CN220582927U - 一种空气分离系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空气分离系统，所述系统包括：过滤单元，与空气输入管道连接；压缩单元，设置在过滤单元的一侧；预冷单元，设置在压缩单元远离过滤单元的一侧；纯化单元，设置在预冷单元远离压缩单元的一侧；增压单元，设置在纯化单元远离预冷单元的一侧；制冷单元，设置在纯化单元远离预冷单元的一侧，增压单元和制冷单元并联；分离单元，与增压单元和制冷单元连通；补气单元，设置在增压单元和制冷单元远离分离单元的一侧，与增压单元和制冷单元连通，补气单元包括多个阀门；传输管，设置在相邻单元之间，以传输气体。通过本实用新型提供的一种空气分离系统，优化了空分装置的试车工序，节省了试车周期，加快了生产建设进度。
Description
技术领域
本实用新型涉及传质与分离技术领域，具体涉及一种空气分离系统。
背景技术
空气分离系统生产出的氮气、氧气和氩气等气体被广泛应用于钢铁、冶金、电力、食品加工、半导体和医疗等领域，是上述领域的重要配套设备。在我国碳中和政策提倡下，碳排放管控趋严，企业逐渐选择大型一拖二汽轮机组驱动的空气分离系统作为公用工程供气单元。其中，汽轮机同时驱动空压机和增压机进行工作，对于此种分离系统，空分装置试车工序需要严格按照顺序依次进行，灵活性差，试车周期长。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种空气分离系统，优化了空分装置的试车工序，节省了试车周期，加快了生产建设进度。
为了实现上述目的及其他相关目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。
本实用新型提供一种空气分离系统，包括：
过滤单元，与空气输入管道连接；
压缩单元，设置在所述过滤单元的一侧；
预冷单元，设置在所述压缩单元远离所述过滤单元的一侧；
纯化单元，设置在所述预冷单元远离所述压缩单元的一侧；
增压单元，设置在所述纯化单元远离所述预冷单元的一侧；
制冷单元，设置在所述纯化单元远离所述预冷单元的一侧，且所述增压单元和所述制冷单元并联；
分离单元，设置在所述增压单元和所述制冷单元远离所述纯化单元的一侧，与所述增压单元和所述制冷单元连通；
补气单元，设置在所述增压单元和所述制冷单元远离所述分离单元的一侧，与所述增压单元和所述制冷单元联通，且所述补气单元包括多个阀门；以及
传输管，设置在相邻单元之间，以传输气体。
在本实用新型一实施例中，所述补气单元包括气源，所述气源包括气体压缩机或气体缓冲罐。
在本实用新型一实施例中，所述补气单元包括补气管道。
在本实用新型一实施例中，所述补气管道还至少包括第一管道和第二管道。
在本实用新型一实施例中，所述第一管道和第二管道之间的连接通过法兰连接、焊接或螺纹连接。
在本实用新型一实施例中，所述补气单元还包括至少一个压力调节阀，所述压力调节阀设置在所述第二管道上。
在本实用新型一实施例中，所述补气单元还包括至少一个隔断阀，所述隔断阀设置在所述压力调节阀一侧的所述第二管道上。
在本实用新型一实施例中，所述补气单元还包括至少一个排放阀，所述排放阀设置在所述压力调节阀和所述隔断阀之间的所述第二管道上。
在本实用新型一实施例中，所述补气管道与所述压力调节阀、隔断阀或排放阀之间的连接通过法兰连接、焊接或螺纹连接。
在本实用新型一实施例中，所述补气单元还包括至少一个弯头。
综上所述，本实用新型提出一种空气分离系统，优化了空分装置的试车工序，加快了生产进度，且减少了现场施工交叉作业，降低了风险。而且新增的补气单元可以用于保持纯化、制冷和分离等单元的微正压状态，防止湿空气进入污染系统，缩短开车时间。
当然，实施本实用新型的任一方式并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种空气分离系统的流程示意图。
标记说明：
10、过滤单元；11、压缩单元；12、预冷单元；13、纯化单元；14、增压单元；15、制冷单元；16、分离单元；17、补气单元；18、传输管；171、气源；172、补气管道；173、压力调节阀；174、隔断阀；175、排放阀；176、弯头；1721、第一管道；1722、第二管道。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本实用新型中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实用新型提供一种空气分离系统，能够优化空分装置的试车工序，加快生产进度，且减少现场施工交叉作业，降低风险。而且新增的补气单元可以用于保持纯化、制冷和分离等单元的微正压状态，防止湿空气进入污染系统，缩短开车时间。
