[发明专利]一种制氧工序余热回收利用系统及方法

权利要求书

1.一种制氧工序余热回收利用系统，其特征在于，包括空压机一级压缩、空压机二级压缩、空压机三级压缩、一级换热器、二级换热器、三级换热器、制氧机、制冷用户、供热用户、1#热泵机组、2#热泵机组、冷却塔、给水池、高温蓄水槽、低温液体换热器、流量计与阀门；制冷用户为温水型溴化锂制冷机组及制氧工序中生产、生活中需要冷量的用户；

空压机一级压缩、一级换热器气侧、空压机二级压缩、二级换热器气侧、空压机三级压缩、三级换热器气侧及制氧机串行连接；

一级换热器水侧出口与1#热泵机组入口连接，同时以并联方式与供热用户入口连接；二、三级换热器水侧出口与制冷用户入口连接；制冷用户出口与高温蓄水槽入口连接；

1#热泵机组出口与高温蓄水槽入口连接，1#热泵机组驱动热源出口与冷却塔入口连接；高温蓄水槽出口也以并联方式分别与低温液体换热器入口和供热用户入口连接；供热用户出口以并联方式分别连接2#热泵机组驱动热源入口与冷却塔入口；

低温液体换热器的出口以并联方式分别连接1#热泵机组的驱动热源入口、2#热泵机组入口和冷却塔入口；2#热泵机组出口与供热用户入口连接，2#热泵机组驱动热源出口与冷却塔入口连接；

冷却塔出口经过流量计与给水池入口连接，并与给水池出口汇聚与一级换热器、二级换热器、三级换热器的水侧入口连接；流量计的反馈信号与给水池连接，控制给水池进、出口开关调节阀。

2.一种基于权利要求1所述系统的制氧工序余热回收利用方法，其特征在于，具体包括两种运行模型，一是低温换热器非运行模式，二是低温换热器运行模式；

1)低温换热器非运行模式：

将常温常压空气经过空压机一级压缩，压缩后温度在70℃～100℃，进入一级换热器与冷却水进行换热，换热冷却后压缩空气进入空压机二级压缩、空压机三级压缩，二级压缩空气和三级压缩空气温度达100℃～120℃，在压缩后进入二级换热器、三级换热器换热，最后经过三级压缩及冷却的空气进入制氧机；设定高温蓄水槽的蓄水量为1500Nm³～2000Nm³；

进入一级换热器的冷却水经过换热后温度为55℃～65℃，进入供热用户的入口；进入二级换热器和三级换热器的冷却水经换热升温至80℃～90℃后，进入制冷用户作为热源驱动溴化锂制冷机组，产生冷量供用户所需；

驱动溴化锂机组制冷后，热水温度降至70℃～75℃，流出进入高温蓄水槽；其中30％～60％的热水流出高温蓄水槽与一级换热器出来的温度为55℃～65℃低温水汇聚作为供热水进入供热用户，其余40％～70％的热水留在高温蓄水槽中；

供热后水温降至40℃～50℃流出供热用户，进入冷却塔降温至30℃～35℃，从开关阀流出经过流量计重新作为空压机冷却水进行循环使用；

系统运行25～35小时后，调整高温蓄水槽的出水量，进入高温蓄水槽中的70℃～75℃热水100％流出高温蓄水槽与一级换热器出来的温度为55℃～65℃低温水汇聚作为供热水进入供热用户；

供热用户回水温度降至40℃～50℃流出，进入冷却塔降温至30℃～35℃循环使用；流量计检测回水量，当回水量低于总量2％～5％时，反馈回给水池的开关调节阀进行补水；

2)低温换热器运行模式：

A、在低温换热器运行所需热水流量低于二级换热器与三级换热器的冷却水流量和的情况下，进入一级换热器的冷却水经过换热后温度为55℃～65℃，进入供热用户的入口；进入二级换热器和三级换热器的冷却水经换热升温至80℃～90℃后，进入制冷用户作为热源驱动溴化锂制冷机组，产生冷量供用户所需；

驱动溴化锂机组制冷后，热水温度降至70℃～75℃从制冷用户流出，进入高温蓄水槽，高温蓄水槽向低温液体换热器提供所需的70℃～75℃热水，换热后降温至45℃～50℃流出低温液体换热器进入冷却塔；同时调整高温蓄水槽供给供热用户的热水流量，调整范围为高温蓄水槽入水流量的80％～100％，并与一级换热器出来的低温水汇聚供给供热用户；通过流量计将信号反馈给水系统，给水系统控制开关调节阀将多余供水通入给水池中，当低温换热器运行模式结束后，给高温蓄水槽蓄水，直到高温蓄水槽中水量升至1500Nm³～2000Nm³；

B、在低温换热器运行所需热水流量高于二级换热器、三级换热器冷却水流量和，且低于一级换热器、二级换热器、三级换热器冷却水流量和的情况下，进入一级换热器的冷却水经过换热后温度为55℃～65℃，进入1#热泵机组入口；

进入二级换热器和三级换热器的冷却水经换热升温至80℃～90℃后，进入制冷用户作为热源驱动溴化锂制冷机组，产生冷量供用户所需；驱动溴化锂机组制冷后，热水温度降至70℃～75℃从制冷用户流出，进入高温蓄水槽；高温蓄水槽向低温液体换热器提供所需的70℃～75℃热水加热低温液氧，使其升温至20℃进入氧气管网；

换热后降温至45℃～50℃低温水流出低温液体换热器，其中以流量比计15％～25％低温水作为驱动热源进入1#热泵机组，经过1#热泵机组后降温至35℃～40℃，从驱动热源出口流出进入冷却塔；以流量比计50％～70％的低温水进入2#热泵机组进行加热，加热至55℃～60℃进入供热用户供热；剩余的以流量比计15％～25％低温出水进入冷却塔；一级换热器出来的55℃～65℃换热水进入1#热泵机组加热升温至70℃～75℃，流出进入高温蓄水槽中；

根据高温蓄水槽进出口水量调整供给供热用户的70℃～75℃热水流量，调整范围为高温蓄水槽入水流量的0～60％，保证高温蓄水槽的入水流量小于等于出水流量；高温蓄水槽供给供热用户的70℃～75℃热水与2#热泵机组加热至55℃～60℃水汇聚流入供热用户供热，供热后水温降至40℃～50℃流出供热用户；流出供热用户的50％～75％低温水作为驱动热源进入2#热泵机组，驱动热泵后降温至35℃～40℃通过开关阀进入冷却塔；剩余的25％～50％低温水直接进入冷却塔，冷却后循环使用；

通过流量计将信号反馈给水系统，给水系统控制开关调节阀将多余供水通入给水池中；当低温换热器运行模式结束后，制氧机恢复运行，高温蓄水槽中的蓄水量降低；同时系统从低温换热器运行模式切换至低温换热器非运行模式，给高温蓄水槽蓄水，直到高温蓄水槽中水量升至1500Nm³～2000Nm³，以供下一次低温换热器运行所需。