[发明专利]船用膜分离式制氮系统及其制氮方法

权利要求书

1.一种船用膜分离式制氮系统，其特征在于，包括供气及处理单元(100)以及分离膜单元(200)；

所述分离膜单元(200)包括沿其轴线方向依次间隔布置的聚气室、分离室以及集气室；

其中，所述聚气室开设有与所述供气及处理单元(100)相连通的第一入口(201)；所述集气室开设有与外界相连通的第一出口(202)；所述分离室中间隔地布置有多根中空纤维膜(205)，每根所述中空纤维膜(205)在其两端分别与所述聚气室和集气室相连通；所述分离室中布置有将所述分离室的内部空间限定成迂回型气路的分隔结构；所述分离室中连通地开设有分别布置于所述迂回型气路上游和下游的第二出口(204)和第二入口(203)；

还包括：减压装置(300)、调节阀(400)、氧分仪(500)以及电磁阀(600)；

所述供气及处理单元(100)的一端连接至所述第一入口(201)；

所述调节阀(400)的一端连接至所述第一出口(202)；

所述氧分仪(500)的一端连接至所述第二入口(203)，另一端连接至所述减压装置(300)；

所述减压装置(300)远离所述氧分仪(500)的一端连接至所述调节阀(400)远离所述第一出口(202)的一端；以及

所述电磁阀(600)的一端连接至所述调节阀(400)远离所述第一出口(202)的一端；

气体进入所述供气及处理单元(100)后形成纯净压缩空气；

所述纯净压缩空气从所述第一入口(201)进入所述分离膜单元(200)内，其中，在所述中空纤维膜(205)的流动过程中氧气在所述分离室内富集，从所述第二出口(204)排出，氮气在所述中空纤维膜(205)内部富集并随着所述中空纤维膜(205)的流动路线在所述第一出口(202)处排出；

从所述第一出口(202)处排出的一部分氮气依次通过所述调节阀(400)以及所述电磁阀(600)排出；

从所述调节阀(400)排出的一部分气体通过所述减压装置(300)减压后变成低压富氮气体，所述低压富氮气体经过所述氧分仪(500)后从所述第二入口(203)进入所述分离膜单元(200)内，在所述分离室内吹扫分离膜末端流动死区的富氧气体，并使所述分离室内的富氧气体从所述第二出口(204)排空；

所述氧分仪(500)检测所述低压富氮气体的氧含量并根据氧含量的高低实时增大或减小所述调节阀(400)的开度；

所述船用膜分离式制氮系统根据用户的氧含量设定值eset设定调节阀(400)的初始开度，并测量当前的第一氧含量e0；间隔一段时间后计算氧含量的变化量以及变化率，得到所述调节阀(400)的开度调节量U和延时T，减小或增大所述调节阀(400)的开度U幅度，并等待延时时间T秒；在T秒后测量第二氧含量e’，判断第二氧含量e’是否等于氧含量设定值eset且氧含量变化率不超过5％，若否，则循环调节过程直至氧含量e收敛；当所述氧含量e收敛，则判断当前是否为停止用气状态，若是，则结束调节并关机。

2.如权利要求1所述的船用膜分离式制氮系统，其特征在于，

所述分隔结构由至少一个分隔子集构成，每个分隔子集包括在所述分离室的内侧壁上相对交错布置的一对分隔板；每个分隔子集中的一对分隔板彼此间隔设置，每块分隔板从所述分离室的其中一侧出发沿着垂直于轴线的方向朝着相对侧延伸，并在与相对侧接触前终止，以在所述第二出口(204)、所述分隔结构以及所述第二入口(203)之间形成由至少一个S弯构成的所述迂回型气路。

3.如权利要求2所述的船用膜分离式制氮系统，其特征在于，

所述第二出口(204)与最接近其的分隔板的固定端同侧布置；

所述第二入口(203)与最接近其的分隔板的固定端同侧布置。

4.如权利要求1所述的船用膜分离式制氮系统，其特征在于，

所述第一出口(202)与所述第一入口(201)相互背离设置，所述中空纤维膜(205)的两端分别相对于所述第一入口(201)以及所述第一出口(202)设置；

所述第一入口(201)与所述第二出口(204)异面相邻设置；

所述第一出口(202)与所述第二入口(203)异面相邻设置。