请参阅图1所示，本实用新型提供了一种空气分离系统，例如包括过滤单元10、压缩单元11、预冷单元12、纯化单元13、增压单元14、制冷单元15、分离单元16、补气单元17和传输管18等，其中，补气单元17设置在纯化单元13与增压单元14之间。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，过滤单元10作为空气分离系统的起始单元，与空气输入管道连接，能够向空气分离系统中输送待分离空气。同时，过滤单元10能够过滤空气中的灰尘、大颗粒物质等杂质，避免杂质影响后续单元的运行。在本实施例中，过滤单元10例如为自洁式过滤器等。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，压缩单元11设置在过滤单元10的一侧。压缩单元11与过滤单元10之间通过传输管18连通，能够将过滤单元10输送的空气进行压缩，提高空气压力，提升为后续单元输送原料的效率。在本实施例中，压缩单元11例如为离心式压缩机、容积式压缩机或活塞式压缩机等。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，空气在压缩单元11过程中，因压缩而产生热量，所以在压缩单元11远离过滤单元10的一侧设置预冷单元12，预冷单元12和压缩单元11通过传输管18连通。预冷单元12能够对压缩空气进行降温，带走空气由于被压缩而产生的热量，避免高温影响纯化单元13的净化效果。在本实施例中，预冷单元12例如为空冷塔或冷冻机等。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，纯化单元13设置在预冷单元12远离压缩单元11的一侧，与预冷单元12通过传输管18连接。纯化单元13，一方面能够除去空气中大量的水分和二氧化碳，避免水分和二氧化碳进入制冷单元15而结冰，堵塞传输管18。另一方面能够脱除掉大量的碳氢化合物，例如乙炔、二氧化碳等，避免碳氢化合物在空气分离系统中积聚，引发碳氢化合物爆炸，从而能够提高空气分离系统的安全性。在本实施例中，纯化单元13例如为分子筛吸附器等。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，增压单元14设置在纯化单元13远离预冷单元12的一侧，与纯化单元13通过传输管18连接，来进一步提高气体压力。在本实施例中，增压单元14例如为离心式压缩机、容积式压缩机或活塞式压缩机等。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，制冷单元15设置在纯化单元13远离预冷单元12的一侧，且增压单元14和制冷单元15并联。通过制冷单元15，空气可以被冷却为液体，为后续分离单元16提供冷量和原料。在本实施例中，制冷单元15例如为膨胀机或换热器等。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，分离单元16设置在增压单元14和制冷单元15远离纯化单元13的一侧，与增压单元14和制冷单元15连通。由于氧和氮沸点不同，在分离单元16中，上升气体与下流液体充分接触，传热传质后，上升气体中氮的浓度逐渐增加，下降液体中氧的浓度逐渐增加，于是氮和氧通过分离单元16得以分离纯化。在本实施例中，分离单元16例如为板式精馏塔或填料塔等。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，补气单元17设置在纯化单元13和增压单元14以及制冷单元15之间，与增压单元14和制冷单元15联通，且补气单元17包括多个阀门。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，补气单元17例如包括气源171、补气管道172、压力调节阀173、隔断阀174、排放阀175和弯头176等。在本实施例中，气源171例如为仪表气压缩机等，提供的气体露点例如小于-65℃，且气体为无油、无尘的洁净气体。补气管道172例如包括第一管道1721和第二管道1722等，补气管道172的公称直径例如为80～120mm，又例如为100mm，材质例如为碳钢材质或不锈钢材质等的无缝钢管。第一管道1721和第二管道1722之间的连接例如为法兰连接、焊接或螺纹连接等，又例如为法兰连接，法兰形式例如为焊接法兰或松套法兰等，法兰材质例如碳钢或不锈钢等，法兰公称直径例如为80～120mm，又例如为100mm，以确保补气管道172之间连接紧密。压力调节阀173、隔断阀174和排放阀175例如为柔性楔形闸阀、蝶阀或球阀等，阀门密封面例如为突面、凹面或平面等。补气管道172和压力调节阀173、隔断阀174或排放阀175之间的连接例如为法兰连接、焊接或螺纹连接等，又例如为法兰连接，法兰形式例如为焊接法兰或松套法兰等，法兰材质例如碳钢或不锈钢等，法兰公称直径例如为80～120mm，又例如为100mm，以确保补气管道172之间和压力调节阀173、隔断阀174或排放阀175之间连接紧密。弯头176的形式例如为45度弯头、90度弯头或180度弯头等，材质例如碳钢或不锈钢等，公称直径例如为80～120mm，又例如为100mm，以确保补气管道172拐弯处的连接紧密。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，传输管18设置在相邻单元之间，以传输气体。在本实施例中，传输管18的材质例如碳钢或不锈钢等的无缝钢管，公称直径例如为80～120mm，又例如为100mm，以确保相邻单元之间连接紧密。
