本发明涉及制氮工艺，具体为psa制氮工艺稳压方法及系统。
背景技术：
1、psa变压吸附空分制氮机是以压缩空气为原料，采用新型吸附剂碳分子筛，在常温下利用变压吸附原理，将空气中氧气和氮气加以分离，从而获得纯度95％-99.995％的氮气。与传统制氮法相比，此种方式具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000nm3/h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，psa制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法；
2、传统psa制氮的基本流程拓扑结构如图2所示，空气经过进口过滤器101被压缩机102压缩后，流入压缩空气配套后处理系统103，处理后的压缩空气流入压缩空气储气罐104，在其后分为两个部分：外供其它压缩空气用户部分；作为psa制氮原料气部分。其中作为原料气的压缩空气进入psa流程制氮机105，按照设定的双罐变压吸附体系运行，成品氮气流入氮气储气罐106后，向末端用户供对应纯度的氮气。
3、目前psa工艺广泛用于金属材料、机械零件的热处理保护气氛；合成纤维、石油化工、浮法玻璃等生产过程的充氮防氧化；食品保鲜；粮食储藏、中药防腐、茶叶保色；化学品、油船和液化气船等的情化、置换、管道吹扫等方面。
4、但是有一点比较明确，对于现场而言，由于psa制氮机目前选型时考虑的气体流量单位是nm3/h，这种选型方式对应的时间单位为h，这是一个难以与瞬时工况相匹配的时间单位。从这个角度而言，psa系统本身运行，需要相对稳定的工况环境，包括上游压缩空气流量和压力稳定，以及下游氮气的使用工况要稳定。在最低压力需求之上，psa进出口压差也要保持稳定。
5、然而作为保护气起源和吹扫等工况的气源，大多数中小型用户现场氮气需要面临的工况环境确恰恰是不稳定的。另外由于psa制氮系统，往往是镶嵌在主体压缩空气中的一个子系统。考虑流体流动的连续性，psa制氮工艺的原料气稳定性，必然受到对应管网上其它压缩空气用户使用过程的影响。
6、对应下游不同工艺的运行状态而言，又可以考虑不同类型的不稳定性。第一种是末端气量有一定程度波动，但各个瞬时的氮气需求量，在所选psa单机调节能力范围内；第二种末端用氮气不稳定性为波动瞬间需求超出单机调节能力工况的统计时间占比概率较小；第三种，波动瞬间需求大，且持续时间较长。
7、传统的psa制氮工艺流程，对于上述末端和压缩空气侧波动导致的不稳定性而言，整体调节能力和手段都相对有限。主要依托psa制氮机本身的调解能力，但这个能力往往不足以应对上述的不稳定性问题，尤其是第二种和第三种不稳定性。对于这两种不稳定性，目前行业内的应对的方法大致有三种：
8、其一是采用多台psa设备并行，应对这种不足，这种方式最大的问题在于，本来每台psa设备制取氮气的过程中，本来就是利用吸附剂选择吸附的过程，按照指定程序来实现的，每台psa设备制取氮气的空氮比大致为4.6：1左右，如果为了应对单机无法匹配的情况，选择多台psa设备，在对应的程序下，为了达成短时需求，这种多台选型的方式，只会浪费更多的空气，运行能耗必然居高不下；同时系统投入必然大幅度增加。
9、第二种方法，为了应对这两种不稳定性，现场采用带压液氮汽化补充用气的方式，一方面液氮汽化需要时间，往往难以稳定应对用户变化需求，另一方面成本还高。
10、第三种方法是与现场深冷制氮体系配合，通过阀门调整，引入深冷制氮的氮气来保证末端使用。但实际上，中小型用户往往并不具备深冷供氮系统作为并行气源。所以整体而言，从行业角度来说，现在缺乏有效的稳压方法和配套流程。
11、针对中小型企业选用psa制氮流程现场，氮气波动稳定控制存在的上述问题，本发明提出一种具有较高通用性的智慧高效稳压方法和流程。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供psa制氮工艺稳压方法及系统，用于调节传统的psa制氮流程的不稳定性问题。
2、本发明是通过以下技术方案来实现的。
3、本发明的psa制氮工艺稳压方法，包括以下步骤：
4、为psa制氮系统的氮气外供模块并联稳压储气模块，稳压储气模块中储气罐容积确定方式为：v储＝α×t时长×q氮/(p储-p氮)，α为选型修正系数，考虑局部损失和膨胀损失，α取值范围为1.2～1.5，t时长为系统设计缓冲时长，q氮为瞬时流量需求取值，p储为储气罐设计的压力取值，p氮为psa制氮系统运行时氮气的压力取值，即psa制氮系统中储气罐压力，其中q氮的单位为单位nm3/min，v储的单位为m3；
5、稳压储气模块将psa制氮系统中产生的至少部分氮气进行加压储存，并保持在设定压力区间内；
