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CN113670003B - 高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程 - Google Patents

高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程 Download PDF

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CN113670003B
CN113670003B CN202110865765.1A CN202110865765A CN113670003B CN 113670003 B CN113670003 B CN 113670003B CN 202110865765 A CN202110865765 A CN 202110865765A CN 113670003 B CN113670003 B CN 113670003B
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pressure
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贺秀芬
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Abstract

本发明提供一种高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，属于空分技术领域。该工艺通过在常规外压缩空分工艺流程的基础上设置低温液空储存系统、冷能循环系统和空气释能发电系统，形成集气体分离、液空储存、空气膨胀发电和物质回收为一体的空分新工艺流程。本发明通过采用石头蓄冷或氮气循环式液体介质蓄冷两种冷储存方式，实现外压缩空分设备的高安全性储能。该工艺技术既是一种新的外压缩空分工艺流程，也适用于对现有外压缩空分工艺流程的升级和更新改造。通过谷电储能和峰电能量释放降低空分设备的峰电电耗和用电成本，其应用对企业有经济效益，对电网侧有节能减排效益，是企业经济效益和国家经济与环境效益的完美统一。

Description

高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程
技术领域
本发明涉及空分技术领域，特别是指一种高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程。
背景技术
随着社会经济的发展，电网供电峰谷差居高不下，大量调峰负荷机组的存在(或基础负荷比例低)使谷电期发电效率降低。此外，可再生能源发电装机规模逐年提升，由于风电和光电能源输出的不稳定性，很难精准匹配电网负荷。为解决这些问题，需要开发大规模储能技术，这已成为国家能源技术发展的战略目标。液化空气储能技术(LAES)具有储能密度高、不受地域限制等独特优势，被广泛认为是一种很有前途的大规模储能解决方案。该技术于1977年由纽卡斯尔大学的Smith EM教授首次提出。2007年，英国利兹大学和Highview公司联合开发液化空气储能工艺，并提出专利技术申请。2011年，英国Highview公司在南苏格兰完成了首套液化空气储能中试示范装置(350kW/2.5MWh)的施工建设，并验证了液化空气储能技术的可行性，目前，该套设备已被作为学术研究装置迁移至伯明翰大学。2014年，highview和Viridor Waste公司在英国能源与气候变化部的资金支持下，于2015年在英国建立了全球首座商业规模化的液化空气储能示范系统(5MW/15MWh)。目前该技术发展已相对成熟，示范装置运行稳定。但独立的液化空气储能技术存在液体蓄冷介质易燃、释能过程高纯空气大量排放，系统投资回收期长和需要额外的人力生产成本输入等问题。因此，选择一种设备和技术，使其与液化空气储能技术在能级利用上相互匹配，物质利用上相互补充，且能够实现系统的高安全性储能，对于解决液化空气储能技术的安全和成本问题至关重要。
空分是工业生产领域的重要基础设备，广泛应用于煤化工、石油炼化和冶金三大行业。2020年，全国空分设备的生产用电总量达全国电力消费总量(75110亿kWh)的5.24％，作为单一生产设备，其电力消耗占比相当可观。目前，世界空分工业已走过从高压、中压、高低压到全低压——100余年的发展历程，特别是全低压空分流程确立后，高效板翅式换热器、降膜式主冷凝蒸发器、高效增压型透平膨胀机和规整填料塔等新技术的不断出现使空分装置通过降压实现节能过程已基本走到极限。计算机集散控制系统(DSC)和多种变负荷跟踪技术等节能方式的推广应用，已经取得较好的节能效果，进一步的提高与发展空间有限。近几年，在国家新兴产业和节能降耗等政策的有力推动下，空分设备大型化、特大型化、机组集群化成为一种发展趋势。应当指出的是，冶金和部分传统化工空分装置供过于求的局面仍然难以改观，特别是冶金空分系统本身存在设备常年连续性运行和下游工序间断性用氧的生产特点，致使产品气体耗散量大，带来巨大的能源浪费，未来几年空分设备的超大型化发展和市场需求的逐渐扩大，将使空分设备设计能力与供求量之间的矛盾更加突出。
基于空分与液化空气储能技术制冷能级相互匹配的特点，选择利用空分工艺设备来实现液化空气的规模化储存，不仅可以减少设备用量和装置的生产、运营、维护成本，还可充分挖掘空分设备的运行潜力，降低空分系统产品气体放散量，提高设备利用率。另外，该技术还能避免易燃蓄冷介质与空气或氧气的间壁式换热，实现空分设备的高安全性储能。特别是在科学合理的峰谷分时电价机制下，通过对其采取电力需求侧管理，还可实现空分行业的错峰生产，缩小电力系统的“峰谷差”负荷，在平衡电网峰谷用电需求的同时，促进小型发电机组向基负荷运行机组转变或被大型发电机组所取代，有效降低火电机组的发电煤耗和污染物排放。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程。
