1.本实用新型涉及空气分离技术领域，具体涉及一种玻璃窑炉用低能耗氮氧制取装置。


背景技术：

2.玻璃窑炉是高能耗设备，其能耗占玻璃生产能耗的70％左右。富氧燃烧技术是一项节能型技术，向传统的玻璃窑炉内供入氧气进行助燃，使特定区域的氧含量增高，可以加快燃烧反应速度，扩宽燃烧极限，从而提高燃烧效率、火焰温度和传热效率，明显提高玻璃融化率，相应减少废气排放量和烟气带走的热损失，降低no
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排放量，最终达到提高玻璃的产量和质量、节约能源和减少环境污染的目的，同时玻璃窑炉生产中需要制备一定压力的氮气作为锡槽保护气。
3.由于氧气和氮气制备需要消耗电力，会一定程度增加玻璃制取成本，如何制取适合玻璃窑炉工艺需求的低能耗氧气、压力氮气成为富氧燃烧技术推广应用的关键。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种玻璃窑炉用低能耗氮氧制取装置，以解决现有技术的不足。
5.本实用新型采用以下技术方案：
6.一种玻璃窑炉用低能耗氮氧制取装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、精馏塔i、主冷凝蒸发器i、精馏塔ii、主冷凝蒸发器ii、精馏塔iii、主冷凝蒸发器iii、过冷器、膨胀机i和膨胀机ii；
7.过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设于冷箱外，主换热器、精馏塔i、主冷凝蒸发器i、精馏塔ii、主冷凝蒸发器ii、精馏塔iii、主冷凝蒸发器iii、过冷器、膨胀机i、膨胀机ii设于冷箱内，主冷凝蒸发器i设于精馏塔i之上，主冷凝蒸发器ii设于精馏塔ii之上，主冷凝蒸发器iii设于精馏塔iii底部；
8.过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器和精馏塔i底部的原料空气进口连接；
9.精馏塔i底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和主冷凝蒸发器i连接，过冷器和主冷凝蒸发器i的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器i的富氧空气出口和精馏塔ii底部连接，主冷凝蒸发器i的液空出口和主冷凝蒸发器ii连接；
10.精馏塔i顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器i、主冷凝蒸发器iii、主换热器的压力氮气复热/部分复热进口连接，主冷凝蒸发器i的液氮出口和液氮缓冲罐连接，液氮缓冲罐分别和精馏塔i顶部、精馏塔ii顶部、液氮产品供应管道连接，液氮缓冲罐和精馏塔ii顶部的连接管路上设有节流阀；主换热器的压力氮气复热出口、压力氮气部分复热出口分别和高压氮气产品供应管道、膨胀机i连接，膨胀机i和主换热器的低压氮气复热进口连接，主换热器的低压氮气复热出口和低压氮气产品供应管道连接；
11.精馏塔ii底部的富氧液空出口分别和主冷凝蒸发器ii、精馏塔iii顶部连接，精馏塔ii底部的富氧液空出口和主冷凝蒸发器ii、精馏塔iii顶部连接的连接管路上均设有节流阀；主冷凝蒸发器ii的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器的污氮气复热进口连接，主换热器的污氮气复热出口分别和放空管道、电加热器连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接；
12.精馏塔ii顶部的低压氮气出口分别和主冷凝蒸发器ii、主换热器的低压氮气复热进口连接，主冷凝蒸发器ii的液氮出口和精馏塔ii顶部连接；
13.主冷凝蒸发器iii位于精馏塔iii底部，精馏塔iii的氧气出口和主换热器连接，主换热器和氧气产品供应管道连接，主冷凝蒸发器iii的液氮出口和液氮缓冲罐连接，精馏塔iii的液氧出口和液氧产品供应管道连接；
14.精馏塔iii顶部的带压污氮气和过冷器连接，过冷器和主换热器的带压污氮气部分复热进口连接，主换热器的带压污氮气部分复热出口和膨胀机ii连接，膨胀机ii再连至主换热器的污氮气复热进口。
15.进一步地，所述装置制取的高压氮气产品纯度为小于3ppmo2，压力为0.68-0.95mpag。
16.进一步地，所述装置制取的低压氮气产品纯度为小于3ppmo2，压力为0.3-0.5mpag。
17.进一步地，所述装置制取的氧气产品纯度为90-99.6％，压力为0.1-0.3mpag。
18.本实用新型的有益效果：
