技术领域
[0001] 本发明涉及将由空气分离装置制造出的氮气液化的液化装置。
相关背景技术
[0002] 专利文献1公开了以下的方法：通过具备1台以上的气体用压缩机、1台以上的气体用膨胀涡轮、及使气体与液化天然气热交换的热交换器的液化工艺，利用所述液化天然气的寒冷来将所述气体液化。在专利文献1中，在供给的液化天然气的增量时使所述膨胀涡轮停止或减量运转，在供给的液化天然气的减量时使所述膨胀涡轮工作或增量运转。
[0003] 在想使液化产品的制造量增减时，使压缩机的负荷变动。压缩机的驱动需要电力，通常，由于进行定量运转，所以压缩机的电力使用量恒定，但在想使液化产品的制造量增加时，需要供给比通常多的电力。
[0004] 但是，商用电力由电力公司等预先通过合同而确定，若不遵守该合同则会被处以高额的罚款。也就是说，绝对需要防止超过电力合同。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1：日本特开平05‑45050号公报
具体实施方式
[0046] 以下对本发明的一些实施方式进行说明。以下说明的实施方式说明本发明的一例。本发明丝毫不限定于以下的实施方式，也包括在不变更本发明的要旨的范围内实施的各种变形方式。此外，未必以下说明的构成的全部是本发明的必须的构成。
[0047] (实施方式1)
[0048] 使用图1对实施方式1的液化装置1及空气分离装置2进行说明。
[0049] 液化装置1具备来自空气分离装置2的氮气导入管L1、压缩氮气的压缩机3、将由压缩机3压缩后的压缩氮气利用LNG寒冷源7的寒冷而冷却、液化的热交换器6、将由热交换器6冷却至中间温度的压缩氮气的一部分分支而导出的管L4、设置于管L4的使压缩氮气膨胀而产生寒冷的膨胀涡轮4、将利用膨胀涡轮4膨胀后的氮气作为氮气的冷源而向热交换器6导入并在升温后向压缩机3的吸入侧汇合的管L5、气液分离器13、从气液分离器13取出的液化产品的导出线L8、及分散控制装置9。
[0050] 膨胀涡轮4供给寒冷。具体而言，膨胀涡轮4的动作如下。被压缩成高压的压缩氮气通过涡轮壳体，在膨胀涡轮入口喷嘴(未图示)处隔热膨胀至中间压力，作为高速气体而进入涡轮转子。氮气一边进一步隔热膨胀至出口压力，一边向涡轮转子进行膨胀做功而温度下降。这样与涡轮入口气体相比温度下降后的气体从涡轮排出，向热交换器6输送，供给寒冷。由涡轮转子产生的动力向直接连结于主轴的另一端的制动风扇传递，将制动气体升温、升压，由此，由涡轮得到的动力被向系统外取出。
[0051] 在本实施方式中，膨胀涡轮入口喷嘴将膨胀涡轮4的入口压力控制为恒定，将膨胀率维持为最大值。
[0052] 由压缩机3压缩成高压的压缩氮气通过管L2而向热交换器6输送。由热交换器6冷却后的压缩氮气利用膨胀阀5膨胀后，向气液分离器13导入。气液分离器13内的液氮从管L8导出，向液氮贮存槽(未图示)等输送。气液分离器13内的氮气向管L5汇合并向热交换器6导入而成为压缩氮气的冷却源的一部分，升温后，向压缩机3的吸入侧的氮气导入管L1汇合。
[0053] 另外，设置有测定膨胀阀5的入口和出口的温度的温度传感器。
[0054] 分散控制装置9具备制造量算出部91、预测电力算出部92、电力需求控制部93、温度控制部94、存储有各种数据的存储器95、及从电力仪表取得实时地由压缩机3使用的使用电力(瞬时电力)的取得部96。
[0055] 制造量算出部91求出液氮的实际制造量。
[0056] 预测电力算出部92基于对使用电力进行累计而得到的累计电力值来求出将由压缩机3使用的预定时间经过后的预测电力量。
[0057] 累计电力值是设定的预定时间内(例如，算出之前的20分钟～60分钟等设定时间内)的总使用电力量。累计电力值＝Σ使用电力值(预定时间内的累积值)。
[0058] 在本实施方式中，预测电力算出部92实时地算出30分钟经过后的预测电力量。
[0059] 关于预测电力量(kW/h)的算出方法，可以将上述累计电力值除以预定时间而求出平均值，将此设为预测电力量，也可以求出累计电力值的每单位时间的变化量(斜率)，根据该变化量而算出预测电力量。
[0060] 电力需求控制部93将预测电力量与由压缩机3使用的瞬时电力的移动平均(例如1分钟)进行比较，将值大的一方设为控制对象，以不超过目标值而无限接近目标值的方式进行压缩机3的排出流量的可变控制。
[0061] 温度控制部94控制膨胀阀5的入口与出口的温度差。
[0062] 分散控制装置9及其构成要素可以构成为至少具有1个以上的处理器和存储规定了处理步骤的程序的存储器，也可以由内部部署的服务器装置(on‑premises server device)、云的服务器装置、专用电路或固件等构成。
[0063] 图2是2轴坐标图，在右纵轴示出制造量，在左纵轴示出电力量，在横轴示出时间。预测电力量利用弯折实线表示，需求限制值(目标值)利用虚线表示，在比它们靠下方处将制造量利用区域线表示。
[0064] 根据本实施方式，能够将合同电力的使用最大化，能够将液态氮的制造量与以往相比增量3～5％，液化效率也能够提高2％。另外，在接近了合同电力时发出的警报消失，液化装置1的操作变更次数也能够削减，也有助于空气分离装置2及液化装置1的自动运转化。
[0065] (其他实施方式)
[0066] (1)虽然未特别明确示出，但也可以在各配管设置控制阀、压力调整装置、流量控制装置等，进行阀开闭调整、压力调整或流量调整。
[0067] (2)膨胀涡轮4可以是轴流式和径流式的任一者。液化装置1不限定于具有单个膨胀涡轮的结构，也可以串联或并联地配置有多个膨胀涡轮。
[0068] (3)压缩机3可以由单体构成，也可以将多个压缩机串联地配置成多级而构成压缩机单元。
[0069] (4)液化装置1不限定于具有单个热交换机6的结构，也可以将多个热交换器并联配置，配合压缩机单元的多级结构而构成向热交换器的温端、冷端、中间端的配管路径。
[0070] (5)热交交换器6利用了LNG寒冷源7的寒冷，但不限定于此，也可以利用从制冷机供给的寒冷，还可以利用来自多个膨胀涡轮的寒冷。
