本發明涉及氮的凈化或分離，具體涉及一種聚酯生產能量供應系統。

背景技術：

1、在聚酯生產過程中，氮氣的用量較大，因此氮氣供應系統是聚酯生產不可或缺的“能量”供應源。其中，氮氣的用途主要包括pta輸送隔氧保護、pta防結塊氮氣吹掃、乙二醇罐氮封、導熱油罐氮封、鼓泡液位計用氮氣、pet切片輸送用氮氣。

2、現有聚酯生產過程中的氮氣供應系統，包括通過管道依次連通的空氣壓縮機、空氣干燥器、吸附式制氮機和氮氣罐，發明人發現吸附式制氮機在制氮過程中會產生大量廢氣，這些廢氣中也含有大量的氮氣，直接排空處理會降低氮氣的利用率，導致能源的浪費。

3、公告號為cn113277486a的現有技術公開了一種組合制氮機及其制氮工藝，其公開了通入制氮機內的氣體先經由干燥器進行干燥，再進入到制氮機內進行吸附制氮，由于制氮過程不僅需要吸附還需要對制氮吸附劑進行解吸，解吸產生的廢氣在經由制氮吸附劑后也是干燥氣體，而且通過制氮機的吸附，氣體露點水分更低，比干燥器本身干燥的氣體露點還要好，該廢氣完全可以用于干燥器內干燥劑的解吸，制氮機解吸產生的廢氣通過再生氣路進入到干燥器中進行解吸，避免了廢氣直接排出，有利于節能降耗。

4、但是上述系統存在如下問題：

5、發明人在聚酯生產過程中發現，制氮機所產生的廢氣并不適用于回收，容易導致聚酯切片色值不穩定，進而造成下游產品透亮度等受到影響。

技術實現思路

1、本發明意在提供一種聚酯生產能量供應系統，以解決現有技術的聚酯生產過程中所用制氮機產生的廢氣并不適于回收，容易出現聚酯切片產品色值不穩定的技術問題。

2、為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種聚酯生產能量供應系統，包括氮氣供應單元，氮氣供應單元包括通過制氮管道依次連通的空氣壓縮機、空氣干燥器、吸附式制氮機、氮氣罐和用氮設備；空氣壓縮機和空氣干燥器之間設有空氣凈化器；所述吸附式制氮機連通有廢氣罐，廢氣罐和空氣凈化器之間連通有回用廢氣管；還包括燃燒室，廢氣罐和燃燒室之間連通有助燃廢氣管，燃燒室上還連通有助燃空氣管。

4、發明構思：

5、為了解決聚酯生產過程中氮氣回收導致產品色值不穩定的問題，發明人首先想到的是廢氣中氧含量問題，因此，發明人將廢氣罐的廢氣連通至空氣凈化器之前，使得回收的廢氣能夠先通過空氣凈化器盡可能去除氧氣和氮氣以外的其他氣體，然后再單獨集中對氮氣和氧氣混合氣體進行處理，進而保證氮氣量。但是，發明人進一步分析發現，將廢氣回用與空氣壓縮機產生的壓縮空氣混合形成制氮氣體，如果制氮氣體中，廢氣的占比過高，壓縮空氣的占比過低，可能會導致制氮機的分離效率下降，產氮量減少，甚至無法滿足生產需求；因為吸附式制氮機主要依賴壓縮空氣通過吸附劑分離出氮氣，壓縮空氣的量不足會直接影響氮氣的產出量和純度。而且廢氣占比過高也意味著有效用于分離氮氣的壓縮空氣減少，從而降低制氮效率。

6、基于上述情況，發明人通過利用空氣凈化器對回用廢氣進行提前處理，并控制回收廢氣與壓縮空氣的比例，解決了產品顏色色值不穩定的問題。但是發明人還發現，上述“廢氣”實際為含量較高的氮氣和氧氣混合物，其中的氧氣含量大約為30％，是比較理想的燃燒助劑，只是將部分氮氣回收利用并沒有達到廢氣利用最大化。因此，發明人將廢氣罐中的另一部分廢氣引至燃燒室(例如，加熱鍋爐的燃燒爐膛)，將其與助燃空氣管通入的空氣混合，作為助燃氣體促進天然氣的充分燃燒，減少能源浪費。

