CN209188434U - 一种真空变压吸附制氧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机、吸附分离单元和速率式真空泵，所述吸附分离单元的进气口与速率式风机之间连接有风机工况控制单元，所述吸附分离单元的排气口与速率式真空泵之间连接有真空泵工况控制单元。通过调节控制阀A的开度，当压力出现波动时，可以提前预测并做好调节，以消除阀门动作时间滞后带来的影响，风机工况控制单元的进口流量与速率式风机出口流量相等，通过控制阀B的流量等于真空泵进口流量，缓冲罐B的压力保持恒定，也即速率式真空泵进口流量压力均保持恒定，进而保证进口压力和出气压力的平稳性。

Description

一种真空变压吸附制氧系统

技术领域

本实用新型属于制氧设备技术领域，尤其涉及一种真空变压吸附制氧系统。

背景技术

真空变压吸附制氧系统，是利用鼓风机升压原料空气并将其送入吸附塔，利用吸附塔中装填的不同吸附剂在高压下对原料空气中的水（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2）进行选择性吸附，而未被吸附的氧气（O2）成为系统生产的产品气；在吸附剂吸附饱和时，采用真空泵对吸附塔抽真空降压，使被吸附剂吸附的水（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2）得到解吸，吸附剂获得再生，利用多塔循环获取较高氧浓度（60~93%）的富氧气产品。

专利号为CN201020580511.2，申请日为2010-10-28，公开了一种真空变压吸附制氧系统，包括罗茨鼓风机与吸附器，所述吸附器上方设置有出气管，所述出气管的一端连接有氧气缓冲罐；所述罗茨鼓风机的进气口处还设置有入口过滤器与入口缓冲罐，所述入口过滤器位于所述入口缓冲罐的上方，所述入口缓冲罐上设有第一连接孔、第二连接孔与第三连接孔，所述第一连接孔与所述罗茨鼓风机的进气口相连接，所述第二连接孔与所述罗茨鼓风机的出气口相连接，所述第三连接孔与所述罗茨真空泵的进气口相连接。

上述专利通过在罗茨鼓风机的进气口处设置入口缓冲罐将罗茨真空泵与罗茨鼓风机相连通，节省了过滤器的使用数量，降低了使用成本以及维修成本。但是罗茨真空泵与罗茨鼓风机如下缺点。

1、噪音大，需要对厂房整体隔噪，同时要解决隔噪与通风的矛盾，既不环保又增加投资；

2、振动大，罗茨设备振动大，需要对与其相连的管道做防震设计，增加不必要的技术难度和投资；

3、能耗大，罗茨设备的热效率通常只有60%左右，相比较其它先进的气体压缩设备，能耗较大；

4、不利于优化控制，变压吸附制氧工艺流程会呈现周期性波动，罗茨设备无法针对该变化工况进行主动调节，由于罗茨设备固有的特性，当出现波动时，通常是被动承受，但往往会对设备造成较大的冲击，从而影响设备的整体寿命和可靠性，又如，当需要降低产氧负荷时，大型制氧装置上，罗茨设备几乎无法使用变频设备调节负载，只能对多余的氧气放空，从而造成不必要的浪费，没有对罗茨设备进行均压处理，在运行过程中容易造成压力不均衡的现象，会造成氧气的浓度不均匀，如果出现罐体顶部氧气浓度低于底部的情况，清洗过程利用的产品气，绝大部分会被真空泵抽走，即该部分产品体是浪费掉的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种真空变压吸附制氧系统及方法，该系统采用更高效率的压缩机（风机或真空泵）并提供了一种克服工况波动的方案，从而解决了速率式压缩机与工况的矛盾，有效的保证了系统平稳可靠的运行，并且显著降低制氧系统的噪音、振动及能耗。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下。

一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机、吸附分离单元）和速率式真空泵，所述吸附分离单元的进气口与速率式风机之间连接有风机工况控制单元，所述吸附分离单元的排气口与速率式真空泵之间连接有真空泵工况控制单元；

所述风机工况控制单元包括缓冲罐A、控制阀A和阀门A，缓冲罐A通过管道与控制阀A串联设置，所述缓冲罐A和控制阀A串联后与阀门A并联设置，所述控制阀A与阀门A均与吸附分离单元的进气口连通；

所述真空泵工况控制单元包括缓冲罐B、控制阀B和阀门B，所述控制阀B通过管道与缓冲罐B串联设置，所述缓冲罐B和控制阀B串联后与阀门B并联设置，所述控制阀B和阀门B均与吸附分离单元的排气口连通;

所述控制阀A和控制阀B开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自50~150%之间的任意合适开启度；

所述控制阀A开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀A的流量控制在流经阀门A流量的50~150%；所述控制阀B开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀B的流量控制在流经阀门B流量的50~150%。

