專利名稱：雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種深冷空氣分離設(shè)備中的液化設(shè)備，尤其涉及一種雙 膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備。
背景技術(shù)：
液化設(shè)備是空氣分離設(shè)備的一種變型?？諝夥蛛x設(shè)備的主要產(chǎn)品是氧氣 和氮氣。氧氣是地球上一切有生命的機(jī)體賴以生存的物質(zhì)，它很容易與其他 物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，并放出大量的熱量。因此，氧氣作為氧化劑和助燃劑在 冶金、化工、能源、機(jī)械、國防工業(yè)等部門得到廣泛應(yīng)用。氮氣的化學(xué)性質(zhì) 不活潑，在平常的狀態(tài)下有很大的惰性，不容易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 因此，氮氣在冶金、電子化學(xué)工業(yè)中廣泛地用來做保護(hù)氣。而低溫液體在存 儲與運(yùn)輸方面具有優(yōu)越性，因此低溫液氮與液氧的需求越來越多。而液化設(shè) 備將放散的氮氣回收，可節(jié)省成本。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其將第一、第二增 壓透平膨脹裝置高效串聯(lián)，對輸入的氮氣繼續(xù)進(jìn)行兩次增壓，氮氣液化效率 增加；同時采用了全自動系統(tǒng)，自動化水平高，減少了工人勞動強(qiáng)度。
本實用新型的技術(shù)方案是 一種雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，包括冷箱，設(shè) 置在冷箱外的氮氣壓縮機(jī)，增壓透平膨脹裝置，以及設(shè)置在冷箱內(nèi)的主換熱 器、液氮分離器和將液氮分離器分離出來的液氮進(jìn)行過冷并輸出冷箱外的過 冷器，所述增壓透平膨脹裝置包括共軸分別設(shè)置在冷箱內(nèi)外的透平膨脹機(jī)和 增壓機(jī)，所述氮氣壓縮機(jī)包括對外部輸入的氮氣進(jìn)行壓縮的原料氮氣壓縮 機(jī)、對經(jīng)過原料氮氣壓縮機(jī)的氣體進(jìn)行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機(jī)，所述增壓 透平膨脹裝置包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機(jī)的氣體分別進(jìn)行熱端膨脹和一次 增壓的第一增壓透平膨脹裝置、對一次增壓的氣體進(jìn)行二次增壓并對二次增 壓的一部分氣體進(jìn)行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置，所述液氮分離器對 二次增壓的另一部分氣體進(jìn)行液氮分離，所述主換熱器對經(jīng)過二次增壓的氣 體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進(jìn)行換熱。
本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是 一種雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，包括冷 箱，設(shè)置在冷箱外的氮氣壓縮機(jī)，增壓透平膨脹裝置，以及設(shè)置在冷箱內(nèi)的主換熱器、液氮分離器和將液氮分離器分離出來的液氮進(jìn)行過冷并輸出冷箱 外的過冷器，所述增壓透平膨脹裝置包括共軸分別設(shè)置在冷箱內(nèi)外的透平膨 脹機(jī)和增壓機(jī)，所述氮氣壓縮機(jī)包括對外部輸入的氮氣進(jìn)行壓縮的原料氮氣 壓縮機(jī)、對經(jīng)過原料氮氣壓縮機(jī)的氣體進(jìn)行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機(jī)，所述 增壓透平膨脹裝置包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機(jī)的氣體分別進(jìn)行熱端膨脹和 一次增壓的第一增壓透平膨脹裝置、對一次增壓的氣體進(jìn)行二次增壓并對二 次增壓的一部分氣體進(jìn)行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置，所述液氮分離 器對二次增壓的另一部分氣體進(jìn)行液氮分離，所述主換熱器對經(jīng)過二次增壓 的氣體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進(jìn)行換熱。
所述第二增壓透平裝置的增壓機(jī)前后設(shè)有分別對一次增壓和二次增壓 后的氣體進(jìn)行冷卻的熱端增壓后冷卻器和冷端增壓后冷卻器。
所述循環(huán)氮氣壓縮機(jī)的輸出端進(jìn)入主換熱器換熱并從主換熱器上部出 來再與第一增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機(jī)的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機(jī)的輸出端經(jīng)過主換熱器 后與循環(huán)氮氣壓縮機(jī)的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機(jī)的輸出端經(jīng)過主換熱器 后與冷箱外的空氣連通。
所述第二增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機(jī)的輸出端還與液氮分離器的 上部連通。
經(jīng)液氮分離器分離的液氮部分直接進(jìn)入過冷器，另一部分氣化后進(jìn)入過 冷器再經(jīng)過主換熱器后輸入到原料氮氣壓縮機(jī)的輸入端。 本實用新型優(yōu)點是
1. 本實用新型采用全自動系統(tǒng)，自動化水平髙，減少了工人勞動強(qiáng)度。
2. 本實用新型第一、第二增壓透平膨脹裝置髙效串聯(lián)，對輸入的氮氣 繼續(xù)進(jìn)行兩次增壓，使得液化效率增加。


圖1為本實用新型具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中l(wèi)冷箱；2主換熱器3液氮分離器；4過冷器；5增壓透平膨脹 裝置；6增壓機(jī)；7透平膨脹機(jī)；8原料氮氣壓縮機(jī)；9循環(huán)氮氣壓縮機(jī)；10 第一增壓透平膨脹裝置；11第二增壓透平膨脹裝置；12熱端增壓后冷卻器；13冷端增壓后冷卻器；14用戶低壓管網(wǎng)。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述-
實施例如圖1所示， 一種雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，包括冷箱l,設(shè)置 在冷箱l外的氮氣壓縮機(jī)，增壓透平膨脹裝置5，以及設(shè)置在冷箱l內(nèi)的主 換熱器2、液氮分離器3和將液氮分離器3分離出來的液氮進(jìn)行過冷并輸出 冷箱1外的過冷器4,所述增壓透平膨脹裝置5包括共軸分別設(shè)置在冷箱1 內(nèi)外的透平膨脹機(jī)7和增壓機(jī)6，增壓機(jī)6由透平膨脹機(jī)7驅(qū)動，消耗掉透 平膨脹機(jī)7所輸出的功，同時增壓。
其中冷箱內(nèi)管道進(jìn)行應(yīng)力分析，管道布置采用自補(bǔ)償形式，采用了鋁合 金材料。主換熱器2采用了長板式換熱器，使熱端溫差控制在小于3'C,減 少冷量損失，降低能耗。
所述氮氣壓縮機(jī)包括對外部輸入的氮氣進(jìn)行壓縮的原料氮氣壓縮機(jī)8、 對經(jīng)過原料氮氣壓縮機(jī)8的氣體進(jìn)行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機(jī)9，所述增壓 透平膨脹裝置5包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機(jī)9的氣體分別進(jìn)行熱端膨脹和一 次增壓的第一增壓透平膨脹裝置10、對一次增壓的氣體進(jìn)行二次增壓并對 二次增壓的一部分氣體進(jìn)行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置11,所述液 氮分離器3對二次增壓的另一部分氣體進(jìn)行液氮分離，所述主換熱器2對經(jīng) 過二次增壓的氣體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進(jìn)行換 熱。
所述第二增壓透平裝置11的增壓機(jī)6前后設(shè)有分別對一次增壓和二次 增壓后的氣體進(jìn)行冷卻的熱端增壓后冷卻器12和冷端增壓后冷卻器13。
所述循環(huán)氮氣壓縮機(jī)9的輸出端進(jìn)入主換熱器2換熱并從主換熱器2 上部出來再與第一增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機(jī)7的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置10、 11的透平膨脹機(jī)7的輸出端經(jīng) 過主換熱器2后與循環(huán)氮氣壓縮機(jī)9的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置10、 11的透平膨脹機(jī)7的輸出端經(jīng) 過主換熱器2后與冷箱1外的空氣連通。
所述第二增壓透平膨脹裝置11的透平膨脹機(jī)7的輸出端還與液氮分離 器3的上部連通。經(jīng)液氮分離器3分離的液氮部分直接進(jìn)入過冷器4，另一部分氣化后進(jìn) 入過冷器4再經(jīng)過主換熱器2后輸入到原料氮氣壓縮機(jī)8的輸入端。
本實用新型正常工作時，由用戶低壓管網(wǎng)14來的氮氣進(jìn)入原料氮氣壓 縮機(jī)8被壓縮，與從冷箱1內(nèi)返流來的循環(huán)氮氣一起進(jìn)入循環(huán)氮氣壓縮機(jī)9 被壓縮。之后， 一部分進(jìn)入主換熱器2并從主換熱器2上部抽出進(jìn)入第一增 壓透平膨脹裝置10的透平膨脹機(jī)7進(jìn)行膨脹制冷，膨脹后的低溫、低壓氮 氣進(jìn)入主換熱器2與正流氣體換熱，被復(fù)熱后出冷箱1釋放到空氣中或進(jìn)入 用戶循環(huán)氮氣管網(wǎng)再進(jìn)入到循環(huán)氮氣壓縮機(jī)9;另一部分進(jìn)入第一增壓透平 膨脹裝置10的增壓機(jī)6，消耗掉其透平膨脹機(jī)所輸出的功，同時得以一次 增壓。 一次增壓后的氮氣經(jīng)熱端增壓后冷卻器12冷卻后，繼續(xù)進(jìn)入第二增 壓透平膨脹裝置11的增壓機(jī)6,消耗掉其透平膨脹機(jī)7所輸出的功，同時 得以二次增壓。增壓后的氮氣經(jīng)冷端增壓后冷卻器13冷卻，進(jìn)入主換熱器 2與返流的低壓氮氣進(jìn)行熱交換后，使其冷卻，然后從主換熱器2中部抽出 一部分進(jìn)入第二增壓透平膨脹裝置11的透平膨脹機(jī)7膨脹制冷，膨脹后的 低溫、低壓氮氣進(jìn)入主換熱器2與正流氣體換熱，被復(fù)熱后輸出冷箱l釋放 到空氣中或進(jìn)入用戶循環(huán)氮氣管網(wǎng)再進(jìn)入到循環(huán)氮氣壓縮機(jī)9。另一部分氮 氣經(jīng)主換熱器2繼續(xù)冷卻，然后進(jìn)入液氮分離器3中被液化，最后進(jìn)一步經(jīng) 過過冷器4過冷后送入冷箱1外的液氮貯存系統(tǒng)。
