[发明专利]具有一个炉和一个空气蒸馏装置的组合设备及其使用方法

说明书

本发明涉及具有至少一个炉和至少一个空气蒸馏装置的组合设备，所述炉通常是金属熔炼炉，由至少一个鼓风机供给压缩空气，所述空气蒸馏装置也是由鼓风机至少部分地供给空气，向炉提供氧气，并且包括至少一个均压塔和一个混合塔。

这种设备在文献US-A-5244489中有所描述，在这份文献中，供给混合塔的空气增压由一个保持致冷的涡轮机产生，涡轮机使供给均压塔的一部分空气流在一个装置中减压，以实现驱动均压塔的一大部分供给空气所需的增压，这样，就造成排气效率损耗、能量损耗以及蒸馏装置的供给空气冷却装置和滤清装置尺寸过大。

本发明旨在提出一种上述组合设备，这种组合设备可以降低使用成本，在工作范围的选择方面具有较大的灵活性。

为此，根据本发明一个特征，增压器/致冷涡轮机系统与一个辅助助力装置进行连接。

本发明还旨在提出一种使用具有至少一个炉和一个空气蒸馏装置的一种组合设备的方法，所述空气蒸馏装置包括至少一个均压塔和一个混合塔，所述炉和蒸馏装置由至少一个鼓风机以一种压力P₁供给空气，在本发明方法中，使一部分由鼓风机供给的空气流量分流而供给空气蒸馏装置，在这里使这一部分分流的空气增压，以便通过一个增压器供给混合塔，增压器与至少一个致冷涡轮机相连接，致冷涡轮机使设备的一种流体减压，并且尤其用作使蒸馏装置保持在低温状态，在本发明方法中，使增压器/致冷涡轮机系统具有一种助力能量，以便在混合塔中保持一种相对于压力P₁来说至少大于0.3×10⁵帕的压力P₂，不必为涡轮工况而抽取一大部分供给均压塔的空气流量。

根据本发明一个比较特殊的特征，助力是由一个与增压器/涡轮系统的轴相连接的电动马达进行的。

增压器/涡轮系统的助力长时间以来是公知的，尤其是用于使内燃机的涡轮增压器进行助力(参见文献US-A-4485310或US-A-5560208述及的使用电动助力器，或者参见文献US-A-4622817述及的使用液压助力器)。已有技术与本发明蒸馏装置的供气应用方面没有关系。

参照附图和非限制性实施例，本发明的其它特征和优越性将得到更好理解。

附图如下：

图1是本发明一个组合设备的示意图。

图1示出一个金属熔炼炉FM和一个相连接的空气蒸馏装置，在所示的实施例中，空气蒸馏装置主要包括一条主交换管线LE、一个具有一个均压塔MP和一个低压塔BP的双层塔、以及一个混合塔CM。

根据本发明，普通纯度的氧气在通过交换管线LE之后，从混合塔CM顶部经过一条中等纯度的氧气输送管线O，流入炉FM上游的主压缩空气输送管线，以便使供给炉的大气氧进行富集。通常，从低压塔BP顶部引出一条不纯氮输送管线N_i。在所示的实施例中，低压塔BP的顶部装有一个顶塔M，这个顶塔M用作来自均压塔MP的液氮的回流，并且在其顶部产生纯氮，纯氮通过一条管线N_p排出，以便在工地上或者在工地附近加以使用。

炉FM和蒸馏装置由同一个鼓风机S供给空气，鼓风机S在一条主压缩空气输送管线A中，以一种小于6×10⁵帕通常为3×10⁵帕至5.5×10⁵帕的平均压力P₁，至少向炉FM供给大量空气(通常大于100000Nm³/h)。输送管线A也可以同时或交替地向另一个金属熔炼炉、例如一个采用AOD方法的电炉供气。从主输送管线A引出一条空气分流管路D，向蒸馏装置供给空气，空气先进行冷却，然后在一个滤清装置E中进行滤清，这个滤清装置是吸附式的。在滤清装置E的下游，管路D分成一个对双层塔供气的第一管线J和一个对混合塔CM供气的第二管线L。