CN214223555U - 一种制氮设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种制氮设备，包括空气压缩***和余热回收***；空气压缩***包括空压机和驱动空压机的液冷电机，空压机具有压缩空气出口，液冷电机具有冷却液进口和冷却液出口；余热回收***包括第一换热器，第一换热器具有第一换热介质入口、第一换热器压缩空气入口、第一换热介质出口和第一换热器压缩空气出口，冷却液出口与第一换热介质入口相连通；压缩空气出口与第一换热器压缩空气入口相连通。本实用新型提供的制氮设备采用液冷电机作为空压机驱动源，同时对液冷电机的热能进行回收，进一步加热经过空气预处理***处理后的空气，因此，本实用新型提供的制氮设备具有节能环保等优点。

Description

一种制氮设备

技术领域

本实用新型涉及制氮技术领域，尤其涉及一种制氮设备。

背景技术

目前制氮设备主流配置为柴驱发动机，直驱空压机+立式风冷水散，电加热的方式对管道中的气体进行加热。一方面，柴油发动机会产生很多的氮化物，硫化物等污染气体和固体颗粒物，这些污染气体和固体颗粒物会对环境产生一定的污染；另一方面，立式风冷水散和电加热均会消耗大量的能量。因此，有必要提供一种环保、节能的制氮设备。

实用新型内容

本实用新型公开一种制氮设备，以解决现有技术制氮设备能量消耗大且污染环境的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

根据本申请的一个方面，提供了一种制氮设备，包括空气压缩***和余热回收***；所述空气压缩***包括空压机和驱动所述空压机的液冷电机，所述空压机具有压缩空气出口，所述液冷电机具有冷却液进口和冷却液出口；所述余热回收***包括第一换热器，所述第一换热器具有第一换热介质入口、第一换热器压缩空气入口、第一换热介质出口和第一换热器压缩空气出口，所述冷却液出口与所述第一换热介质入口相连通；所述压缩空气出口与所述第一换热器压缩空气入口相连通。

可选地，所述第一换热介质出口与所述冷却液进口相连通。

可选地，所述余热回收***还包括储存罐，所述第一换热介质出口通过所述储存罐与所述冷却液进口相连通。

可选地，所述余热回收***还包括泵，所述泵设置在所述储存罐和所述冷却液进口之间的管路上。

可选地，在所述储存罐与所述冷却液进口之间设置有止回阀。

可选地，所述制氮设备还包括：空气预处理***，所述空气预处理***包括预处理气体入口和预处理气体出口，所述压缩空气出口与所述预处理气体入口相连通，所述预处理气体出口与所述第一换热器压缩空气入口相连通。

可选地，所述空气预处理***还包括排污口，所述余热回收***还包括第二换热器，所述第二换热器包括第二换热介质入口、第二换热介质出口、换热前污水进口和换热后污水出口，所述第一换热介质入口和所述第二换热介质入口同时与所述冷却液出口相连通，所述排污口与所述换热前污水进口相连通。

可选地，所述冷却液出口通过三通阀分别连通至所述第一换热介质入口和所述第二换热介质入口。

可选地，所述余热回收***还包括污水罐；所述换热后污水出口与所述污水罐相连通。

可选地，所述空气压缩***还包括第三换热器，所述第三换热器包括气体换热管道、液体换热管道和冷却介质通道，所述冷却介质通道被配置为使其内部的冷却介质能够分别与所述气体换热管道内的气体和所述液体换热管道内的液体进行换热，所述压缩空气出口和所述预处理气体入口通过所述气体换热管道相连通。

可选地，所述余热回收***还包括温度检测元件和切换元件；所述液体换热管道包括进液口和出液口，所述出液口连通至所述冷却液进口；所述温度检测元件与所述第二换热介质出口相连通并且配置为检测第二换热介质出口处的液体温度，并且将温度值反馈给所述切换元件；所述切换元件配置为当反馈的温度值在设定值以上时使所述第二换热介质出口与所述第三换热器的液体换热管道的进液口相连通，而当反馈的温度值低于设定值时，使所述第二换热介质出口连通至所述冷却液进口。

可选地，所述温度检测元件和所述切换元件集成为节温器，所述节温器包括节温器入口、节温器第一出口和节温器第二出口，所述节温器入口与第二换热介质出口相连通，所述节温器第一出口与所述第三换热器的液体换热管道的进液口相连通，所述节温器第二出口连通至所述冷却液进口；所述节温器配置为当反馈的温度值在设定值时以上开启所述节温器第一出口，同时关闭所述节温器第二出口并且当反馈的温度值低于设定值时开启所述节温器第二出口，同时关闭所述节温器第一出口。

