用环境。

以压缩机余热加热装置代替上述传统的压缩空气电加热器，无须再使用电加热组件消耗电能，特别适用于防爆区域或电力供应受局限区域的膜空气分离装置。

所述空气分离膜进行氧氮分离后的富氧废气经各空气分离膜膜件的侧方汇总排放或者与富氧回收装置接通。

所述氮气缓冲罐通过管路与用户终端接通。

此余热利用方法的优点有：通常空压机内循环使用的冷却润滑液需要在冷却器中将其冷却到合适的温度，再循环使用。本实用新型可以减少对冷却润滑液的冷却，减少冷却水量；无须再采用电加热器对压缩空气的加热，降低能耗；在要求防爆的场合，采用余热加热不存在防爆问题，而电加热器则必须采用相应的防爆等级，增加了装置配套的难度；在空压机内部即可解决压缩空气的加热问题，减少了电加热器等其它加热方式，装置尺寸相应缩小；运行费用低廉，增强了市场竞争力。

本实用新型解决了原料空气要求被加热到最佳入膜温度的问题，尤其在有防爆要求、电力供应受局限等特定的环境下，具有良好的实用价值，符合国家推行的节约型经济，以及节能降耗的政策。

现有的空气分离膜制氮装置及其生产过程，它存在的缺陷如下：1. 空气压缩机、油气分离器及后冷却器（及油冷）均集成在空压机内部。未进行压缩空气余热的利用，还要多用冷却水或冷却风对冷却润滑液进行冷却；2. 由于前述过程中已将压缩空气进行冷却，以尽可能将压缩空气中的水分冷凝后去除，但此时压缩空气的温度已过低，其温度水平已低于空气分离膜组的最佳操作温度，因此，还需要使用电加热器将压缩空气的温度加热升高到空气分离膜组的最佳操作温度范围，从而获得空气分离膜组的最佳分离效率。但却大量消耗了电能；3. 在需要防爆的场合（如煤矿井下用膜空气分离装置），电加热器需要获得非常严格的防爆认证，而且是一个安全隐患。

综上所述，本实用新型的有益效果是。

1.利用压缩空气的余热，无须再消耗额外的电力进行压缩空气的加热等能量输入，省略了现有技术中的用电力进行电加热的环节。是一种绿色节能环保的技术。

2.省略了电加热过程的耗能环节。对于某些特定场合（如防爆区域或电力供应受局限区域），由于此种加热装置不涉及电气附件，不存在防爆问题及隐患，它的应用更加显示出其优越性。

3.压缩空气的余热加热技术，可以确保进入空气分离膜件的压缩空气干燥度达到适当的过热度要求，消除了现有技术中电加热原件损坏，从而可能导致的游离水分进入空气分离膜件的隐患。

4.本实用新型通过改变现有技术中空气分离膜制氮装置的成套组件，尤其在某些特定的应用场合（如防爆区域或电力供应受局限区域），克服了现有技术中存在的缺陷，有效地利用了压缩机中的余热，是一种绿色节能环保的新技术，具有很高的实用价值。

 附图说明

     图1为本实用新型的示意图。

图1附图中标号对应零部件名称为：1-空气压缩机，2-油气分离器，3-冷却润滑液加热器，4－后冷却器，5-空气缓冲罐，6-干燥器，7-过滤装置， 8-程控切断阀，9-空气分离膜，10-氮气缓冲罐。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示。

利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统，包括依次连接的空气压缩机1、油气分离器2、后冷却器4、空气缓冲罐5、过滤装置7，还包括具有润滑液通道B的冷却润滑液加热器3，后冷却器4包括设置在冷却腔内互相隔离的压缩空气通道A和润滑液冷却通道A，空气压缩机1的冷却润滑液与压缩空气呈混和状态后通过管道与油气分离器2的入口连接，油气分离器2的压缩空气出口端与后冷却器4的压缩空气通道A入口端连接，油气分离器2底部的润滑液出口的一端与后冷却器4的润滑液冷却通道A连接，油气分离器2底部的润滑液出口的另一端与冷却润滑液加热器3的润滑液通道B入口端连接，冷却润滑液加热器的润滑液出口端又与冷却后的润滑液进入压缩机的冷却润滑液总管连接，后冷却器的压缩空气通道A的出口与空气缓冲罐5连接，冷却润滑液加热器3的压缩空气加热通道B的入口端与过滤装置7连接，冷却润滑液加热器3的压缩空气加热通道B的出口端连接有程控切断阀8。

其加热和冷却过程为：空气压缩机1内的冷却润滑液在压缩腔内与空气混合并压缩后，冷却润滑液得到大量压缩热量，其冷却润滑液与空气的混合物经过油气分离器2后，压缩空气进入后冷却器的压缩空气冷却通道A，油气分离后冷却润滑液从油气分离器2进入到冷却润滑液加热器的润滑液通道B，将经过冷却及干燥后的压缩空气加热，即从过滤装置7输出的压缩空气，与冷却润滑液加热器的润滑液通道B内的高温冷却润滑液进行热交换，使得压缩空气温度升高，达到所要求的最佳温度值；冷却润滑液温度变低后，与经过后冷却器4冷却后的冷却润滑液汇合，进入空气压缩机1内进行循环使用。后冷却器经过水冷或风冷进行降温。