所述吸附分离单元包括至少两个吸附器，所述吸附器包括吸附器A和吸附器B，所述吸附器A上连接有进气阀A和排气阀A，所述进气阀A和排气阀A并排设置，所述吸附器B上连接有进气阀B和排气阀B，所述进气阀B和排气阀B并排设置，所述进气阀A和进气阀B均与风机工况控制单元连接，所述排气阀A和排气阀B与真空泵工况控制单元连接。

所述进气阀A、排气阀A、进气阀B和排气阀B均为流量调节控制阀门。

所述控制阀A和控制阀B开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自90-110%之间的任意合适开启度。

所述速率式风机包括离心风机、单级高速离心、风机多级离心风机、轴流式风机、透平风机。

所述速率式真空泵包括离心真空泵、单级高速离心真空泵、多级离心真空泵、轴流式真空泵 、透平真空泵。

所述控制阀A为多个，且并联设置，所述控制阀B为多个，且并联设置。

一种真空变压吸附制氧方法，其特征在于：包括以下步骤：

a,启动，将控制阀A和控制阀B预置开度为2-20%，关闭阀门A、排气阀A、进气阀B和阀门B，开启进气阀A和排气阀B，启动速率式风机和速率式真空泵，气体依次经过缓冲罐A、控制阀A、进气阀A流入吸附器A；

b,稳流，将控制阀A和控制阀B开度逐渐增大，吸附器A压强增加至100-140kpa.A，吸附器B压强逐渐降至40-70kpa.A,然后开启阀门A和阀门B；

c,产氧，气体依次经过阀门A和进气阀A进入吸附器A，气体中的氮气、二氧化碳，水被吸附器A中的吸附剂吸附，产出氧气，逐渐减少控制阀A的开度，在工况变化前控制阀A开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门A并且提前调节控制阀A至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀A的流量为额定工况的50%~150%之间，速率式风机和吸附器A的压强控制在120-150kpa.A；

d,真空,在步骤C的同时，吸附器B中吸附的气体依次经过排气阀B和阀门B被速率式真空泵抽出，逐渐减少控制阀B的开度，在工况变化前控制阀B开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门B（43）并且提前调节控制阀B至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀B的流量为额定工况的50%~150%之间，速率式真空泵和吸附器B的压强控制在30-60kpa.A，

e,切换，关闭阀门A和进气阀A、排气阀B和阀门B，开启排气阀A和进气阀B，气体依次经过速率式风机、缓冲罐A、控制阀A和进气阀B进入吸附器B，吸附器B压强逐渐增加，吸附器A中的气体依次经过排气阀A、控制阀B、缓冲罐B被速率式真空泵抽出，吸附器A压强逐渐降低;

f,稳流，控制阀A和控制阀B开度逐渐增大，吸附器B压强增加至100-140kpa.A，吸附器A压强逐渐降至40-70kpa.A,然后开启阀门A和阀门B；

g,产氧，气体依次经过阀门A和进气阀B进入吸附器B，气体中的氮气、二氧化碳，水被吸附器B中的吸附剂吸附，产出氧气，逐渐减少控制阀A（22）的开度，在工况变化前控制阀A开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门A并且提前调节控制阀A至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀A的流量为额定工况的50%~150%之间，吸附器B的压强控制在120-150kpa.A，

h,真空,在步骤g的同时，吸附器A中吸附的气体依次经过排气阀A和阀门B被速率式真空泵抽出，逐渐减少控制阀B的开度，在工况变化前控制阀B开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门B并且提前调节控制阀B至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀B的流量为额定工况的50%~150%之间，吸附器A的压强控制在30-60kpa.A，

i,切换，关闭阀门A、进气阀B、排气阀A和阀门B，开启进气阀A和排气阀B，气体依次经过速率式风机、缓冲罐A、控制阀A、进气阀A进入吸附器A，吸附器A压强逐渐增加，吸附器B中的气体依次经过排气阀B、控制阀B、缓冲罐B被速率式真空泵抽出，吸附器B压强逐渐降低;

j,循环，重复步骤b到i,依次循环工作。

采用本实用新型的优点在于。

1、通过在速率式风机出口增加缓冲罐A、控制阀A和阀门A，当出口压力突然降低时，关闭阀门A前，根据压力调节控制阀A的开度，当压力出现波动时，可以提前预测并做好调节，以消除阀门动作时间滞后带来的影响，风机工况控制单元的进口流量与速率式风机出口流量相等，这样，缓冲罐A的压力保持恒定，也即速率式风机出口流量压力均保持恒定，同时，通过在速率式真空泵进口增加缓冲罐B、控制阀B和阀门B，当进口压力突然增高时，关闭阀门B前，根据压力调节控制阀B的开度，最优的情况是，通过控制阀B的流量等于真空泵进口流量，缓冲罐B的压力保持恒定，也即速率式真空泵进口流量压力均保持恒定，进而保证进口压力和出气压力的平稳性，有利于吸附操作，同时减少了产品氧气的损失，保证吸附器内部的氧气浓度的分布，从而增加产品氧气的产量，提高了吸附操作的效率，降低了能耗，节约了成本，在清洗过程利用的产品气，绝大部分不会被真空泵抽走，控制了速率式风机和速率式真空泵的压力波动变化，降低设备的噪音、振动大和能耗，为采用高效离心设备创造了条件，降低了系统的噪音和能耗，同时控制阀A和控制阀B控制其流量为初始全开流量的50~150%之间，对压力变化气到减缓的作用，有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机和速率式真空泵的影响。