7、有益效果：

8、1、反向利用制氮機產生的廢氣，利用高純度的廢氣進行反吹，不僅提高了制氮效率而且減少了廢氣排放，還能夠保證產品的質量。具體的，實際應用時，吸附式制氮機在制氮過程中產生的大量廢氣不再直接排空處理，取而代之的是設置廢氣罐對廢氣進行儲存，并通過回用廢氣管將廢氣罐中儲存的廢氣合并至壓縮空氣中，將壓縮空氣和回用廢氣的混合氣體作為制氮氣體，通入吸附式制氮機用于制作氮氣，如此，不僅可以提高單位體積壓縮空氣的氮氣利用率，從而降低能源的浪費，還可以降低制作單位體積氮氣所需的壓縮空氣量，從而降低空氣壓縮機的能耗。

9、2、本方案將回用廢氣管連通在廢氣罐和空氣凈化器之間，即回用廢氣與壓縮空氣合并通入空氣凈化器中，回用廢氣與壓縮空氣一起經過凈化和干燥后，再通入吸附式制氮機用于制作氮氣，由于廢氣已經過凈化和干燥處理，與壓縮空氣一起再進行凈化和干燥處理，可以降低空氣凈化器和空氣干燥器的工作負擔，也可以保證通入吸附式制氮機的制氮氣體的潔凈和干燥，有利于延長氮氣供應單元各設備的使用壽命。而且，廠房之前采用的是高純制氮機，通過本技術改進后，尤其是增加空氣凈化器，可以對壓縮空氣凈化，提高制氮機的制氮效率，采用普通制氮機也能夠達到生產要求。

10、3、制氮機產生的廢氣不僅可以用于提升制氮效率還可以作為助燃劑，極大的降低了聚酯生產過程中的成本：本方案在廢氣罐和燃燒室之間連通助燃廢氣管，廢氣罐中儲存的廢氣部分回用于制氮，另一部分則通過助燃廢氣管通入燃燒室，與助燃空氣管通入的空氣混合，作為助燃氣體促進天然氣的充分燃燒，減少能源浪費。廢氣作為氮氧混合物，其中的氧氣含量大約為30％，是比較理想的燃燒助劑，相比于現有技術將氧氣和空氣作為助燃氣體，本方案可以減少制作或購買氧氣的成本，從而降低蒸汽供應系統的運行成本。

11、優選的，作為進一步改進，所述燃燒室用于向蒸汽供應單元供熱；蒸汽供應單元包括加熱鍋爐、余熱鍋爐、用熱設備和用蒸汽設備，加熱鍋爐和余熱鍋爐之間連通有煙氣管道，加熱鍋爐和用熱設備之間連通有循環管道，余熱鍋爐和用蒸汽設備之間連通有蒸汽管道；所述燃燒室為加熱鍋爐的燃燒爐膛。

12、有益效果：發明人通過研究，聚酯生產過程中蒸汽的用量也非常大；而發明人研究的這項技術，既能夠降低氮氣供應成本提升氮氣供應效率，還能夠降低蒸汽供應系統中燃燒室助燃劑成本，一舉多得，為本領域帶來了極大的進步。

13、優選的，作為一種改進，吸附式制氮機的制氮氣體進氣端，單位時間內，壓縮空氣進氣量占制氮氣體總進氣量的p1％，88≤p1＜100；回用廢氣進氣量占制氮氣體總進氣量的p2％，0＜p2≤12。

14、有益效果：本方案將廢氣回用于吸附式制氮機制作氮氣時，控制回用廢氣的進氣量占制氮氣體總進氣量的百分比p2≤12，可以最大限度的實現廢氣的利用，同時保證制氮效率。

15、經發明人分析，如果制氮氣體中，廢氣的占比過高大于12％時，此時壓縮空氣的占比過低，可能會導致制氮機的分離效率下降，產氮量減少，甚至無法滿足生產需求。因為吸附式制氮機主要依賴壓縮空氣通過吸附劑分離出氮氣，壓縮空氣的量不足會直接影響氮氣的產出量和純度；廢氣占比過高也意味著有效用于分離氮氣的壓縮空氣減少，從而降低制氮效率。