本實用新型將第一、第二增壓透平膨脹裝置高效串聯(lián)，對輸入的氮氣繼 續(xù)進(jìn)行兩次增壓，氮氣液化效率增加；同時采用了全自動系統(tǒng)，自動化水平 高，減少了工人勞動強(qiáng)度。
權(quán)利要求1. 一種雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，包括冷箱(1)，設(shè)置在冷箱(1)外的氮氣壓縮機(jī)，增壓透平膨脹裝置(5)，以及設(shè)置在冷箱(1)內(nèi)的主換熱器(2)、液氮分離器(3)和將液氮分離器(3)分離出來的液氮進(jìn)行過冷的過冷器(4)，所述增壓透平膨脹裝置(5)包括共軸分別設(shè)置在冷箱(1)內(nèi)外的透平膨脹機(jī)(7)和增壓機(jī)(6)，其特征在于所述增壓透平膨脹裝置(5)包括對經(jīng)過氮氣壓縮機(jī)的氣體分別進(jìn)行熱端膨脹和一次增壓的第一增壓透平膨脹裝置(10)、對一次增壓的氣體進(jìn)行二次增壓并對二次增壓的一部分氣體進(jìn)行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置(11)，所述液氮分離器(3)對二次增壓的另一部分氣體進(jìn)行液氮分離，所述主換熱器(2)對經(jīng)過二次增壓的氣體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進(jìn)行換熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其特征在于所述 氮氣壓縮機(jī)包括對外部輸入的氮氣進(jìn)行壓縮的原料氮氣壓縮機(jī)(8)、對經(jīng)過 原料氮氣壓縮機(jī)(8)的氣體進(jìn)行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機(jī)(9)，所述循環(huán) 氮氣壓縮機(jī)(9)的輸出端分別與第一增壓透平裝置(10)的增壓機(jī)(6)和 透平膨脹機(jī)(7)的輸入端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其特征在于所述 第二增壓透平裝置(11)的增壓機(jī)(6)前后設(shè)有分別對一次增壓和二次增 壓后的氣體進(jìn)行冷卻的熱端增壓后冷卻器(12)和冷端增壓后冷卻器(13)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其特征在于所述 循環(huán)氮氣壓縮機(jī)(9)的輸出端進(jìn)入主換熱器(2)換熱并從主換熱器(2) 上部出來再與第一增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機(jī)(7)的輸入端連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其特征在于所述 第一、第二增壓透平膨脹裝置(10、 11)的透平膨脹機(jī)(7)的輸出端經(jīng)過 主換熱器(2)后與循環(huán)氮氣壓縮機(jī)(9)的輸入端連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其特征在于所述 第一、第二增壓透平膨脹裝置(10、 11)的透平膨脹機(jī)(7)的輸出端經(jīng)過 主換熱器(2)后與冷箱(1)外的空氣連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其特征在于 所述第二增壓透平膨脹裝置(11)的透平膨脹機(jī)(7)的輸出端還與液氮分 離器(3)的上部連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，其特征在于經(jīng)液 氮分離器(3)分離的液氮部分直接進(jìn)入過冷器(4),另一部分氣化后進(jìn)入 過冷器(4)再經(jīng)過主換熱器(2)后輸入到原料氮氣壓縮機(jī)(8)的輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種雙膨脹機(jī)中壓液化設(shè)備，包括冷箱，冷箱外的氮氣壓縮機(jī)，增壓透平膨脹裝置，以及冷箱內(nèi)的主換熱器、液氮分離器和過冷器，所述增壓透平膨脹裝置包括共軸分別設(shè)置在冷箱內(nèi)外的透平膨脹機(jī)和增壓機(jī)，所述氮氣壓縮機(jī)包括原料氮氣壓縮機(jī)和循環(huán)氮氣壓縮機(jī)，所述增壓透平膨脹裝置包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機(jī)的氣體分別進(jìn)行熱端膨脹和一次增壓的第一增壓透平膨脹裝置、對一次增壓的氣體進(jìn)行二次增壓并對二次增壓的一部分氣體進(jìn)行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置。本實用新型將第一、第二增壓透平膨脹裝置高效串聯(lián)，對輸入的氮氣繼續(xù)進(jìn)行兩次增壓，氮氣液化效率增加；同時采用了全自動系統(tǒng)，自動化水平高，減少了工人勞動強(qiáng)度。
文檔編號F25J1/00GK201265996SQ20082018582
公開日2009年7月1日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者夏瑞田, 楊恒珠, 彬 蔣 申請人:蘇州制氧機(jī)有限責(zé)任公司