6、当末端氮气瞬间需求大于psa制氮系统额定产气能力时，稳压储气模块进入供气模式，利用稳压储气模块对末端氮气需求端补充供应氮气，保证末端氮气瞬间需求的满足，稳压储气模块中储气罐容积调整后，不仅能够实现对第二种不稳定情况的调节，还能够实现对第三种不稳定性较好的稳压效果。
7、当末端用氮相对稳定，波动在单机可调节范围内的情况，稳压储气模块可以介入或不介入稳定控制。
8、进一步地，所述t时长≥30min。
9、进一步地，稳压储气模块进入供气模式后，利用温度调节模块对氮气出口温度进行调节，保证氮气出口温度在设定区间内。
10、进一步地，当稳压储气模块进入供气模式时，psa制氮系统为稳压储气模块供气的通道关闭。
11、psa制氮工艺稳压系统，用于上述的psa制氮工艺稳压方法，包括psa制氮系统和稳压储气模块，所述psa制氮系统包括psa制氮机和氮气储气组件(氮气储气罐)，所述稳压储气模块包括氮气稳压储气组件(氮气稳压储气罐)、排气压力调节组件和增压组件，所述氮气稳压储气组件、氮气储气组件与psa制氮机并联设置，所述增压组件用于将psa制氮机输出的氮气加压，加压后的氮气储存在氮气稳压储气组件中，当末端氮气需求大于psa制氮系统额定产气能力时，所述氮气稳压储气组件中的氮气通过排气压力调节组件进行压力调节后，与氮气储气组件一同对氮气需求端进行供气，所述氮气稳压储气组件的容积通过上述的psa制氮工艺稳压方法中的确定方式进行确定。
12、进一步地，所述排气压力调节组件包括开关阀、减压阀和调节阀，减压阀可选为自力式减压阀。
13、进一步地，所述氮气稳压储气组件还通过旁通阀与氮气需求端连接。
14、进一步地，在所述自力式减压阀处设置有温度调节模块，温度调节模块采用加热器，加热器的运行是针对高压氮气膨胀制冷的问题，以保持氮气出口温度为目标来控制，加热器通常可安装在自力式减压阀入口端。
15、进一步地，因考虑氮气稳压储气罐的正常压力高于原来的氮气储气罐的压力，所述氮气储气组件与氮气稳压储气组件之间设置有止回阀。
16、进一步地，所述增压组件设置两组，采用用一备一的方式，管路阀门对应调整，增压组件优选为无油增压机。
17、本发明的有益效果：
18、在传统psa制氮流程中并联增加稳压储气模块，当末端氮气瞬间需求大于额定产气能力时，氮气稳压储气罐能够迅速介入，确保氮气供气压力在对应的时段内稳定，并且，通过本方案中的方式对稳压储气模块中氮气稳压储气罐的容积进行确定，本方案不仅能够应对短时瞬态流量超标的问题，还能够对波动瞬间需求大且持续时间较长的情况具有较好的调节效果，实现了在充分考虑局部损失和膨胀损失的条件下，确保氮气系统压力。
1.psa制氮工艺稳压方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的psa制氮工艺稳压方法，其特征在于：所述t时长≥30min。
3.根据权利要求1或2所述的psa制氮工艺稳压方法，其特征在于：稳压储气模块进入供气模式后，利用温度调节模块对氮气出口温度进行调节，保证氮气出口温度在设定区间内。
4.根据权利要求3所述的psa制氮工艺稳压方法，其特征在于：当稳压储气模块进入供气模式时，psa制氮系统为稳压储气模块供气的通道关闭。
5.psa制氮工艺稳压系统，用于实施权利要求1-4中任意一项所述的psa制氮工艺稳压方法，其特征在于：包括psa制氮系统和稳压储气模块，所述psa制氮系统包括psa制氮机(5)和氮气储气组件，所述稳压储气模块包括氮气稳压储气组件、排气压力调节组件和增压组件，所述氮气稳压储气组件、氮气储气组件与psa制氮机(5)并联设置，所述增压组件用于将psa制氮机(5)输出的氮气加压，加压后的氮气储存在氮气稳压储气组件中，当末端氮气需求大于psa制氮系统额定产气能力时，所述氮气稳压储气组件中的氮气通过排气压力调节组件进行压力调节后，与氮气储气组件一同对氮气需求端进行供气，所述氮气稳压储气组件的储气容积通过权利要求1-4中任意一项所述的psa制氮工艺稳压方法中的确定方式进行确定。
6.根据权利要求5所述的psa制氮工艺稳压系统，其特征在于：所述排气压力调节组件包括开关阀(11)、减压阀(12)和调节阀(13)。
7.根据权利要求6所述的psa制氮工艺稳压系统，其特征在于：所述氮气稳压储气组件还通过旁通阀(14)与氮气需求端连接。
8.根据权利要求6或7所述的psa制氮工艺稳压系统，其特征在于：在所述减压阀(12)处设置有温度调节模块。
9.根据权利要求5-7中任意一项所述的psa制氮工艺稳压系统，其特征在于：所述氮气储气组件与氮气稳压储气组件之间设置有止回阀(15)。
10.根据权利要求5所述的psa制氮工艺稳压系统，其特征在于：所述增压组件设置两组，采用用一备一的方式。