可选地，还包括氮气分离***；所述氮气分离***包括膜组，所述膜组包括膜组入口和膜组出口，所述膜组入口与所述第一换热器压缩空气出口相连通。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型提供的制氮设备采用液冷电机作为空压机驱动源，同时对液冷电机的热能进行回收，进一步加热经过空气预处理***处理后的空气，因此，本实用新型提供的制氮设备具有节能环保等优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据本实用新型的制氮设备的结构示意图。

附图标记说明：

1空气压缩***

11空压机

12液冷电机

13第三换热器

2空气预处理***

31第一换热器

32第二换热器

33水罐

34节温器

35污水罐

36泵

37截止阀

38三通阀

4氮气分离***

41膜组

5控制***

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各个实施例公开的技术方案。

本申请实施例提供一种制氮设备，包括空气压缩***1和余热回收***；其中，空气压缩***1包括空压机11和驱动空压机的液冷电机12，液冷电机12是通过冷却介质不断的流动，带走电机产生的热量，达到对电机冷却目的的一种电机，冷却介质可以为水或者其他具有较低温度的介质，例如，当冷却介质采用水时，相应的电机可以为水冷电机，水冷电机通过外设电网供电为空压机11提供动力，空压机11为后续空气预处理提供气源。空压机11具有压缩空气出口，液冷电机12具有冷却液进口和冷却液出口；余热回收***包括第一换热器31，第一换热器31具有第一换热介质入口311、第一换热器压缩空气入口312、第一换热介质出口314和第一换热器压缩空气出口313，冷却液出口与第一换热介质入口311相连通；压缩空气出口与第一换热器压缩空气入口312相连通。

在本申请实施例中，为了提高冷却液的利用率，从液冷电机12的冷却液出口流出的高温液体通过在第一换热器31换热后，温度降低，可以从第一换热介质出口314流出后通入冷却液进口而再次作为冷却液使用。

进一步地，余热回收***还可以包括储存罐33，第一换热介质出口314可以通过储存罐33与冷却液进口相连通。通过设置储存罐33，可以在储存罐33中储存冷却液，以便根据实际情况，调整冷却液流量。

更进一步地，余热回收***还可以包括泵36，泵36设置在储存罐33和冷却液进口之间以便将储存罐33中的冷却液泵入至液冷电机12的冷却液进口中，以对液冷电机12进行冷却。

其中，在储存罐33与冷却液进口之间可以设置止回阀37以防止液体回流到储存罐33中。

在本申请实施例中，为了去除压缩空气中水分、油和固体颗粒等，制氮设备还可以包括空气预处理***2，空气预处理***2包括预处理气体入口和预处理气体出口，压缩空气出口与预处理气体入口相连通，预处理气体出口与第一换热器压缩空气入口相连通。空气预处理***2主要由汽水分离器、五级过滤器、吸干机或冷干机组成，通过一系列的过滤器除去压缩空气中水分、油、固体颗粒等。

进一步地，空气预处理***2还可以包括排污口，通过空气预处理***2分离出来的水分、油、固体颗粒等可以从排污口排出。余热回收***还可以包括第二换热器32，第二换热器32包括第二换热介质入口、第二换热介质出口、换热前污水进口和换热后污水出口，第一换热介质入口和第二换热介质入口同时与冷却液出口相连通，排污口与换热前污水进口相连通。通过设置第二换热器32，可以以换热的方式，对从空气预处理***2的排污口排出的污水进行加热，防止污水在低温环境下结冻。

在本实施例中，为了实现第一换热介质入口和第二换热介质入口同时与冷却液出口相连通，可以在设置三通阀38，以使冷却液出口通过该三通阀分别连通至第一换热介质入口和第二换热介质入口。

