富氧燃烧用空气分离机的制作方法

本实用新型属于一种空气分离领域，具体涉及一种富氧燃烧用空气分离机。

背景技术：

富氧燃烧技术是在现有燃烧设备的基础上，用高纯度氧气代替助燃空气，同时辅助以烟气循环的燃烧技术，可以获得高达80%体积浓度的烟气，从而以较小的代价冷凝压缩后实现永久封存或资源化利用，被认为最可能大规模推广和商业化的技术，其中空气分离装置是不可或缺的部分，空气分离装置是将空气中的氮气与氧气分离，提高燃烧气氛中氧气含量的装置，目前常用的空气分离方法主要是低温法、吸附法、膜分离法。

本实用新型用于富氧燃烧的燃烧器中，采用的是变压吸附法来分离空气，变压吸附法的基本原理就是通过对氮气有较强吸附性能的分子筛在高压下对氮气进行吸附，在低压下解附使得产品气中氧气浓度更高，现有技术提供的空气分离机往往不会采用吸附法来制备富氧气体，因为吸附法所使用的分子筛在使用一段时间以后，需要通过解附过程将分子筛中的氮气释放，这会造成供气的中断，不利于富氧燃烧的进行，而且从成本的角度考虑，解压解附的压强采用的是大气压强，大气压下的分子筛解附效果并不是很理想，需要处理更长时间，另外铺设在分离室中的分子筛在通气后会在气体作用下相互碰撞，被破碎成粉末，分子筛的粉尘随产品气排出，影响产品气的纯度。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种富氧燃烧用空气分离机，该富氧燃烧用空气分离机更符合富氧燃烧的要求，能够提高空气分离的效率与质量，同时可以减少分子筛破碎以及防止分子筛粉末进入产品气中。

为更好实现上述技术效果，本实用新型采用如下技术方案：

一种富氧燃烧用空气分离机，包括外壳、吸附机构、变压机构，所述外壳内的隔板将外壳内部分隔成两个分离室，两个分离室结构相同，所述吸附机构包括设置在分离室内的吸附网和滤网，吸附网是由串有分子筛的绳索编织而成，滤网用来过滤粉尘，吸附网在高压时吸附氮气，低压时释放氮气；所述变压机构包括制造负压环境的真空泵、制造高压环境的增压泵，二者通过管道分别与两个分离室相通，管道上的电磁阀用于控制管道的开合。

进一步地，所述分离室上设置有气体出口，气体出口与三通管相连，三通管还连通有氮气管道、氧气管道，三通管上设置有电磁换向阀，在高压吸附阶段连通气体出口与氧气出口，卸压解附阶段连通气体出口与氮气出口。

进一步地，所述两个分离室交替工作，当上分离室在高压吸附阶段时，下分离室在卸压解附阶段，上分离室结束高压吸附阶段时，下分离室同时结束卸压解附阶段。

进一步地，所述电磁阀、电磁换向阀均与PLC控制器电路连接。

进一步地，所述机壳上还设置有检修门，用于后期检修。

本实用新型至少能达到以下有益效果：

（1）两个分离室异步工作，交替出气，保证出气管中持续有气吹出，保证富氧燃烧过程持续进行。

（2）串成网状的分子筛不会在气流的作用下而相互碰撞，避免分子筛碰撞成粉末。

（3）网状的分子筛对气流的阻碍更小。

（4）滤网能够避免分子筛的粉末随气流进入产品气中，以及过滤掉空气中的杂质。

（5）真空泵连通两个分离室的顶部，两个分离室异步工作，将一个分离室的气体通入另一个分离室，一台泵就可以完成两个分离室增压、减压需求，更加高效。

（6）电磁阀均与PLC控制器连接，自动化程度更高。

附图说明

构成本申请一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

附图中：

图1示意性示出了本实用新型的结构示意图；

图2示意性示出了图1旋转90度后的侧面剖视图；

图3示意性示出了本实用新型的俯视图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

11-机壳，12-隔板，13-气体出口，131-氮气管道，132-氧气管道，14-检修门， 21-滤网，22-吸附网，31-电磁阀a，32-电磁阀b，33-电磁阀c，34-电磁阀d，35-真空泵，36-增压泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

如图1~3所示的是一种富氧燃烧用空气分离机，包括机壳11、吸附机构、变压机构，其原理是通过机壳11内的吸附机构吸附空气中的氮气，剩余富氧气体与燃烧器相连，由于富氧燃烧所需要的富氧气氛中氧含量不需要很高，而且氧含量过高会使燃烧器中的火焰减小，所以变压吸附法能够制造满足需要的富氧气体，变压吸附在加压吸附过程中会产生富氧气体，但是分子筛吸附氮气的量不是无限的，一段时间后就需要卸压解附，释放分子筛中的氮气，因此变压吸附提供的富氧气体是间断供给的，而燃烧器中的气体供应不能中断太久，所以在机壳11中设置两个分离室，两个分离室异步工作交替出气，从而实现富氧气体的稳定供应。

