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軍工航天制氧制氮系統

軍用制氧制氮系統是為了滿足國家航空兵部隊新型飛機用氧用氮的需求,以空氣為原料,采用分子篩吸附干燥凈化、深度冷凍液化和低溫精餾分離的方法,制取氧氣、氮氣,產品質量可滿足飛機及機載設備的使用需要。

制氧制氮系統主要由空氣預冷系統、分子篩純化系統、空氣精餾系統、制冷系統等系統組成。 其工藝流程如下:制氧制氮系統采用螺桿壓縮機供氣,分子篩吸附水分和二氧化碳,返流氣體進入透平膨脹機膨脹制冷,低溫液體泵內壓縮,帶輔助氮冷凝蒸發器的單級精餾塔精餾來實現氣氧、氣氮、液氧、液氮四個工況的工藝流程。其基本工作過程為:環境空氣由螺桿壓縮機升壓后,經過油水分離器、初級油過濾器、空氣預冷機組、管路儲氣筒、精油過濾器和超精油過濾器,除去空氣中的油分、水分,再經分子篩純化機組除去剩余的水分、二氧化碳等雜質,凈化后的空氣進入冷箱,經兩組板式換熱器換熱,使加工空氣的溫度下降,達到飽和狀態,*后空氣進入分餾塔進行精餾,分離出滿足要求的液氧或液氮產品。 



制氧制氮系統設備布局

具體地講,制氧主要分為醫用氧和工業氧,它們的*大區別在于對氧氣中水分的控制了。醫用氧也稱干燥氧氣,純度要求在99.5%以上,在生產和充裝過程中除了去除對人體有害的氣體外,*主要的就是嚴格控制氧氣中的水含量。而工業氧主要用于工業生產及產品加工,質量要求較低一般要求純度在99.2%以上。灌裝規程不如醫用氧氣嚴格,常常會有水分和其他雜質混入并且殘留在鋼瓶氧氣鋼瓶中,不適合醫用。不過,不管是哪種氧,都要求產出來的氧氣濃度必須達到93%,否則不合格,所以在系統輸氣端處必須加裝一個氧氣濃度計或氧氣傳感器實時檢測末端氧氣濃度,以便保證該系統正在正常工作。如下圖所示,這里考慮采用英國SST的氧化鋯,型號是O2S-FR-T2-18X系列,該產品的測量原理是氧化鋯濃度差電位法,*大的優勢就是不僅不需要任何參比氣體,而且還是只通過測量氧偏壓計算氧濃度值,并不直接測量氧氣濃度,耐壓3個大氣壓,工作溫度能耐400度左右,也提供可耐700度高溫產品,測量精度小于5個毫巴,即低于0.5%。


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