进一步地，余热回收***还包括污水罐35，换热后污水出口与污水罐35相连通，从而通过污水罐35来储存污水，污水罐35外接球阀用于定期清洁。

在本实施例中，从空压机11的压缩空气出口流出的压缩空气具有较高的温度，例如，温度可以达到100摄氏度以上，因此空气压缩***1还可以包括第三换热器13以对从空压机11的压缩空气出口流出的压缩空气进行降温。第三换热器13可以包括气体换热管道、液体换热管道和冷却介质通道，冷却介质通道被配置为使其内部的冷却介质能够分别与气体换热管道内的气体和液体换热管道内的液体进行换热，空压机11的压缩空气出口和空气预处理***2的预处理气体入口通过气体换热管道相连通。具体地，在本实施例中，例如，第三换热器13可以为板翅式换热器，当第三换热器13采用板翅式换热器时，板翅式换热器中的马达带动风扇叶对第三换热器13的气体换热管道内的气体和液体换热管道内的液体进行降温，例如，可以将第三换热器13的气体换热管道内的气体降温至55℃左右，将液体换热管道内的液体降温至45℃～55℃。然后，降温后的第三换热器13的气体换热管道内的气体进一步在空气预处理***2中进行处理，空气预处理***2中的冷干机在去除压缩空气中的水蒸气的同时，将压缩空气的温度降低到-10～0℃，然后，该预处理后的压缩空气经由空气预处理***2的预处理气体出口流出，进一步通过第一换热器31的第一换热器压缩空气入口流入第一换热器31，在第一换热器31中与从液冷电机12的冷却液出口流出的液体(例如，温度可以为50℃左右)进行换热，从而将预处理后的压缩空气加热到有利于后续通过膜分离的温度，例如，可以将预处理后的压缩空气加热到30℃左右。

在本实施例中，随着液冷电机12工作时间的延长，从液冷电机12的冷却液出口流出的液体的温度会逐渐升高，温度过高对于整个设备的运行是不利的，因此，为了避免制氮设备的整个液体循环***的温度过高，余热回收***还包括温度检测元件和切换元件，在本实施例中，温度检测元件和切换元件可以集成为节温器34；液体换热管道包括进液口和出液口，出液口连通至冷却液进口；当温度检测元件和切换元件集成为节温器34时，节温器34包括节温器入口、节温器第一出口和节温器第二出口，节温器入口与第二换热介质出口相连通，节温器第一出口与第三换热器的液体换热管道的进液口相连通，节温器第二出口连通至冷却液进口；节温器34配置为当反馈的温度值在设定值时以上开启节温器第一出口，同时关闭节温器第二出口并且当反馈的温度值低于设定值时开启节温器第二出口，同时关闭节温器第一出口。本领域普通技术人员应当理解，在本申请中，节温器第二出口连通至冷却液进口既包括节温器第二出口直接连通至冷却液进口，也包括节温器第二出口通过其他部件连通至冷却液进口，例如，节温器第二出口通过储存罐33连通至冷却液进口。由此，节温器34保证整个液体循环***温度不能过高，超过液冷电机的正常允许范围时，节温器34开启强制散热。在节温器34中，温度检测元件配置为检测第二换热介质出口处的液体温度，并且将温度值反馈给切换元件；切换元件配置为当反馈的温度值在设定值(例如，60℃)以上时使第二换热介质出口与第三换热器的液体换热管道的进液口相连通，而当反馈的温度值低于设定值时，使第二换热介质出口连通至冷却液进口，当然，本领域普通技术人员应当理解，在本申请中，第二换热介质出口连通至冷却液进口既包括第二换热介质出口直接连通至冷却液进口，也包括第二换热介质出口通过其他部件连通至冷却液进口，例如，第二换热介质出口通过储存罐33连通至冷却液进口。

在本实施例中，制氮设备还可以包括氮气分离***4；氮气分离***4包括膜组41，膜组41包括膜组入口和膜组出口，膜组入口与第一换热器压缩空气出口相连通，膜组41可以为中空纤维膜。由此，从第一换热器压缩空气出口流出的，例如，温度为约30℃的压缩空气经过膜组入口进入膜组41中，该温度下的压缩空气在膜组41中具有良好的分离效率，即，在本申请中，通过在第一换热器31中对压缩空气进行加热，可以使压缩空气可以达到有利于提高N₂分离效率的进膜温度。在氮气出口处还可以设置有氧分析仪，氮气分离***4通过中空纤维膜分离出氮气，并通过管汇上氧分析仪的测量值计算出N₂浓度，根据N₂浓度控制阀门开关，从而控制氮气的流向及富氧空气的排空。

