[发明专利]一种制氧工序余热梯级利用系统及方法

权利要求书

1.一种制氧工序余热梯级利用系统，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、供暖用户、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；

所述空压机一级压缩、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热泵机组入口连接，同时以并联方式与供暖用户入口连接；二、三级换热器水侧出口与制冷用户入口连接；

制冷用户出口以并联方式分别与高温蓄水槽入口和供暖用户入口连接；热泵机组出口与高温蓄水槽入口连接；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暖用户入口连接；

供暖用户出口通过开关阀与冷却塔入口连接；低温液体换热器的出口以并联方式分别连接热泵机组驱动热源入口与冷却塔入口；

冷却塔出口与热泵机组驱动热源出口及给水池出口汇聚，同时以并联方式与给水池入口连接；汇聚点与流量计入口连接，流量计出口分别与一级换热器、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出口开关调节阀连接。

2.一种基于权利要求1所述系统的制氧工序余热梯级利用方法，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：

常温常压空气经过空压机一级压缩后温度达75℃～95℃，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为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；

进入一级换热器的冷却水经过换热后温度为50℃～60℃，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℃流出制冷用户，全部进入高温蓄水槽；

高温蓄水槽中30％～50％的热水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，50％～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℃循环使用；由于50％～70％的热水留在高温蓄水槽中，需要给水池进行等量补水；在以上运行过程中供暖用户属于低负荷运行；

系统运行25～35小时后，1500Nm³～2000Nm³高温蓄水槽中的蓄水量达到可满足低温液体换热器运行一次所需水量；此时调整溴化锂机组制冷参数，驱动溴化锂机组制冷后热水温度降至65℃～70℃从制冷用户流出，同时关闭连接高温蓄水槽的开关阀，通过开关阀流出与一级换热器出来的温度为55℃～65℃低温热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：

低温换热器运行模式下，停止向供暖用户供暖；高温蓄水槽中的70℃～75℃水以180t/h～300t/h的流量进入低温液体换热器中加热低温液氧，使其升温至20℃进入氧气管网，70℃～75℃水换热后降温至45℃～55℃流出低温液体换热器，其中20％～40％低温水进入热泵机组作为驱动热源，驱动热泵机组后降温至30℃～35℃，从驱动热源出口流出；60％～80％低温水进入冷却塔降温至30℃～35℃；

一级换热器出来的温度为50℃～60℃换热水进入热泵机组被加热升温至70℃～75℃，然后流出进入高温蓄水槽中；运行15～20小时后制氧机恢复，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，一直到高温蓄水槽中水量升至满负荷，以供下一次低温换热器运行所需。