지렛대식 전자동 액화질소 설비는 공기 압축, 질소 산소 분리, 질소 가스 액화 및 저장 수송을 일체화한 모듈화 설비로, 그 구조 원리는 변압 흡착 (PSA) 기술과 심랭 액화 공정에 기초하여 고도로 집적된 지렛대 설계를 통해 고효율, 안정, 안전한 액질소 생산을 실현한다.다음은 구조 구성과 작동 원리의 두 가지 측면에서 분석됩니다.
1. 구조 구성: 모듈화 통합 설계
공기 처리 시스템
압축기: 왕복식 또는 스크류식 압축기를 사용하여 상온 상압 공기를 0.7-1.0MPa로 압축하여 후속 분리에 압력 조건을 제공한다.
정화장치: 먼지여과기, 기름여과기 및 랭동식건조기를 포함하여 공기중의 수분, 유분과 과립물을 제거하고 흡착시스템에 들어가는 공기순도를 ≥99.9% 확보한다.
질소 산소 분리 시스템
흡착탑: 고품질의 탄소분자체를 내장하여 산소와 질소가 미공에서의 확산속도차이 (산소확산속도가 질소보다 훨씬 크다.) 를 리용하여 가압상태에서 산소를 흡착하고 질소를 풍부하게 한다.
쌍탑 순환 구조: PLC 프로그램을 통해 두 탑의 교체 흡착과 재생을 제어하고, 한 탑이 질소를 생산할 때 다른 탑이 압력을 줄이고 산소를 탈착하여 연속적이고 안정적인 공기 공급을 실현한다.
질소 가스 액화 시스템
풍랭무유순환압축기: 분리후의 질소를 한층 더 압축하고 냉각하여 액화에 조건을 제공한다.
심랭혼합공질절류랭동기: 회열식 다원혼합공질절류랭동순환에 기초하여 헬륨가스의 압축팽창을 통해 저온을 획득하고 질소가스를 -196 ℃ 로 냉각하여 액화한다.
듀와캔: 이중 진공 단열 구조, 내부 304 스테인리스 스틸 (두께 8mm), 외부 Q235 스틸, 중간 충전 펄 모래 보온재, 진공도 ≤ 5 × 10 ⁻Pa, 일 증발률 ≤ 0.5%, 액체 질소 저장에 사용.
수송 및 제어 시스템
피스톤식 저온 펌프: 펌프 헤드 재질의 구리 니켈 합금, 회전 속도 1500r/min, -196 ℃ 의 작업 상황에서 액체 질소를 안정적으로 출력할 수 있으며, 정격 유량 500L/h, 최대 양정 80m.
방폭 제어 캐비닛: 7인치 터치스크린과 PLC 모듈을 통합하여 저장탱크의 압력, 액위 및 수액 유량을 실시간으로 표시하며 응답 시간 ≤ 1초, 액위 제어 정밀도 ± 5mm, 압력 제어 정밀도 ± 0.02MPa.
안전 장치: 안전 밸브 (점프 압력 1.0MPa, 좌석 복귀 압력 0.9MPa), 온라인 순도 분석기 (순도 99.999% 미만이면 자동 경보) 및 헬륨 누출 감지 시스템 (누출률 ≤ 1 × 10 ⁻ ⁹ Pa · m/s) 을 포함한다.
받침대를 비틀어 조립하다.
Q235 탄소강 용접을 사용하여 사이즈 4m × 2.5m × 0.5m, 하단에 10톤의 하중을 견디는 만방향 바퀴 (바퀴 가장자리는 저온 고무에 견딘다) 4개를 장착하여 이동과 위치를 쉽게 정할 수 있다.
2. 작업원리: 변압흡착과 심랭액화협동
공기 압축과 정화
상온 공기는 압축기를 거쳐 0.7-1.0MPa까지 가압된 후 먼지 필터, 오일 필터 및 냉동식 건조기를 차례로 통과하여 수분과 유분, 미세먼지를 제거하여 공기 순도를 확보한다.
질소 산소 분리(PSA 공정)
가압흡착: 정화후의 압축공기는 흡착탑에 진입하고 탄소분자체는 우선적으로 산소를 흡착하며 질소는 기상중에 풍부하다.
감압 탈착: 흡착탑이 포화에 가까워지면 상압으로 감압하여 흡착된 산소를 탈착하여 분자체 재생을 실현한다.
쌍탑 순환: PLC 프로그램은 두 탑의 흡착과 재생을 번갈아 제어하여 연속적인 가스 생산을 확보한다.
질소 액화 (심랭 공정)
압축냉각: 분리된 질소가스는 풍랭무유순환압축기를 통해 한층 더 압축되고 냉각된다.
심랭랭동: 질소는 심랭혼합공질절류랭동기에 들어가 헬륨가스의 압축팽창을 통해 저온을 획득하고 질소를 -196 ℃ 로 냉각하여 액화한다.
액체질소저장: 액화후의 질소가스는 두와탱크에 수집되여 진공단열층을 통해 증발손실을 감소시킨다.
액체 질소 수송 및 제어
저온 펌프 수송: 피스톤식 저온 펌프는 액체 질소를 두바 탱크에서 냉각 지점으로 수송하며 압력은 0.7MPa로 안정됩니다.
지능형 모니터링: 폭발 방지 제어 캐비닛은 저장탱크의 압력, 액위 및 수액 유량을 실시간으로 모니터링하고, 운행 매개변수를 자동으로 조정하여 안전하고 효율적임을 확보한다.
3. 기술 우위와 응용 장면
기술적 이점
고효율 에너지 절약: PSA 공정과 심랭 액화를 결합하여 가스 생산 효율이 높고 에너지 소모가 낮다 (액체 질소 생산 원가는 운송 액체 질소의 1/3에 불과하다).
안정적이고 신뢰성: 쌍탑 순환 구조와 PLC 자동 제어로 연속적이고 안정적인 가스 공급을 실현하며 고장률이 낮다.
모듈식 설계: 운반 및 설치가 용이한 지렛대 구조로 현장에서 파이프라인, 전기 연결만으로 사용할 수 있습니다.
안전 환경 보호: 폭발 방지 제어 캐비닛, 안전 밸브 및 온라인 순도 분석기는 운행 안전을 확보하고 폐쇄식 시스템은 질소 가스 누출 위험을 줄인다.
적용 시나리오
화학공업분야: 저온반응솥에 랭원을 제공하고 반응온도를 안정적으로 통제한다 (예를 들면 -80 ℃ ± 2 ℃).
의료 분야: 자기공명영상(MRI) 장비의 초전도 자기에 액체질소 냉각을 제공하여 자기의 초전도 상태를 확보한다.
금속 가공: 베어링 냉각 처리에 사용되며 경도(HRC3-5도)와 내마모성을 향상시킵니다.
과학 연구 실험: 물리, 화학 실험에 고순도 액체 질소를 제공하고 저온 환경 시뮬레이션을 지원합니다.