2、通过并排设置阀门便于控制吸附器A和吸附器B的气体吸附转换，提高生产效率，采用多个吸附器，当一个吸附器损坏时，其它吸附器可以继续工作，避免设备停止工作带来的损失。

3、通过流量调节控制阀门，当没有风机工况控制单元和真空泵工况控制单元时，也可以自动控制50~150%流量，减少设备的利用，降低生产成本和减少设备占用空间。

4、通过90-110%之间的任意合适开启度，对压力变化气到减缓的作用，最为有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机和速率式真空泵的影响，效果最佳。

5、通过采用离心设备，通常其压比在1.3~3.0左右，当制氧工艺流程会呈现周期性波动，高速离心压缩机进行主动调节，对会对设备有较小的冲击，提高设备的整体寿命和可靠性，又如，当需要降低产氧负荷时，大型制氧装置上，能够使用变频设备调节负载，只能对多余的氧气放空，从而造成不必要的浪费。

6、通过多个控制阀A和控制阀B，来控制其的开度，实现了控制其通过气体的流率。

7、通过该方法步骤，控制控制阀A和控制阀B的2-20%开度，使气体经过控制阀A的流率为经过阀门A流率的50~150%范围内，同时使气体经过控制阀B的流率为经过阀门B流率的50~150%范围内，从而延缓切换是压力增减的时间，保证速率式风机与吸附器之间的压力值保持一直，减少了吸附器与速率式真空泵的压力值变化，降低压力的波动。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的采用多个控制阀的结构示意图。

附图标记：1、速率式风机，2、风机工况控制单元，3、吸附分离单元，4、真空泵工况控制单元，5、速率式真空泵，21、缓冲罐A，22、控制阀A，23、阀门A，31、吸附器A，32、吸附器B，33、进气阀A，34、排气阀A，35、进气阀B，36、排气阀B，41、缓冲罐B，42、控制阀B，43、阀门B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机1、吸附分离单元3和速率式真空泵5，所述吸附分离单元3的进气口与速率式风机1之间连接有风机工况控制单元2，所述吸附分离单元3的排气口与速率式真空泵5之间连接有真空泵工况控制单元4；

所述风机工况控制单元2包括缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，缓冲罐A21通过管道与控制阀A22串联设置，所述缓冲罐A21和控制阀A22串联后与阀门A23并联设置，所述控制阀A22与阀门A23均与吸附分离单元3的进气口连通；

所述真空泵工况控制单元4包括缓冲罐B41、控制阀B42和阀门B43，所述控制阀B42通过管道与缓冲罐B41串联设置，所述缓冲罐B41和控制阀B42串联后与阀门B43并联设置，所述控制阀B42和阀门B43均与吸附分离单元3的排气口连通;

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自50~150%之间的任意合适开启度；

所述控制阀A22开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀A22的流量控制在流经阀门A23流量的50~150%；所述控制阀B42开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀B42的流量控制在流经阀门B43流量的50~150%，例如：阀门A23的气体流量为10000立方米/分钟，通过控制阀A22的流量为5000-15000立方米/分钟，阀门B43的气体流量为10000立方米/分钟，通过控制阀B42的流量为5000-15000立方米/分钟。

通过在速率式风机1出口增加缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，当出口压力突然降低时，关闭阀门A21前，根据压力调节控制阀A22的开度，当压力出现波动时，可以提前预测并做好调节，以消除阀门动作时间滞后带来的影响，风机工况控制单元2的进口流量与速率式风机1出口流量相等，这样，缓冲罐A21的压力保持恒定，也即速率式风机1出口流量压力均保持恒定，同时，通过在速率式真空泵4进口增加缓冲罐B41、控制阀B52和阀门B43，当进口压力突然增高时，关闭阀门B43前，根据压力调节控制阀B43的开度，最优的情况是，通过控制阀B43的流量等于真空泵进口流量，缓冲罐B43的压力保持恒定，也即速率式真空泵5进口流量压力均保持恒定，进而保证进口压力和出气压力的平稳性，有利于吸附操作，同时减少了产品氧气的损失，保证吸附器内部的氧气浓度的分布，从而增加产品氧气的产量，提高了吸附操作的效率，降低了能耗，节约了成本，在清洗过程利用的产品气，绝大部分不会被真空泵抽走，控制了速率式风机1和速率式真空泵5的压力波动变化，降低设备的噪音、振动大和能耗，为采用高效离心设备创造了条件，降低了系统的噪音和能耗，同时控制阀A22和控制阀B42控制其流量为初始全开流量的50~150%之间，对压力变化气到减缓的作用，有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机和速率式真空泵的影响。