请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，通过设置补气单元17，空分试车工序包括步骤一至步骤三。步骤一，完成包含增压单元14联轴安装在内的现场所有机组安装工作，与此同时，吹扫传输管18，装填预冷单元12和纯化单元13。步骤二，压缩单元11单体试车。步骤三，增压单元14喘振试验。相对于未设置补气单元17的空分试车工序，增压单元14联轴安装工作可以提前完成，且现场机组安装和传输管18吹扫以及预冷单元12、纯化单元13装填工作可以同时进行，因此试车工序得以调整，节省周期，加快生产进度。另一方面，补气单元17可以用于保持纯化单元13、制冷单元15和分离单元16等的微正压状态，防止湿空气进入污染系统，缩短开车时间。
为了更进一步对本实用新型提供的一种空气分离系统进行说明，以下具体阐述了空气分离系统中补气单元17在试车、长时间停车以及正常运行三种状态下的使用方法，具体使用方法如下。
请参阅图1所示，在空分系统试车时，安装增压单元14联轴器和其他机组部件的同时，通过打开隔断阀174，关闭排放阀175，缓慢打开压力调节阀173，吹扫预冷单元12、纯化单元13和增压单元14的传输管18。然后，关闭压力调节阀173和隔断阀174，打开排放阀175，系统泄压后装填预冷单元12和纯化单元13。之后进行压缩单元11试车，同时，通过关闭排放阀175，全开隔断阀174、压力调节阀173调节纯化单元13出口压力在0.40MPa左右，以保持增压单元14入口压力稳定。在压缩单元11试车后，即可进行增压单元14试车，不再进行联轴器安装找正，缩短停机时间。
请参阅图1所示，在空分系统长时间停车时，打开隔断阀174，通过压力调节阀门173缓慢对空分系统充压，使纯化单元13、分离单元16等保持微正压(20kPa)，防止湿空气进入系统，节省开车时间。
请参阅图1所示，在空分系统正常运行时，关闭隔断阀174、关闭压力调节阀173，打开排放阀175，防止气体介质互窜，影响空分运行。
综上所述，本实用新型提出一种空气分离系统，通过新增补气单元，优化空分装置试车工序，加快生产进度，且减少现场施工交叉作业，降低风险。而且，补气单元可以用于保持纯化、制冷和分离等单元的微正压状态，防止湿空气进入污染系统，缩短开车时间。
在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inanembodiment)”或“在具体实施例中(in aspecific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本实用新型的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的实用新型实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本实用新型精神和范围的一部分。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。
Claims (10)
1.一种空气分离系统，其特征在于，包括：
过滤单元，与空气输入管道连接；
压缩单元，设置在所述过滤单元的一侧；
预冷单元，设置在所述压缩单元远离所述过滤单元的一侧；
纯化单元，设置在所述预冷单元远离所述压缩单元的一侧；
增压单元，设置在所述纯化单元远离所述预冷单元的一侧；
制冷单元，设置在所述纯化单元远离所述预冷单元的一侧，且所述增压单元和所述制冷单元并联；
分离单元，设置在所述增压单元和所述制冷单元远离所述纯化单元的一侧，与所述增压单元和所述制冷单元连通；
补气单元，设置在所述增压单元和所述制冷单元远离所述分离单元的一侧，与所述增压单元和所述制冷单元连通，且所述补气单元包括多个阀门；以及
传输管，设置在相邻单元之间，以传输气体。
2.根据权利要求1所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气单元包括气源，所述气源包括气体压缩机或气体缓冲罐。
3.根据权利要求1所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气单元包括补气管道。
4.根据权利要求3所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气管道还至少包括第一管道和第二管道。
5.根据权利要求4所述的空气分离系统，其特征在于，所述第一管道和第二管道之间的连接通过法兰连接、焊接或螺纹连接。
6.根据权利要求4所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气单元还包括至少一个压力调节阀，所述压力调节阀设置在所述第二管道上。
7.根据权利要求6所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气单元还包括至少一个隔断阀，所述隔断阀设置在所述压力调节阀一侧的所述第二管道上。
8.根据权利要求7所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气单元还包括至少一个排放阀，所述排放阀设置在所述压力调节阀和所述隔断阀之间的所述第二管道上。
9.根据权利要求8所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气管道与所述压力调节阀、隔断阀或排放阀之间的连接通过法兰连接、焊接或螺纹连接。
10.根据权利要求1所述的空气分离系统，其特征在于，所述补气单元还包括至少一个弯头。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |