浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氣體一體化制備裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及空氣分離技術領域，具體涉及一體化制備浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氮氣和氧氣的裝置。
【背景技術】
[0002]目前，我國玻璃工業總產量已位居世界首列。我國現在擁有浮法玻璃生產線140多條，其中至少有100余條采用重油作為燃料，然而隨著重油價格的持續上漲，燃料在玻璃制造成本中所占的比例越來越大。所以，在玻璃熔制工藝中，提高燃燒效率和降低能源成本，是行業的重大課題之一。在傳統玻璃熔制工藝中，是以空氣作為助燃氣體，而占空氣約79%多的氮氣卻對燃燒過程毫無益處。不僅如此，由于氮氣不起助燃作用，大量的氮氣經高溫加熱后作為煙氣排入大氣，帶走大量的熱量，造成熱量的損失；而且，氮氣在高溫下還會與氧氣反應生成NO、N02、N2O等有毒氣體，造成環境污染。此外，在空氣一燃料燃燒系統中，大量煙氣及氮氧化物在經過蓄熱室、煙囪等設備的過程中不僅能攜帶更多的粉塵，對環保不利，而且很容易沖蝕這些設備而減少其壽命。隨著國家對環保、節能等方面的重視，迫切需要一項新的浮法玻璃窯燃燒技術來代替原有的空氣助燃技術。而全氧燃燒技術正是符合節能、環保和高熔化質量的有效手段，被譽為玻璃熔制技術的第二次革命。
[0003]所謂全氧燃燒就是以純氧(純度從90% -100% )代替空氣，經過調壓后，以一定的流量送入窯爐，與燃料進行燃燒。采用全氧燃燒技術可以實現節能降耗、減少NOx排放、顯著提高玻璃質量，而且可以減少熔窯的建設成本、延長熔窯使用壽命、降低生產成本，是企業節能降耗、提高產品質量、取得良好經濟效益的有效措施。
[0004]浮法玻璃窯爐需要一定壓力的低純度氧氣來供全氧燃燒，同時也需要大量一定壓力的氮氣來用作氮氣保護。目前，采用空分進行制備氮氣和氧氣，制備工藝多為雙塔內壓縮，流程形式相對復雜，氧氣和氮氣量都比較大，需要配置原料空壓機，循環增壓機，液體栗，高壓換熱器等設備，成本較高。

【發明內容】

[0005]本實用新型目的是提供一體化制備浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氮氣和氧氣的裝置，以解決現有技術的不足。
[0006]本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種一體化制備浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氮氣和氧氣的裝置，包括:過濾器、透平空氣壓縮機、冷凍機、交替使用的分子篩吸附器、電加熱器、主換熱器、氮塔、主冷凝蒸發器、氧塔、冷凝器、過冷器、膨脹機、冷箱；其中，過濾器、透平空氣壓縮機、冷凍機、交替使用的分子篩吸附器、電加熱器設置于冷箱外，主換熱器、氮塔、主冷凝蒸發器、氧塔、冷凝器、過冷器、膨脹機設置于冷箱內，主冷凝蒸發器設置于氮塔上方，冷凝器設置于氧塔下方；
[0008]過濾器、透平空氣壓縮機、冷凍機、交替使用的分子篩吸附器、主換熱器依次連接，主換熱器再和氮塔底部的原料空氣進口連接；
[0009]氮塔頂部的帶壓氮氣出口分別和主換熱器、主冷凝蒸發器、冷凝器連接，氮塔底部的富氧液化空氣出口和過冷器連接，過冷器再和主冷凝蒸發器連接；主冷凝蒸發器的帶壓液氮出口和氮塔頂部連接，主冷凝蒸發器的富氧空氣出口和主換熱器連接，主換熱器、膨脹機、過冷器、主換熱器、電加熱器、交替使用的分子篩吸附器再依次連接；
[0010]主冷凝蒸發器的富氧液化空氣出口和氧塔連接，氧塔下部的氧氣出口和過冷器連接，過冷器和主換熱器連接；氧塔的污氮氣出口和過冷器連接，過冷器、主換熱器、電加熱器、交替使用的分子篩吸附器再依次連接。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]本裝置是針對浮法玻璃窯爐其需要大量一定壓力的氮氣來用作氮氣保護，同時也需要一定壓力的全氧來燃燒，以制取高純度壓力氮氣為主，利用多余的冷量來制取一定量的一定壓力、低純度的氧氣。因本裝置制備的氧氣純度低，氧氣可以帶一定壓力出冷箱。本實用新型裝置和制備流程形式簡單，能夠滿足帶壓氮氣需求量大，并同時要求部分帶壓氧氣的客戶。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例和附圖對本實用新型做更進一步地解釋。下列實施例僅用于說明本實用新型，但并不用來限定本實用新型的實施范圍。
[0015]—種一體化制備浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氮氣和氧氣的裝置，如圖1所示，包括:過濾器1、透平空氣壓縮機2、冷凍機3、交替使用的分子篩吸附器4、電加熱器5、主換熱器6、氮塔7、主冷凝蒸發器8、氧塔9、冷凝器10、過冷器11、膨脹機12、冷箱13 ;其中，過濾器1、透平空氣壓縮機2、冷凍機3、交替使用的分子篩吸附器4、電加熱器5設置于冷箱13外，主換熱器6、氮塔7、主冷凝蒸發器8、氧塔9、冷凝器10、過冷器11、膨脹機12設置于冷箱13內，主冷凝蒸發器8設置于氮塔7上方，冷凝器10設置于氧塔9下方；
[0016]過濾器1、透平空氣壓縮機2、冷凍機3、交替使用的分子篩吸附器4、主換熱器6依次連接，主換熱器6再和氮塔7底部的原料空氣進口連接；
[0017]氮塔7頂部的帶壓氮氣出口分別和主換熱器6、主冷凝蒸發器8、冷凝器10連接，氮塔7底部的富氧液化空氣出口和過冷器11連接，過冷器11再和主冷凝蒸發器8連接；主冷凝蒸發器8的帶壓液氮出口和氮塔7頂部連接，主冷凝蒸發器8的富氧空氣出口和主換熱器6連接，主換熱器6、膨脹機12、過冷器11、主換熱器6、電加熱器5、交替使用的分子篩吸附器4再依次連接；
[0018]主冷凝蒸發器8的富氧液化空氣出口和氧塔9連接，氧塔9下部的氧氣出口和過冷器11連接，過冷器11和主換熱器6連接；氧塔9的污氮氣出口和過冷器11連接，過冷器
11、主換熱器6、電加熱器5、交替使用的分子篩吸附器4再依次連接。
[0019]上述各部件的功能如下:
[0020]過濾器1，用于過濾原料空氣中的灰塵和機械雜質；
[0021]透平空氣壓縮機2，用于將過濾后的原料空氣壓縮到設定壓力；
[0022]冷凍機3，用于將過濾、壓縮后的原料空氣預冷；
[0023]交替使用的分子篩吸附器4，用于將過濾、壓縮、預冷后的原料空氣純化，水分、C02、C2H2等物質被分子篩吸附而去除；
[0024]主換熱器6，用于將過濾、壓縮、預冷、純化后的原料空氣冷卻；用于將部分帶壓氮氣、污氮氣、氧氣復熱；
[0025]氮塔7，用于將經過濾、壓縮、預冷、純化、冷卻后的原料空氣低溫精餾而分離為帶壓氮氣和富氧液化空氣的精餾塔；
[0026]主冷凝蒸發器8，用于將部分帶壓氮氣和部分節流后的富氧液化空氣間接換熱以使帶壓氮氣液化而得到帶壓液氮，同時使節流后的富氧液化空氣氣化而得到富氧空氣即污氮氣；
[0027]氧塔9，用于將部分節流后的富氧液化空氣精餾而分離為液氧和污氮氣的精餾塔；
[0028]冷凝器10，用于使部分帶壓氮氣和經氧塔精餾后的液氧間接換熱以使液氧氣化，同時使帶壓氮氣冷凝液化而得到帶壓液氮；
[0029]過冷器11，用于將富氧液化空氣過冷卻；將污氮氣、氧氣復熱；
[0030]膨脹機12，用于將富氧空氣膨脹制取裝置必需冷量；
[0031]電加熱器5，用于加熱污氮氣以再生分子篩吸附器；
[0032]上述裝置用于一體化制備浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氮氣和氧氣的方法，包括如下步驟:
[0033]步驟一、將原料空氣經過濾器I過濾掉灰塵和機械雜質后，進入透平空氣壓縮機2將空氣壓縮到設定壓力0.6?0.9Mpa ;之后經冷凍機3預冷后進入交替使用的分子篩吸附器4中純化，將水分、CO2, QH2等物質去除；
[0034]步驟二、將純化后的原料空氣14部分用于儀表空氣(圖1中未標示出)，其余部分進入主換熱器6中冷卻至飽和并帶有一定含濕后進入氮塔7低溫精餾而分離為帶壓氮氣和富氧液化空氣；
[0035]步驟三、精餾得到的帶壓氮氣部分引出經主換熱器6復熱后出冷箱13作為帶壓氮氣產品15，其壓力為5?9barA，純度為3?1ppmO2,部分引出進入主冷凝蒸發器8，其余部分引出進入冷凝器10 ;精餾得到的富氧液化空氣經過過冷器11過冷后節流進入主冷凝蒸發器8，部分富氧液化空氣和引入的帶壓氮氣間接換熱，使帶壓氮氣冷卻液化為帶壓液氮，帶壓液氮部分出冷箱13作為帶壓液氮產品17，其余部分引入氮塔7作為回流液，富氧液化空氣氣化為富氧空氣即污氮氣，富氧空氣經過主換熱器6復熱后進入膨脹機12膨脹為裝置提供必需冷量，再經過冷器11、主換熱器6復熱后出冷箱13作再生氣18用；抽取部分富氧液化空氣進入氧塔9;
[0036]步驟四、進入氧塔9的富氧液化空氣精餾而分離為液氧和污氮氣，液氧和引入的帶壓氮氣間接換熱，液氧氣化為氧氣，部分氧氣經過冷器11、主換熱器6復熱后出冷箱13作為氧氣產品16，其壓力為I?3barA，純度為90?95%，帶壓氮氣冷卻液化為帶壓液氮引入氮塔7作回流液；污氮氣經過冷器11、主換熱器6復熱后出冷箱13作再生氣18用。
【主權項】
1.一種浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氣體一體化制備裝置，其特征在于，包括:過濾器、透平空氣壓縮機、冷凍機、交替使用的分子篩吸附器、電加熱器、主換熱器、氮塔、主冷凝蒸發器、氧塔、冷凝器、過冷器、膨脹機、冷箱；其中，過濾器、透平空氣壓縮機、冷凍機、交替使用的分子篩吸附器、電加熱器設置于冷箱外，主換熱器、氮塔、主冷凝蒸發器、氧塔、冷凝器、過冷器、膨脹機設置于冷箱內，主冷凝蒸發器設置于氮塔上方，冷凝器設置于氧塔下方； 過濾器、透平空氣壓縮機、冷凍機、交替使用的分子篩吸附器、主換熱器依次連接，主換熱器再和氮塔底部的原料空氣進口連接； 氮塔頂部的帶壓氮氣出口分別和主換熱器、主冷凝蒸發器、冷凝器連接，氮塔底部的富氧液化空氣出口和過冷器連接，過冷器再和主冷凝蒸發器連接；主冷凝蒸發器的帶壓液氮出口和氮塔頂部連接，主冷凝蒸發器的富氧空氣出口和主換熱器連接，主換熱器、膨脹機、過冷器、主換熱器、電加熱器、交替使用的分子篩吸附器再依次連接； 主冷凝蒸發器的富氧液化空氣出口和氧塔連接，氧塔下部的氧氣出口和過冷器連接，過冷器和主換熱器連接；氧塔的污氮氣出口和過冷器連接，過冷器、主換熱器、電加熱器、交替使用的分子篩吸附器再依次連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種浮法玻璃窯爐氮氣保護和全氧燃燒用氣體一體化制備裝置，包括過濾器、透平空氣壓縮機、冷凍機、交替使用的分子篩吸附器、電加熱器、主換熱器、氮塔、主冷凝蒸發器、氧塔、冷凝器、過冷器、膨脹機和冷箱。本裝置是針對浮法玻璃窯爐其需要大量一定壓力的氮氣來用作氮氣保護，同時也需要一定壓力的低純度氧氣來供全氧燃燒，以制取高純度壓力氮氣為主，利用多余的冷量來制取一定量的一定壓力的氧氣。因本裝置制備的氧氣純度低，氧氣可以帶一定壓力出冷箱。本實用新型裝置和制備流程形式簡單，能夠滿足帶壓氮氣需求量大，并同時要求部分帶壓氧氣的客戶。
【IPC分類】F25J3/04, F27D7/02
【公開號】CN204987655
【申請號】CN201520332225
【發明人】楊正軍, 何森林
【申請人】西亞特工業氣體科技（杭州）有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年5月21日