实施例2

如图1所示，一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机1、吸附分离单元3和速率式真空泵5，所述吸附分离单元3的进气口与速率式风机1之间连接有风机工况控制单元2，所述吸附分离单元3的排气口与速率式真空泵5之间连接有真空泵工况控制单元4；

所述风机工况控制单元2包括缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，缓冲罐A21通过管道与控制阀A22串联设置，所述缓冲罐A21和控制阀A22串联后与阀门A23并联设置，所述控制阀A22与阀门A23均与吸附分离单元3的进气口连通；

所述真空泵工况控制单元4包括缓冲罐B41、控制阀B42和阀门B43，所述控制阀B42通过管道与缓冲罐B41串联设置，所述缓冲罐B41和控制阀B42串联后与阀门B43并联设置，所述控制阀B42和阀门B43均与吸附分离单元3的排气口连通;

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自50~150%之间的任意合适开启度；

所述控制阀A22开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀A22的流量控制在流经阀门A23流量的50~150%；所述控制阀B42开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀B42的流量控制在流经阀门B43流量的50%。

所述吸附分离单元3包括至少两个吸附器，所述吸附器包括吸附器A31和吸附器B32，所述吸附器A31上连接有进气阀A33和排气阀A34，所述进气阀A33和排气阀A34并排设置，所述吸附器B32上连接有进气阀B35和排气阀B36，所述进气阀B35和排气阀B36并排设置，所述进气阀A33和进气阀B35均与风机工况控制单元2连接，所述排气阀A34和排气阀B36与真空泵工况控制单元4连接。

通过在速率式风机1出口增加缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，当出口压力突然降低时，关闭阀门A21前，根据压力调节控制阀A22的开度，当压力出现波动时，可以提前预测并做好调节，以消除阀门动作时间滞后带来的影响，风机工况控制单元2的进口流量与速率式风机1出口流量相等，这样，缓冲罐A21的压力保持恒定，也即速率式风机1出口流量压力均保持恒定，同时，通过在速率式真空泵4进口增加缓冲罐B41、控制阀B52和阀门B43，当进口压力突然增高时，关闭阀门B43前，根据压力调节控制阀B43的开度，最优的情况是，通过控制阀B43的流量等于真空泵进口流量，缓冲罐B43的压力保持恒定，也即速率式真空泵5进口流量压力均保持恒定，进而保证进口压力和出气压力的平稳性，有利于吸附操作，同时减少了产品氧气的损失，保证吸附器内部的氧气浓度的分布，从而增加产品氧气的产量，提高了吸附操作的效率，降低了能耗，节约了成本，在清洗过程利用的产品气，绝大部分不会被真空泵抽走，控制了速率式风机1和速率式真空泵5的压力波动变化，降低设备的噪音、振动大和能耗，为采用高效离心设备创造了条件，降低了系统的噪音和能耗，同时控制阀A22和控制阀B42控制其流量为初始全开流量的50%之间，对压力变化气到减缓的作用，有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机和速率式真空泵的影响。

通过并排设置阀门便于控制吸附器A31和吸附器B32的气体吸附转换，提高生产效率，采用多个吸附器，当一个吸附器损坏时，其它吸附器可以继续工作，避免设备停止工作带来的损失。

实施例3

如图1所示，一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机1、吸附分离单元3和速率式真空泵5，所述吸附分离单元3的进气口与速率式风机1之间连接有风机工况控制单元2，所述吸附分离单元3的排气口与速率式真空泵5之间连接有真空泵工况控制单元4；

所述风机工况控制单元2包括缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，缓冲罐A21通过管道与控制阀A22串联设置，所述缓冲罐A21和控制阀A22串联后与阀门A23并联设置，所述控制阀A22与阀门A23均与吸附分离单元3的进气口连通；

所述真空泵工况控制单元4包括缓冲罐B41、控制阀B42和阀门B43，所述控制阀B42通过管道与缓冲罐B41串联设置，所述缓冲罐B41和控制阀B42串联后与阀门B43并联设置，所述控制阀B42和阀门B43均与吸附分离单元3的排气口连通;

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自50~150%之间的任意合适开启度；

所述控制阀A22开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀A22的流量控制在流经阀门A23流量的50~150%；所述控制阀B42开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀B42的流量控制在流经阀门B43流量的150%。

