[发明专利]一种节能型空分冷却系统及方法

说明书

本发明涉及智能空分设备技术领域，尤其涉及一种节能型空分冷却系统及方法；该系统包括AI控制子系统、分子筛子系统、冷却精馏塔、液氮储存装置、冷量交换子系统、室内水箱、热交换器和储气装置，所述液氮储存装置用于控制液氮流入及流出液氮管组，所述室内水箱用于控制水流入及流出冷却水管，所述热交换器用于控制水在流出室内水箱后流入冷却水管前与流出液氮管组的氮进行热交换；所述AI控制子系统包括数据储存器、统计器和控制器；本发明利用AI控制子系统，根据预期的产气量，确定液氮流经冷却精馏塔内液氮管的组数，达到精准化、智能化控制液氮的输入量，避免输入过多液氮，造成能量浪费，降低能耗，减少人力成本，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及智能空分设备技术领域，尤其涉及一种节能型空分冷却系统及方法。

背景技术

空分产业属于绿色环保产业，占地面积小，对环境无污染，符合国家产业政策。空气分离工程，其实就是通过一套大型的空气分离系统设备，将空气中的氧气、氮气、氩气等气体高纯度分离出来的过程，通过空气分离设备分离出来的纯氧、纯氮等气体产品，可以将其应用于冶金、化工、光伏产业、多晶硅、磁性材料、电子半导体、医疗、食品等众多领域。空气中主要成分是氧气、氮气、氩气、二氧化碳以及一些水蒸气和杂质，空分的方法通常是采用分子筛吸附或精馏，分子筛吸附通常制造的是纯度较低的产品，也有采用分子筛吸附和精馏结合的方法进行空分，采用分子筛进行空分通常包括分子筛吸附、分子筛再生(解析)两个过程，一般采用2套分子筛一个用于吸附，同时另一个解析，增加生产效率。分子筛吸附时气压越大、温度越低(通常为0℃以上)吸附效果越好，分子筛再生时温度越高、气压越小解析效果越好。精馏过程通常是采用冷却精馏塔进行精馏，利用液氮将空气液化再利用空气中各组分沸点不同进行精馏。但是，现有技术中大多空分设备受地域、季度的不同市场会有很大的变化，现有技术中空分设备产量一般是定值或需要人工手动调整工作量及产量，很容易造成产量过剩，产量过多时分子筛工作时间延长，造成设备不必要的损耗，耗能增加。另外现有的空分设备通常是采用持续输入液氮，然后将液氮送入冷却精馏塔内，通常，冷却精馏塔内液氮液化空气需要交换的冷量不能精确控制，导致输入过多的液氮，造成能量浪费，这种方式需要外界不断制造液氮，造成大量的能量消耗和成本消耗。

因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种节能型空分冷却系统及方法，解决现有技术中空分设备进行空气分离时，冷却精馏塔内液氮液化空气需要交换的冷量不能精确控制，造成液氮量输入过多，能量损耗大的技术问题。

具体而言通过以下技术方案实现：设计一种节能型空分冷却系统，包括AI控制子系统、分子筛子系统、冷却精馏塔、液氮储存装置、冷量交换子系统、室内水箱、热交换器和储气装置，所述冷量交换子系统包括设置在分子筛子系统内的冷却水管和设置在冷却精馏塔内的液氮管组；所述液氮储存装置用于控制液氮流入及流出冷却精馏塔内的液氮管组，所述室内水箱用于控制水流入及流出分子筛子系统内的冷却水管，所述热交换器用于控制水在流出室内水箱后，流入冷却水管前与从冷却精馏塔内的液氮管组流出的氮进行热交换；

所述AI控制子系统包括数据储存器、统计器和控制器，所述数据储存器用于储存空分设备的预产量信息、冷却精馏塔内冷量交换过程中能量损耗信息、液氮在冷却精馏塔的液氮管组内的流速信息和液氮的比热容信息；所述液氮管组包括多组冷却液氮管，在相同流速下，液氮流经所述冷却液氮管的组数与在冷却精馏塔内液氮液化空气需要交换的能量正相关；所述统计器用于根据在数据储存器内储存的预产量信息计算一定时间内冷却精馏塔需要液化的空气量，根据能量损耗信息计算一定时间内液氮管组在冷却精馏塔内需要交换的能量并生成交换能量信息；根据流速信息、交换能量信息和比热容信息计算液氮需要流经冷却液氮管的组数；所述控制器用于控制液氮流经的冷却液氮管的组数。

进一步，所述冷却精馏塔包括壳体、进气孔、设置在壳体上方的蒸汽出口和设置在壳体下方的液体出口，所述液氮管组设置在壳体中部，所述液氮管组包括多组冷却液氮管，所述多组冷却液氮管为多组U型管。