16、優選的，作為一種改進，所述加熱鍋爐的助燃氣體進氣端，單位時間內，助燃空氣進氣量占助燃氣體總進氣量的c1％，73≤c1＜100，助燃廢氣進氣量占助燃氣體總進氣量的c2％，0＜c2≤27。

17、有益效果：本方案將廢氣通入加熱鍋爐促進天然氣充分燃燒時，控制助燃廢氣的進氣量占助燃氣體總進氣量的百分比值c2最高值不超過27％，不僅可以實現廢氣利用，而且不會產生額外的空氣污染。

18、經發明人分析，如果助燃廢氣占比過高，助燃空氣的占比過低，會使得氧含量升高，導致鍋爐內氮氧化物(nox)排放增加(燃燒不充分、燃燒溫度過高都會導致氮氧化物增加)；氮氧化物不僅會造成酸雨、光化學煙霧等嚴重的環境污染問題，還與當下嚴苛的環保法規背道而馳。如果助燃廢氣占比過低，基本無法起到調節作用，無法實現廢氣的利用。

19、優選的，作為一種改進，所述余熱鍋爐通過煙氣管道連通有空氣換熱器，空氣換熱器通過助燃空氣管與加熱鍋爐連通。

20、有益效果：

21、1、發明人在研究過程中還發現，聚酯生產過程中蒸汽的用量非常大，因此蒸汽供應系統也是聚酯生產不可或缺的“能量”供應源；這些蒸汽被輸送至聚酯裝置供溴化鋰制冷機制冷、低排導熱油伴熱、聚酯催化劑伴熱使用。發明人初代研發的蒸汽供應系統包括加熱鍋爐和余熱鍋爐，加熱鍋爐以天然氣為原料、以氧氣和空氣為助燃氣體、以導熱油為介質，利用熱油循環油泵強制介質進行液相循環，將熱能輸送給聚酯生產工藝的用熱設備后再返回加熱鍋爐重新加熱；加熱鍋爐的煙氣出口通過管道與余熱鍋爐的煙氣進口連通，余熱鍋爐利用煙氣的余熱加熱除鹽水得到蒸汽，余熱鍋爐的蒸汽出口通過管道連通至聚酯生產工藝的用蒸汽設備處。

22、然而發明人發現上述初代技術還存在余熱利用率不高、能源浪費的問題；具體體現在，蒸汽供應系統的余熱鍋爐通過加熱鍋爐的煙氣加熱除鹽水來制備蒸汽，余熱鍋爐只能利用煙氣中的部分顯熱，煙氣中剩余的大量顯熱和潛熱并未得到利用，導致蒸汽供應系統的，進一步導致了能源的浪費。

23、因此，發明人在前述基礎上進一步研究，將這些潛熱與助燃廢氣管結合，實現提升氮氣供應效率、降低蒸汽供應成本。

24、2、加熱鍋爐燃燒天然氣加熱導熱油時產生的煙氣具有310℃左右的溫度，煙氣通過煙氣管道通入余熱鍋爐對除鹽水進行加熱，煙氣與除鹽水進行一次換熱后溫度降到220℃左右，此時煙氣中的顯熱被部分利用，還剩余大量顯熱和潛熱。本方案在余熱鍋爐的下游連通空氣換熱器，將余熱鍋爐中經過一次換熱后的煙氣通過煙氣管道通入空氣換熱器，煙氣在空氣換熱器中與助燃空氣進行二次換熱，將助燃空氣加熱至140-180℃左右，然后經助燃空氣管進入助燃廢氣管與廢氣混合，再進入加熱鍋爐，有利于提高氣體通入加熱鍋爐后對天然氣的助燃效果，保證天然氣的充分燃燒；而此時煙氣的溫度降低到80～100℃，煙氣中的水汽大量冷凝下來，實現了煙氣中顯熱的進一步利用，并利用了煙氣中的大量潛熱，提高了蒸汽供應單元的余熱利用率，減少了能源的浪費。