所述吸附分离单元3包括至少两个吸附器，所述吸附器包括吸附器A31和吸附器B32，所述吸附器A31上连接有进气阀A33和排气阀A34，所述进气阀A33和排气阀A34并排设置，所述吸附器B32上连接有进气阀B35和排气阀B36，所述进气阀B35和排气阀B36并排设置，所述进气阀A33和进气阀B35均与风机工况控制单元2连接，所述排气阀A34和排气阀B36与真空泵工况控制单元4连接。

所述进气阀A33、排气阀A34、进气阀B35和排气阀B36均为流量调节控制阀门。

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自90-110%之间的任意合适开启度。

所述速率式风机1包括离心风机、单级高速离心、风机多级离心风机、轴流式风机、透平风机。

通过在速率式风机1出口增加缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，当出口压力突然降低时，关闭阀门A21前，根据压力调节控制阀A22的开度，当压力出现波动时，可以提前预测并做好调节，以消除阀门动作时间滞后带来的影响，风机工况控制单元2的进口流量与速率式风机1出口流量相等，这样，缓冲罐A21的压力保持恒定，也即速率式风机1出口流量压力均保持恒定，同时，通过在速率式真空泵4进口增加缓冲罐B41、控制阀B52和阀门B43，当进口压力突然增高时，关闭阀门B43前，根据压力调节控制阀B43的开度，最优的情况是，通过控制阀B43的流量等于真空泵进口流量，缓冲罐B43的压力保持恒定，也即速率式真空泵5进口流量压力均保持恒定，进而保证进口压力和出气压力的平稳性，有利于吸附操作，同时减少了产品氧气的损失，保证吸附器内部的氧气浓度的分布，从而增加产品氧气的产量，提高了吸附操作的效率，降低了能耗，节约了成本，在清洗过程利用的产品气，绝大部分不会被真空泵抽走，控制了速率式风机1和速率式真空泵5的压力波动变化，降低设备的噪音、振动大和能耗，为采用高效离心设备创造了条件，降低了系统的噪音和能耗，同时控制阀A22和控制阀B42控制其流量为初始全开流量的150%之间，对压力变化气到减缓的作用，有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机和速率式真空泵的影响。

通过并排设置阀门便于控制吸附器A31和吸附器B32的气体吸附转换，提高生产效率，采用多个吸附器，当一个吸附器损坏时，其它吸附器可以继续工作，避免设备停止工作带来的损失。

通过流量调节控制阀门，当没有风机工况控制单元2和真空泵工况控制单元4时，也可以自动控制150%流量，减少设备的利用，降低生产成本和减少设备占用空间。

通过90-110%之间的任意合适开启度，对压力变化气到减缓的作用，最为有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机1和速率式真空泵5的影响，效果最佳。

通过采用离心设备，通常其压比在1.3~3.0左右，当制氧工艺流程会呈现周期性波动，高速离心压缩机进行主动调节，对会对设备有较小的冲击，提高设备的整体寿命和可靠性，又如，当需要降低产氧负荷时，大型制氧装置上，能够使用变频设备调节负载，只能对多余的氧气放空，从而造成不必要的浪费。

实施例4

如图1所示，一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机1、吸附分离单元3和速率式真空泵5，所述吸附分离单元3的进气口与速率式风机1之间连接有风机工况控制单元2，所述吸附分离单元3的排气口与速率式真空泵5之间连接有真空泵工况控制单元4；

所述风机工况控制单元2包括缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，缓冲罐A21通过管道与控制阀A22串联设置，所述缓冲罐A21和控制阀A22串联后与阀门A23并联设置，所述控制阀A22与阀门A23均与吸附分离单元3的进气口连通；

所述真空泵工况控制单元4包括缓冲罐B41、控制阀B42和阀门B43，所述控制阀B42通过管道与缓冲罐B41串联设置，所述缓冲罐B41和控制阀B42串联后与阀门B43并联设置，所述控制阀B42和阀门B43均与吸附分离单元3的排气口连通;

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自100%之间的任意合适开启度；

所述控制阀A22开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀A22的流量控制在流经阀门A23流量的50~150%；所述控制阀B42开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀B42的流量控制在流经阀门B43流量的100%。

所述吸附分离单元3包括至少两个吸附器，所述吸附器包括吸附器A31和吸附器B32，所述吸附器A31上连接有进气阀A33和排气阀A34，所述进气阀A33和排气阀A34并排设置，所述吸附器B32上连接有进气阀B35和排气阀B36，所述进气阀B35和排气阀B36并排设置，所述进气阀A33和进气阀B35均与风机工况控制单元2连接，所述排气阀A34和排气阀B36与真空泵工况控制单元4连接。