19.1、本实用新型采用三塔精馏，同时制取低压氮气产品(小于3ppmo2，0.3-0.5mpag)和带一定压力的氧气产品(90-99.6％，0.1-0.3mpag)，带一定压力的氧气产品用于玻璃窑炉富氧燃烧，低压氮气产品用于锡槽保护气，在需要时同时还可提供高压氮气产品。
20.2、本实用新型低压氮气产品提取率高，可用低压氮气产品作为锡槽保护气。
21.3、本实用新型从精馏塔ii底部引出部分富氧液空进入精馏塔iii精馏，因精馏塔ii底部富氧液空含氧量较高，可降低精馏塔iii分离功，可以减少精馏塔板数，提高精馏塔iii提取效率，增加氧气产量。
22.4、本实用新型采用压力氮气膨胀及带压污氮气返流膨胀，充分利用高低压系统压力能，提高装置产冷量，在满足装置冷损的情况下，可以产部分液氧和液氮产品。
23.5、本实用新型在满足精馏塔ii和主冷凝蒸发器ii最低换热温度的情况下，因进主冷凝蒸发器i中液空的含氧量较精馏塔ii富氧液空的含氧量低，可以降低进精馏塔i空气的压力，进而降低空压机的排气压力，降低装置的整体能耗。
附图说明
24.图1为本实用新型装置结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合实施例和附图对本实用新型做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本实用新型，但并不用来限定本实用新型的实施范围。
26.一种玻璃窑炉用低能耗氮氧制取装置，如图1所示，包括过滤器1、透平空气压缩机
2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、电加热器5、主换热器6、精馏塔i9、主冷凝蒸发器i10、精馏塔ii12、主冷凝蒸发器ii13、精馏塔iii14、主冷凝蒸发器iii15、过冷器11、膨胀机i7和膨胀机ii8；
27.过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、电加热器5设于冷箱外，主换热器6、精馏塔i9、主冷凝蒸发器i10、精馏塔ii12、主冷凝蒸发器ii13、精馏塔iii14、主冷凝蒸发器iii15、过冷器11、膨胀机i7、膨胀机ii8设于冷箱内，主冷凝蒸发器i10设于精馏塔i9之上，主冷凝蒸发器ii13设于精馏塔ii12之上，主冷凝蒸发器iii15设于精馏塔iii14底部；
28.过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、主换热器6依次连接，主换热器6和精馏塔i9底部的原料空气进口连接；
29.精馏塔i9底部的液空出口和过冷器11连接，过冷器11和主冷凝蒸发器i10连接，过冷器11和主冷凝蒸发器i10的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器i10的富氧空气出口和精馏塔ii12底部连接，主冷凝蒸发器i10的液空出口和主冷凝蒸发器ii13连接；
30.精馏塔i9顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器i10、主冷凝蒸发器iii15、主换热器6的压力氮气复热/部分复热进口连接，主冷凝蒸发器i10的液氮出口和液氮缓冲罐(图1中未示意出液氮缓冲罐)连接，液氮缓冲罐分别和精馏塔i9顶部、精馏塔ii12顶部、液氮产品供应管道连接，液氮缓冲罐和精馏塔ii12顶部的连接管路上设有节流阀；主换热器6的压力氮气复热出口、压力氮气部分复热出口分别和高压氮气产品供应管道、膨胀机i7连接，膨胀机i7和主换热器6的低压氮气复热进口连接，主换热器6的低压氮气复热出口和低压氮气产品供应管道连接；
31.精馏塔ii12底部的富氧液空出口分别和主冷凝蒸发器ii13、精馏塔iii14顶部连接，精馏塔ii12底部的富氧液空出口和主冷凝蒸发器ii13、精馏塔iii14顶部连接的连接管路上均设有节流阀；主冷凝蒸发器ii10的污氮气出口和过冷器11连接，过冷器11和主换热器6的污氮气复热进口连接，主换热器6的污氮气复热出口分别和放空管道、电加热器5连接，电加热器5和交替使用的分子筛吸附器4连接；
32.精馏塔ii12顶部的低压氮气出口分别和主冷凝蒸发器ii13、主换热器6的低压氮气复热进口连接，主冷凝蒸发器ii13的液氮出口和精馏塔ii12顶部连接；
33.主冷凝蒸发器iii15位于精馏塔iii14底部，精馏塔iii14的氧气出口和主换热器6连接，主换热器6和氧气产品供应管道连接，主冷凝蒸发器iii15的液氮出口和液氮缓冲罐连接，精馏塔iii14的液氧出口和液氧产品供应管道连接；
34.精馏塔iii14顶部的带压污氮气和过冷器11连接，过冷器11和主换热器6的带压污氮气部分复热进口连接，主换热器6的带压污氮气部分复热出口和膨胀机ii8连接，膨胀机ii8再连至主换热器6的污氮气复热进口。
35.上述各部件的功能如下：