25、優選的，作為一種改進，所述空氣換熱器通過煙氣管道連通有冷水換熱器，冷水換熱器連通有軟水管道，軟水管道上還連通有軟水池。

26、有益效果：本方案在空氣換熱器的下游連通冷水換熱器，將空氣換熱器中經過二次換熱后的煙氣通過煙氣管道通入冷水換熱器，同時軟水管道將軟水通入冷水換熱器，煙氣在冷水換熱器中與軟水進行三次換熱，將軟水加熱至35-55℃，加熱后的軟水通過軟水管道輸送至軟水池進行儲存，可以通過管線供給聚酯生產和生活用水，降低聚酯生產和生活用水的能耗；此時煙氣的溫度降低至40～50℃，煙氣中的水汽基本冷凝下來，不僅實現了煙氣中顯熱和潛熱的進一步利用，從而進一步提高蒸汽供應單元的余熱利用率，減少能源的浪費；而且進入爐膛內的煙氣中水汽減少能夠進一步減少其對爐膛的影響，盡可能保證燃燒效果。

27、優選的，作為一種改進，所述軟水池通過軟水管道連通有熱水換熱器，熱水換熱器通過蒸汽管道與用蒸汽設備連通；熱水換熱器連通在循環管道上，且熱水換熱器位于用熱設備的下游。

28、有益效果：本方案在軟水池的下游連通熱水換熱器，并將熱水換熱器于用熱設備的下游連通至循環管道上，使用時，將軟水池中儲存的加熱后的軟水通過軟水管道輸送至熱水換熱器中，同時將用熱設備使用后的導熱油通過循環管道通入熱水換熱器，加熱后的軟水在熱水換熱器中與導熱油換熱，被進一步加熱成水蒸氣，通過蒸汽管道輸送至用蒸汽設備處使用；本方案利用導熱油的余熱將加熱后的軟水繼續加熱成水蒸氣，不僅減少了能量的浪費，還可以增加用蒸汽設備的蒸汽來源，保證用蒸汽設備的蒸汽供應充足。

29、優選的，作為一種改進，所述熱水換熱器連通有循環支管，循環支管的另一端于用熱設備的上游與循環管道連通。

30、有益效果：本方案在熱水換熱器上連通循環支管，并將循環支管的另一端于用熱設備的上游與循環管道連通，當加熱鍋爐輸出的導熱油量大于用熱設備的需求量時，可以將多余部分的導熱油通過循環支管直接輸送至熱水換熱器中，用于將加熱后的軟水繼續加熱成水蒸氣，不僅可以減少導熱油熱量的浪費，還可以提高熱水換熱器產生水蒸氣的效率。

31、優選的，作為一種改進，所述煙氣管道的排煙口處設有氮氧化物檢測儀，冷水換熱器下游的煙氣管道上連通有煙氣回流管，煙氣回流管的另一端與加熱鍋爐連通。

32、有益效果：本方案在煙氣管道的排煙口處設置氮氧化物檢測儀，通過氮氧化物檢測儀對排煙口處的煙氣進行檢測，當氮氧化物檢測儀檢測到排煙口處的煙氣的氮氧化物含量大，則將在空氣換熱器中進行二次換熱后的煙氣通過煙氣回流管返回至加熱鍋爐，使得煙氣在加熱鍋爐的燃燒爐膛中與天然氣進行燃燒處理，降低排放煙氣中氮氧化物的含量。本方案對排煙口處煙氣中的氮氧化物進行監測，當煙氣中的氮氧化物含量超過預設值時，將二次換熱后的煙氣返回至加熱爐膛進行燃燒處理，即在排煙口的上游對煙氣進行回流處理，可以保證從排煙口處排放的煙氣，其氮氧化物含量達到環境監測對煙氣的排放要求。

33、優選的，作為一種改進，煙氣回流管的另一端分別與加熱鍋爐、助燃廢氣管連通；且煙氣回流管與助燃廢氣管的連通點位于靠近廢氣罐的一側設置，該連通點與助燃空氣管之間的助燃廢氣管上設有單向閥。

34、有益效果：當氮氧化物檢測儀檢測到排煙口處的煙氣的氮氧化物含量大于設定值，煙氣從回流管回流；通過將煙氣回流管的出口端分別與加熱鍋爐、助燃廢氣管連通，能夠更為靈活的控制回流煙氣。當回流煙氣通過煙氣回流支管進入助燃廢氣管時，其可以與助燃廢氣實現混合，進一步降低回流煙氣的溫度，也再次實現煙氣中水汽的冷凝，使得進入爐膛內煙氣的水汽基本被除去，降低回流煙氣對爐膛的影響，保證燃燒效果。