所述进气阀A33、排气阀A34、进气阀B35和排气阀B36均为流量调节控制阀门。

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自90%之间的任意合适开启度。

所述速率式风机1包括离心风机、单级高速离心、风机多级离心风机、轴流式风机、透平风机。

所述速率式真空泵14包括离心真空泵、单级高速离心真空泵、多级离心真空泵、轴流式真空泵 、透平真空泵。

图2所示，所述控制阀A22为被多个，且并联设置，所述控制阀B42为多个，且并联设置。

通过在速率式风机1出口增加缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，当出口压力突然降低时，关闭阀门A21前，根据压力调节控制阀A22的开度，当压力出现波动时，可以提前预测并做好调节，以消除阀门动作时间滞后带来的影响，风机工况控制单元2的进口流量与速率式风机1出口流量相等，这样，缓冲罐A21的压力保持恒定，也即速率式风机1出口流量压力均保持恒定，同时，通过在速率式真空泵4进口增加缓冲罐B41、控制阀B52和阀门B43，当进口压力突然增高时，关闭阀门B43前，根据压力调节控制阀B43的开度，最优的情况是，通过控制阀B43的流量等于真空泵进口流量，缓冲罐B43的压力保持恒定，也即速率式真空泵5进口流量压力均保持恒定，进而保证进口压力和出气压力的平稳性，有利于吸附操作，同时减少了产品氧气的损失，保证吸附器内部的氧气浓度的分布，从而增加产品氧气的产量，提高了吸附操作的效率，降低了能耗，节约了成本，在清洗过程利用的产品气，绝大部分不会被真空泵抽走，控制了速率式风机1和速率式真空泵5的压力波动变化，降低设备的噪音、振动大和能耗，为采用高效离心设备创造了条件，降低了系统的噪音和能耗，同时控制阀A22和控制阀B42控制其流量为初始全开流量的100%之间，对压力变化气到减缓的作用，有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机和速率式真空泵的影响。

通过并排设置阀门便于控制吸附器A31和吸附器B32的气体吸附转换，提高生产效率，采用多个吸附器，当一个吸附器损坏时，其它吸附器可以继续工作，避免设备停止工作带来的损失。

通过流量调节控制阀门，当没有风机工况控制单元2和真空泵工况控制单元4时，也可以自动控制100%流量，减少设备的利用，降低生产成本和减少设备占用空间。

通过90%之间的任意合适开启度，对压力变化气到减缓的作用，最为有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机1和速率式真空泵5的影响，效果最佳。

通过采用离心设备，通常其压比在1.3~3.0左右，当制氧工艺流程会呈现周期性波动，高速离心压缩机进行主动调节，对会对设备有较小的冲击，提高设备的整体寿命和可靠性，又如，当需要降低产氧负荷时，大型制氧装置上，能够使用变频设备调节负载，只能对多余的氧气放空，从而造成不必要的浪费。

通过多个控制阀A22和控制阀B42，来控制其的开度，实现了控制其通过气体的流率。

实施例5

如图1所示，一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机1、吸附分离单元3和速率式真空泵5，所述吸附分离单元3的进气口与速率式风机1之间连接有风机工况控制单元2，所述吸附分离单元3的排气口与速率式真空泵5之间连接有真空泵工况控制单元4；

所述风机工况控制单元2包括缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，缓冲罐A21通过管道与控制阀A22串联设置，所述缓冲罐A21和控制阀A22串联后与阀门A23并联设置，所述控制阀A22与阀门A23均与吸附分离单元3的进气口连通；

所述真空泵工况控制单元4包括缓冲罐B41、控制阀B42和阀门B43，所述控制阀B42通过管道与缓冲罐B41串联设置，所述缓冲罐B41和控制阀B42串联后与阀门B43并联设置，所述控制阀B42和阀门B43均与吸附分离单元3的排气口连通;

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自120%之间的任意合适开启度；

所述控制阀A22开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀A22的流量控制在流经阀门A23流量的120%；所述控制阀B42开启至合适的开度为:在该开度下，流经控制阀B42的流量控制在流经阀门B43流量的120%。

所述吸附分离单元3包括至少两个吸附器，所述吸附器包括吸附器A31和吸附器B32，所述吸附器A31上连接有进气阀A33和排气阀A34，所述进气阀A33和排气阀A34并排设置，所述吸附器B32上连接有进气阀B35和排气阀B36，所述进气阀B35和排气阀B36并排设置，所述进气阀A33和进气阀B35均与风机工况控制单元2连接，所述排气阀A34和排气阀B36与真空泵工况控制单元4连接。