机壳11是空气分离的场所，机壳11被内部的隔板12分为结构完全相同的上下两个分离室，两个分离室中均设置有吸附机构，变压机构通过管道与真空泵35以及增压泵36连通，实现分离室中高压与负压的转换，分离室中的分离过程可总结为“加压吸附-卸压解附”两个阶段；机壳11内上、下两个分离室设置有孔位相同的气体出口13，气体出口13在机壳11外的结构如图2所示，气体出口13与三通管相连，三通管分别连通气体出口13、氮气管道131、氧气管道132，三通管上设置有电磁换向阀，在加压吸附阶段，电磁换向阀连通气体出口13与氧气管道132，使富氧气体从氧气管道132中进入燃烧器，在卸压解附阶段，电磁换向阀连通气体出口13与氮气管道131，将分子筛中的存储的氮气由此释放；如图3所示，机壳11上还设置有检修门14，检修门14与机壳11活动连接，用于更换吸附网22或检修。

吸附机构是由吸附网22、滤网21组成，分子筛是吸附剂，分子筛在高压下能够吸收空气中的氮气，在低压下氮气会被释放；将若干粒径接近的分子筛串在一根绳上，串在一根绳索上的分子筛之间相互靠拢，将若干根这样的绳索相互垂直编织成网状，并用圆形边框将其固定由此组成吸附网22，分离室中均设置有若干吸附网22，相对于现有技术中将分子筛堆积起来吸附氮气的方法，本实施例中将分子筛串成网状的方式不会阻碍气体的流动而且减少了分子筛之间的撞击，使分子筛实用寿命更长，靠近气体出口13的位置设置有滤网21，滤网21主要是用于对分子筛粉末的收集，减少对燃烧可能有影响的因素。

变压机构包括真空泵35、增压泵36、管道、电磁阀，如图2所示，真空泵35、增压泵36设置在机壳11外，真空泵35的进气管分成两支，分别与上分离室、下分离室连通，与上分离室连通的管道上设置有电磁阀a 31，与下分离室连通的管道上设置有电磁阀b 32，真空泵35的出气管与外界空气连通，增压泵36设置在真空泵35旁边，增压泵36的进气管与外界空气连通，出气管分成两支，与上分离室连通的管道上设置有电磁阀c 33，出气管与下分离室连通的管道上设置有电磁阀d 34，也就是说：电磁阀a 31、真空泵35对上分离室抽真空，电磁阀d 34、增压阀连接对上分离室加压，电磁阀b 32、真空泵35连接对下分离室抽真空，电磁阀c 33与加压阀连接对下分离室加压，上述电磁阀均与PLC控制器电路连接，通过PLC控制器控制其开闭。

PLC控制器还与电磁换向阀电路连接，具体工作模式以上分离室为例进行说明：

高压吸附阶段：先充高压，PLC控制器打开增压泵36及电磁阀c 33，将电磁换向阀旋转至关闭状态，向上分离室中充气使其中的压力增加，充高压的时间t1与增压泵36的种类以及罐体的容积都有关，具体使用时可以通过简单的充放实验确定充高压阶段的时间，充高压时间结束以后，PLC控制器将电磁换向阀旋转，使气体出口13与氧气管道132连通，进入高压吸附阶段，通过增压泵从上分离室底部进入吹入空气经过吸附网22吸附氮气后的富氧气氛经氧气管道132流入燃烧器中，一些细小的粉尘被吸附在滤网21上，由于分离室中高压吸附的时间t2可以根据分子筛的吸附效率、分子筛的使用量、气流量进行简单计算得到，本领域技术人员能够根据工况得出最佳吸附时间，此处不做限定。

卸压解附阶段：PLC控制器关闭增压泵、电磁阀c 33并将电磁换向阀旋转到关闭状态，打开真空泵35、电磁阀a 31，真空泵35将上分离室的气体不断抽出，使上分离室内形成负压，真空阀工作t3分钟后，将其关闭，同时关闭电磁阀a 31，分子筛在负压的上分离室中解附，解附时间为t4，在解附完成后，打开增压泵，将上分离室中富氮气体从氮气管道131排出，再重复高压吸附阶段，如此循环下去。

需要说明的是：实际处理时间如：t1、t2、t3、t4均大于其计算值，这样可以消除实际生产中的误差，由于误差的影响因素很多，无法通过一个具体数值来限定，需要技术人员进行试车运行来确定，因此本实施例中对此不做限定。

上分离室与下分离室结构相同，其工作模式相同只是交替运行，所述交替进行是指在上分离室处于高压吸附阶段时，下分离室处于卸压解附阶段，交替向氧气管道132中通入富氧气体，具体来说：上、下分离室同时开始并同时结束充高压、抽负压的过程，然后再分别进入高压吸附阶段和卸压解附阶段，由上分离室向氧气管道132中通富氧气体，由于解附时间t1+t2=t3+t4，所以在上分离室结束高压吸附阶段的同时下分离室也结束卸压解附阶段，高压吸附阶段结束后上分离室开始抽负压准备进入卸压解附阶段，下分离室开始充高压准备进入高压吸附阶段。

作为一种优选的实施例，所述真空泵为旋片泵，所述高压的压强为0.9MPa，负压的压强为100pa。

作为一种优选的实施例，所述分子筛的粒径在1~2厘米，吸附网的孔径在3~5厘米。