36.过滤器1，用于过滤原料空气中的灰尘和机械杂质；
37.透平空气压缩机2，用于将过滤后的原料空气压缩到设定压力；
38.空气预冷机组3，用于将过滤、压缩后的原料空气预冷；
39.交替使用的分子筛吸附器4，用于将过滤、压缩、预冷后的原料空气纯化，去除水分、co2、c2h2等物质；
40.电加热器5，用于加热污氮气以再生交替使用的分子筛吸附器4；
41.主换热器6，用于将纯化后的原料空气冷却，用于将压力氮气、带压污氮气部分复热，用于将压力氮气、压力氮气经膨胀后的氮气、污氮气、低压氮气、氧气、带压污氮气经膨胀后的污氮气复热；
42.精馏塔i9，用于将原料空气精馏而分离为液空和压力氮气；
43.主冷凝蒸发器i10，用于液空和压力氮气换热，液空被汽化为富氧空气，压力氮气被液化为液氮；
44.精馏塔ii12，用于将液氮和富氧空气精馏而分离为低压氮气和富氧液空；
45.主冷凝蒸发器ii13，用于富氧液空和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，低压氮气被液化为液氮；
46.精馏塔iii14，用于将富氧液空精馏而分离为液氧和带压污氮气；
47.主冷凝蒸发器iii15，用于液氧和压力氮气换热，液氧被汽化为氧气，压力氮气被液化为液氮；
48.过冷器11，用于将液空过冷，用于将污氮气、带压污氮气过热；
49.膨胀机i7，用于将经主换热器6部分复热后的压力氮气膨胀，制取冷量；
50.膨胀机ii8，用于将经主换热器6部分复热后的带压污氮气膨胀，制取冷量。
51.利用上述装置制取氮氧时，包括如下步骤：
52.步骤一、将原料空气经过滤器1过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机2将空气压缩到设定压力0.75-1.0mpa；之后经空气预冷机组3预冷至5-8℃后进入交替使用的分子筛吸附器4中纯化，去除水分、co2、c2h2等物质；
53.步骤二、纯化后的原料空气部分用于仪表空气(图中未示意出)，其余部分进入主换热器6冷却至饱和温度并带有一定的含湿后进入精馏塔i9底部参与精馏；
54.步骤三、空气经精馏塔i9精馏后分离为液空和压力氮气(压力为0.68-0.95mpag)，液空经过冷器11过冷、节流阀节流后进入主冷凝蒸发器i10作为冷源和压力氮气换热，液空被汽化为富氧空气，富氧空气引入精馏塔ii12底部参与精馏，同时从主冷凝蒸发器i10引出部分液空进入主冷凝蒸发器ii13作为冷源；压力氮气部分引入主冷凝蒸发器i10作为热源和液空换热，压力氮气被液化为液氮，液氮和主冷凝蒸发器iii15引出的液氮汇流，部分液氮引入精馏塔i9顶部作为回流液，部分液氮经节流阀节流后引入精馏塔ii12顶部参与精馏，其余作为液氮产品引出；部分压力氮气引入主冷凝蒸发器iii15作为热源，部分压力氮气经主换热器6复热后出冷箱作为高压氮气产品(纯度为小于3ppmo2，压力为0.68-0.95mpag)，其余压力氮气经主换热器6部分复热后引入膨胀机i7膨胀，膨胀后经主换热器6复热后出冷箱作为低压氮气产品(纯度为小于3ppmo2，压力为0.3-0.5mpag)；
55.步骤四、液氮和富氧空气经精馏塔ii12精馏后从精馏塔ii12底部获得富氧液空，精馏塔ii12顶部获得低压氮气(压力为0.3-0.5mpag)；引出部分富氧液空经节流阀节流后进入主冷凝蒸发器ii13作为冷源和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，污氮气经过冷器11、主换热器6复热后出冷箱，部分污氮气作为交替使用的分子筛吸附器4再生气，其余放空，其余富氧液空经节流阀节流后引入精馏塔iii14顶部参与精馏；部分低压氮气引入主冷凝蒸发器ii13作为热源和富氧液空换热，低压氮气被液化为液氮，液氮引入精馏塔ii12顶部作为回流液，其余低压氮气经主换热器6复热后作为低压氮气产品(纯度为小于
3ppmo2，压力为0.3-0.5mpag)；
56.步骤五、富氧液空经精馏塔iii14精馏后分离为液氧和带压污氮气，液氧作为主冷凝蒸发器iii15的冷源，和从精馏塔i9引入的压力氮气换热，液氧被汽化为氧气，引出部分氧气经主换热器6复热后出冷箱作为氧气产品(纯度为90-99.6％，压力为0.1-0.3mpag)，其余氧气作为精馏塔iii14的上升气体；压力氮气被液化为液氮，液氮和主冷凝蒸发器i10引出的液氮汇流，部分液氮引入精馏塔i10顶部作为回流液，部分液氮经节流阀节流后引入精馏塔ii12顶部参与精馏，其余作为液氮产品引出，同时可从主精馏塔iii14底部引出部分液氧作为液氧产品；带压污氮气经过冷器11复热、主换热器6部分复热后进入膨胀机ii8膨胀，之后经主换热器6复热后出冷箱，部分作为交替使用的分子筛吸附器4再生气，其余放空。