所述进气阀A33、排气阀A34、进气阀B35和排气阀B36均为流量调节控制阀门。

所述控制阀A22和控制阀B42开启至合适的开度均为控制气体流率的阀门自110%之间的任意合适开启度。

所述速率式风机1包括离心风机、单级高速离心、风机多级离心风机、轴流式风机、透平风机。

所述速率式真空泵14包括离心真空泵、单级高速离心真空泵、多级离心真空泵、轴流式真空泵 、透平真空泵。

图2所示，所述控制阀A22为被多个，且并联设置，所述控制阀B42为多个，且并联设置。

一种真空变压吸附制氧方法，包括以下步骤：

a,启动，将控制阀A22和控制阀B42预置开度为2-20%，关闭阀门A23、排气阀A34、进气阀B35和阀门B43，开启进气阀A33和排气阀B36，启动速率式风机1和速率式真空泵5，气体依次经过缓冲罐A21、控制阀A22、进气阀A33流入吸附器A31；

b,稳流，将控制阀A22和控制阀B42开度逐渐增大，吸附器A31压强增加至100-140kpa.A，吸附器B32压强逐渐降至40-70kpa.A,然后开启阀门A23和阀门B43；

c,产氧，气体依次经过阀门A23和进气阀A33进入吸附器A31，气体中的氮气、二氧化碳，水被吸附器A31中的吸附剂吸附，产出氧气，逐渐减少控制阀A22的开度，在工况变化前控制阀A22开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门A23并且提前调节控制阀A22至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀A22的流量为额定工况的50%~150%之间，速率式风机1和吸附器A31的压强控制在120-150kpa.A；

d,真空,在步骤C的同时，吸附器B32中吸附的气体依次经过排气阀B36和阀门B43被速率式真空泵5抽出，逐渐减少控制阀B42的开度，在工况变化前控制阀B42开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门B43并且提前调节控制阀B42至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀B42的流量为额定工况的50%~150%之间，速率式真空泵5和吸附器B32的压强控制在30-60kpa.A，

e,切换，关闭阀门A23和进气阀A33、排气阀B36和阀门B43，开启排气阀A34和进气阀B35，气体依次经过速率式风机1、缓冲罐A21、控制阀A22和进气阀B35进入吸附器B32，吸附器B32压强逐渐增加，吸附器A31中的气体依次经过排气阀A34、控制阀B42、缓冲罐B41被速率式真空泵5抽出，吸附器A31压强逐渐降低;

f,稳流，控制阀A22和控制阀B42开度逐渐增大，吸附器B32压强增加至100-140kpa.A，吸附器A31压强逐渐降至40-70kpa.A,然后开启阀门A23和阀门B43；

g,产氧，气体依次经过阀门A23和进气阀B35进入吸附器B32，气体中的氮气、二氧化碳，水被吸附器B32中的吸附剂吸附，产出氧气，逐渐减少控制阀A22的开度，在工况变化前控制阀A22开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门A23并且提前调节控制阀A22至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀A22的流量为额定工况的50%~150%之间，吸附器B32的压强控制在120-150kpa.A，

h,真空,在步骤g的同时，吸附器A31中吸附的气体依次经过排气阀A34和阀门B43被速率式真空泵5抽出，逐渐减少控制阀B42的开度，在工况变化前控制阀B42开度达到5-20%，开度达到5-20%为当吸附分离单元工况变化时，关闭阀门B43并且提前调节控制阀B42至合适的开度，在工况变化后，流经控制阀B42的流量为额定工况的50%~150%之间，吸附器A31的压强控制在30-60kpa.A，

i,切换，关闭阀门A23、进气阀B35、排气阀A34和阀门B43，开启进气阀A33和排气阀B36，气体依次经过速率式风机1、缓冲罐A21、控制阀A22、进气阀A33进入吸附器A31，吸附器A31压强逐渐增加，吸附器B32中的气体依次经过排气阀B36、控制阀B42、缓冲罐B41被速率式真空泵5抽出，吸附器B32压强逐渐降低;

j,循环，重复步骤b到i,依次循环工作。

通过在速率式风机1出口增加缓冲罐A21、控制阀A22和阀门A23，当出口压力突然降低时，关闭阀门A21前，根据压力调节控制阀A22的开度，当压力出现波动时，可以提前预测并做好调节，以消除阀门动作时间滞后带来的影响，风机工况控制单元2的进口流量与速率式风机1出口流量相等，这样，缓冲罐A21的压力保持恒定，也即速率式风机1出口流量压力均保持恒定，同时，通过在速率式真空泵4进口增加缓冲罐B41、控制阀B52和阀门B43，当进口压力突然增高时，关闭阀门B43前，根据压力调节控制阀B43的开度，最优的情况是，通过控制阀B43的流量等于真空泵进口流量，缓冲罐B43的压力保持恒定，也即速率式真空泵5进口流量压力均保持恒定，进而保证进口压力和出气压力的平稳性，有利于吸附操作，同时减少了产品氧气的损失，保证吸附器内部的氧气浓度的分布，从而增加产品氧气的产量，提高了吸附操作的效率，降低了能耗，节约了成本，在清洗过程利用的产品气，绝大部分不会被真空泵抽走，控制了速率式风机1和速率式真空泵5的压力波动变化，降低设备的噪音、振动大和能耗，为采用高效离心设备创造了条件，降低了系统的噪音和能耗，同时控制阀A22和控制阀B42控制其流量为初始全开流量的120%之间，对压力变化气到减缓的作用，有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机和速率式真空泵的影响。