应当理解，上述实施例中所述温度均为举例说明，并不旨在限制本申请，本领域普通技术人员可以根据需要灵活选择不同的温度。

进一步地，制氮设备还可以包括控制***5，控制***5分别与压缩空气***1、空气预处理***2、余热回收***和氮气分离***4通信连接，控制***5用于控制和检测设备各项参数，包括***启停、压力检测、温度检测、氮气纯度的检测、流量检测等，主要用于控制氮气的排量及循环泵的启停。

为方便设备的移动，在本实施例中，整套制氮设备可以安装在底盘车上，提高设备的移动性能。

本实用新型上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种制氮设备，其特征在于，包括空气压缩***和余热回收***；

所述空气压缩***包括空压机和驱动所述空压机的液冷电机，所述空压机具有压缩空气出口，所述液冷电机具有冷却液进口和冷却液出口；

所述余热回收***包括第一换热器，所述第一换热器具有第一换热介质入口、第一换热器压缩空气入口、第一换热介质出口和第一换热器压缩空气出口，所述冷却液出口与所述第一换热介质入口相连通；

所述压缩空气出口与所述第一换热器压缩空气入口相连通。

2.根据权利要求1所述的制氮设备，其特征在于，所述第一换热介质出口与所述冷却液进口相连通。

3.根据权利要求2所述的制氮设备，其特征在于，所述余热回收***还包括储存罐，所述第一换热介质出口通过所述储存罐与所述冷却液进口相连通。

4.根据权利要求3所述的制氮设备，其特征在于，所述余热回收***还包括泵，所述泵设置在所述储存罐和所述冷却液进口之间的管路上。

5.根据权利要求3所述的制氮设备，其特征在于，在所述储存罐与所述冷却液进口之间设置有止回阀。

6.根据权利要求1所述的制氮设备，其特征在于，所述制氮设备还包括：空气预处理***，所述空气预处理***包括预处理气体入口和预处理气体出口，所述压缩空气出口与所述预处理气体入口相连通，所述预处理气体出口与所述第一换热器压缩空气入口相连通。

7.根据权利要求6所述的制氮设备，其特征在于，所述空气预处理***还包括排污口，所述余热回收***还包括第二换热器，所述第二换热器包括第二换热介质入口、第二换热介质出口、换热前污水进口和换热后污水出口，所述第一换热介质入口和所述第二换热介质入口同时与所述冷却液出口相连通，所述排污口与所述换热前污水进口相连通。

8.根据权利要求7所述的制氮设备，其特征在于，所述冷却液出口通过三通阀分别连通至所述第一换热介质入口和所述第二换热介质入口。

9.根据权利要求7所述的制氮设备，其特征在于，所述余热回收***还包括污水罐；

所述换热后污水出口与所述污水罐相连通。

10.根据权利要求7所述的制氮设备，其特征在于，所述空气压缩***还包括第三换热器，所述第三换热器包括气体换热管道、液体换热管道和冷却介质通道，所述冷却介质通道被配置为使其内部的冷却介质能够分别与所述气体换热管道内的气体和所述液体换热管道内的液体进行换热，所述压缩空气出口和所述预处理气体入口通过所述气体换热管道相连通。

11.根据权利要求10所述的制氮设备，其特征在于，所述余热回收***还包括温度检测元件和切换元件；

所述液体换热管道包括进液口和出液口，所述出液口连通至所述冷却液进口；

所述温度检测元件与所述第二换热介质出口相连通并且配置为检测第二换热介质出口处的液体温度，并且将温度值反馈给所述切换元件；

所述切换元件配置为当反馈的温度值在设定值以上时使所述第二换热介质出口与所述第三换热器的液体换热管道的进液口相连通，而当反馈的温度值低于设定值时，使所述第二换热介质出口连通至所述冷却液进口。

12.根据权利要求11所述的制氮设备，其特征在于，所述温度检测元件和所述切换元件集成为节温器，所述节温器包括节温器入口、节温器第一出口和节温器第二出口，所述节温器入口与第二换热介质出口相连通，所述节温器第一出口与所述第三换热器的液体换热管道的进液口相连通，所述节温器第二出口连通至所述冷却液进口；

所述节温器配置为当反馈的温度值在设定值时以上开启所述节温器第一出口，同时关闭所述节温器第二出口并且当反馈的温度值低于设定值时开启所述节温器第二出口，同时关闭所述节温器第一出口。

13.根据权利要求1所述的制氮设备，其特征在于，还包括氮气分离***；

所述氮气分离***包括膜组，所述膜组包括膜组入口和膜组出口，所述膜组入口与所述第一换热器压缩空气出口相连通。

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