还包括互相连接的空气缓冲罐5和干燥器6，干燥器6与过滤装置7连通，空气缓冲罐5与后冷却器的压缩空气通道A连通。

所述程控切断阀8还依次连接有空气分离膜9、氮气缓冲罐10。

所述氮气缓冲罐10通过管路与用户使用端接通。

所述空气分离膜9进行氧氮分离后的富氧废气经各空气分离膜9膜件的侧方汇总排放或者与富氧回收装置接通。

具体的说，该系统包括空气压缩机、油气分离器、冷却润滑液加热器、后冷却器（油冷）、空气缓冲罐、干燥器、过滤装置、程控切断阀、空气分离膜及氮气缓冲罐。所述空气压缩机输出的高温压缩空气，经空压机内部的油气分离器分离后，进入后冷却器。冷却后的压缩空气输出端与空气缓冲罐连通，然后再依次与干燥器、过滤装置连通。经冷却、干燥及过滤后的压缩空气，返回空压机内部设置的冷却润滑液加热器，利用其压缩余热加热到要求的温度，再与程控切断阀通过输送管路接通，程控切断阀的另一端与至少一根空气分离膜9接通，所述空气分离膜进行氧氮分离后的产品氮气输出端通过输送管路与氮气缓冲罐接通。

该装置中，空压机内部设置的余热加热器与空气分离膜组为前后串联布置关系，即用余热先对压缩空气加热到空气分离膜最佳的操作温度，再对压缩空气进行分离。从而不仅满足了压缩空气以最佳温度值进入空气分离膜，提高了空气分离的效率，而且避免了进入空气分离膜可能有水分析出而导致对膜组的损害，还充分利用了压缩空气的余热，节省了电力消耗，实现了绿色节能环保的目的，更是考虑到为适应防爆区域或电力供应受局限区域的应用环境。

以压缩机余热加热装置代替上述传统的压缩空气电加热器，无须再对该加热组件供电，特别适用于防爆区域或电力供应受局限区域的膜空气分离装置。

所述空气分离膜进行氧氮分离后的富氧废气经各空气分离膜膜件的侧方汇总排放或者与富氧回收装置接通。

所述氮气缓冲罐通过管路与用户终端接通。

本实用新型的空气分离膜制氮装置的氮气生产过程为：

用空气压缩机，将环境空气压缩到额定压力，并在压缩后的高温状态下进入油气分离器将压缩空气与冷却润滑液分离，然后利用其冷却润滑液中的热量，加温经后冷却器冷却、干燥与过滤的压缩空气。在此过程中，需要对压缩空气进行充分地冷却，使得冷却后的压缩空气中的含水量尽量少。然后经压缩空气的缓冲后，进入空气干燥装置，并自动排除干燥器后析出的冷凝水，压缩空气则以干燥状态从干燥器顶部排出。再进行过滤，去除可能夹带的微尘、油雾等杂质，然后才返回空气压缩机的余热加热器进行加热到合适的温度值。符合温度、压力及空气质量等级要求的净化压缩空气，经自动控制阀门的通/断控制，进入空气分离膜进行空气的氧、氮分离，富氧废气从空气分离膜的低压侧排放或回收利用，而氮气产品则从空气分离膜的另外一端输出，作为产品输送到用户。

如上所述，则能很好的实现本实用新型。

Claims (5)

1.利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统，其特征在于：包括依次连接的空气压缩机（1）、油气分离器（2）、后冷却器（4）、空气缓冲罐（5）、过滤装置（7），还包括具有润滑液通道B的冷却润滑液加热器（3），后冷却器（4）包括设置在冷却腔内互相隔离的压缩空气通道A和润滑液冷却通道A，空气压缩机（1）的冷却润滑液与压缩空气呈混和状态后通过管道与油气分离器（2）的入口连接，油气分离器（2）的压缩空气出口端与后冷却器（4）的压缩空气通道A入口端连接，油气分离器（2）底部的润滑液出口的一端与后冷却器（4）的润滑液冷却通道A连接，油气分离器（2）底部的润滑液出口的另一端与冷却润滑液加热器（3）的润滑液通道B入口端连接，冷却润滑液加热器的润滑液出口端又与冷却后的润滑液进入压缩机的冷却润滑液总管连接，后冷却器的压缩空气通道A的出口与空气缓冲罐（5）连接，冷却润滑液加热器（3）的压缩空气加热通道B的入口端与过滤装置（7）连接，冷却润滑液加热器（3）的压缩空气加热通道B的出口端连接有程控切断阀（8）。

2.根据权利要求1所述的利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统，其特征在于：还包括互相连接的空气缓冲罐（5）和干燥器（6），干燥器（6）与过滤装置（7）连通，空气缓冲罐（5）与后冷却器的压缩空气通道A连通。

3.根据权利要求1所述的利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统，其特征在于：所述程控切断阀（8）还依次连接有空气分离膜（9）、氮气缓冲罐（10）。

4.根据权利要求3所述的利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统，其特征在于：所述氮气缓冲罐（10）通过管路与用户使用端接通。

5.根据权利要求3所述的利用空压机冷却润滑液余热加热的氮气制备系统，其特征在于：所述空气分离膜（9）进行氧氮分离后的富氧废气经各空气分离膜（9）膜件的侧方汇总排放或者与富氧回收装置接通。

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