通过并排设置阀门便于控制吸附器A31和吸附器B32的气体吸附转换，提高生产效率，采用多个吸附器，当一个吸附器损坏时，其它吸附器可以继续工作，避免设备停止工作带来的损失。

通过流量调节控制阀门，当没有风机工况控制单元2和真空泵工况控制单元4时，也可以自动控制120%流量，减少设备的利用，降低生产成本和减少设备占用空间。

通过110%之间的任意合适开启度，对压力变化气到减缓的作用，最为有效的防止压力发生急骤波动变化，从而大大的降低了压力变化对速率式风机1和速率式真空泵5的影响，效果最佳。

通过采用离心设备，通常其压比在1.3~3.0左右，当制氧工艺流程会呈现周期性波动，高速离心压缩机进行主动调节，对会对设备有较小的冲击，提高设备的整体寿命和可靠性，又如，当需要降低产氧负荷时，大型制氧装置上，能够使用变频设备调节负载，只能对多余的氧气放空，从而造成不必要的浪费。

通过多个控制阀A22和控制阀B42，来控制其的开度，实现了控制其通过气体的流率。

通过该方法步骤，控制控制阀A22和控制阀B42的2-20%开度，使气体经过控制阀A的流率为经过阀门A22流率的50~150%范围内，同时使气体经过控制阀B的流率为经过阀门B42流率的50~150%范围内，从而延缓切换是压力增减的时间，保证速率式风机与吸附器之间的压力值保持一直，减少了吸附器与速率式真空泵的压力值变化，降低压力的波动。

控制控制阀A22和控制阀B42达到2%的开度。

控制控制阀A22和控制阀B42达到20%的开度。

控制控制阀A22和控制阀B42达到10%的开度。

所述控制阀A22型号为DN800，所述控制阀A22分为四个型号为DN200的控制阀，四个控制阀并列设置，可以通过开启一个、二个、三个或四个控制阀，来控制控制阀A的开度，使控制其通过气体的流率。

所述控制阀B42号为DN800，所述控制阀B42分为四个型号为DN200的控制阀，四个控制阀并列设置，可以通过开启一个、二个、三个或四个控制阀，来控制控制阀A的开度，使控制其通过气体的流率。

通过减震器降低设备的震动，减少噪音，图纸箭头符号为气体流向。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等 指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时 惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本实用新型的限制。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种真空变压吸附制氧系统，包括速率式风机（1）、吸附分离单元（3）和速率式真空泵（5），其特征在于：所述吸附分离单元（3）的进气口与速率式风机（1）之间连接有风机工况控制单元（2），所述吸附分离单元（3）的排气口与速率式真空泵（5）之间连接有真空泵工况控制单元（4）；

所述风机工况控制单元（2）包括缓冲罐A（21）、控制阀A（22）和阀门A（23），缓冲罐A（21）通过管道与控制阀A（22）串联设置，所述缓冲罐A（21）和控制阀A（22）串联后与阀门A（23）并联设置；

所述真空泵工况控制单元（4）包括缓冲罐B（41）、控制阀B（42）和阀门B（43），所述控制阀B（42）通过管道与缓冲罐B（41）串联设置，所述缓冲罐B（41）和控制阀B（42）串联后与阀门B（43）并联设置。

2.如权利要求1所述的一种真空变压吸附制氧系统，其特征在于：所述吸附分离单元（3）包括至少两个吸附器，所述吸附器包括吸附器A（31）和吸附器B（32），所述吸附器A（31）上连接有进气阀A（33）和排气阀A（34），所述进气阀A（33）和排气阀A（34）并排设置，所述吸附器B（32）上连接有进气阀B（35）和排气阀B（36），所述进气阀B（35）和排气阀B（36）并排设置，所述进气阀A（33）和进气阀B（35）均与风机工况控制单元（2）连接，所述排气阀A（34）和排气阀B（36）与真空泵工况控制单元（4）连接。

3.如权利要求2所述的一种真空变压吸附制氧系统，其特征在于：所述进气阀A（33）、排气阀A（34）、进气阀B（35）和排气阀B（36）均为流量调节控制阀门。

4.如权利要求1所述的一种真空变压吸附制氧系统，其特征在于：所述控制阀A（22）和控制阀B（42）开度均为控制气体流率阀门自90-110%之间的开启度。

5.如权利要求1所述的一种真空变压吸附制氧系统，其特征在于：所述速率式风机（1）包括离心风机、单级高速离心、风机多级离心风机、轴流式风机、透平风机。

6.如权利要求1所述的一种真空变压吸附制氧系统，其特征在于：所述速率式真空泵（5）包括离心真空泵、单级高速离心真空泵、多级离心真空泵、轴流式真空泵、透平真空泵。