该工艺流程在常规外压缩空分工艺流程基础上设置低温液空储存系统、冷能循环系统和空气释能发电系统，实现空分设备和技术的高安全性规模化储能；空气释能发电系统包括液空泵一、液空泵二、蒸发器一、空气加热器一、透平膨胀发电机二和空气加热器二；冷能循环系统包括固定床石头蓄冷器、循环风机一和循环风机二；在取消常规外压缩空分装置的主换热器时，低温液空储存系统包括空气增压机、中压主换热器一、透平膨胀发电机一、液空过冷器、气液分离器、液空储罐；中压主换热器一设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、氧气复热通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、循环空气复热通道、级间空气复热通道、级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氧气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置；中压主换热器一的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器的空气输出端，中压主换热器一的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔的原料输入端；中压主换热器一的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机的四级冷却器输出端，中压主换热器一的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器的液态空气输入端；中压主换热器一的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器的输出端，中压主换热器一的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机的膨胀端输入管道；中压主换热器一的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机的三级冷却器输出端，中压主换热器一的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道；中压主换热器一的氧气复热通道输入端连接于现有的过冷器一的氧气输出端，中压主换热器一的氧气复热通道中部和上部输出端均连接于氧气产品输出管道；中压主换热器一的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二的污氮气输出端，中压主换热器一的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器一的氮气复热通道输入端连接于过冷器二的氮气输出端，中压主换热器一的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器一的循环空气复热通道输入端连接于固定床石头蓄冷器的底部空气输出端，中压主换热器一的循环空气复热通道输出端连接于循环风机二的输入端；中压主换热器一的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道，中压主换热器一的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二的空气输入端；中压主换热器一的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道，中压主换热器一的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机的膨胀端输出管道；空气增压机的输入端连接于现有的分子筛吸附器的空气输出端；透平膨胀发电机一的膨胀端输出管道连接于现有的高压塔的原料输入端；液空过冷器的液态空气输出端连接于气液分离器的输入端，气液分离器的气体输出端连接于液空过冷器的低温空气输入端，液空过冷器的低温空气输出端连接于现有的低压塔的原料输入端和中压主换热器一的污氮气复热通道输入管道，气液分离器的液体输出端连接于液空储罐的输入端；液空储罐的输出端分别连接于液空泵一和液空泵二输入端，液空泵一的输出端连接于现有的高压塔的原料输入端，液空泵二的输出端连接于蒸发器一的液态空气输入端；蒸发器一的气化空气输出端连接于空气加热器一的空气输入端，空气加热器一的空气输出端连接于透平膨胀发电机二的一级膨胀端输入管道；空气加热器二的空气输出端连接于透平膨胀发电机二的二级膨胀端输入管道；循环风机二的输出端连接于固定床石头蓄冷器的上部空气输入端；循环风机一的输入端连接于固定床石头蓄冷器的上部空气输出端，循环风机一的输出端连接于蒸发器一的循环空气输入端，蒸发器一的循环空气输出端连接于固定床石头蓄冷器的底部空气输入端；空气加热器一和空气加热器二的热流体输入端均连接于热源输入端，空气加热器一和空气加热器二的热流体输出端均连接于热源输出端；
分子筛吸附器的空气输出端与中压主换热器一和现有的中压氩换热器的纯化后低压空气通道输入端之间设置控制阀门一，分子筛吸附器的空气输出端与空气增压机的输入端之间设置控制阀门二，分子筛吸附器的空气输出端与增压透平膨胀机的增压端输入管道之间设置控制阀门三；空气增压机的三级冷却器输出端与中压主换热器一的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四；透平膨胀发电机一的膨胀端输出管道与高压塔的原料输入端之间设置控制阀门五；液空过冷器的液态空气输出端与气液分离器的输入端之间设置控制阀门六(节流阀)，液空过冷器的低温空气输出端与低压塔的原料输入端之间设置控制阀门七，液空过冷器的低温空气输出端与中压主换热器一的污氮气复热通道输入端之间设置控制阀门八；中压主换热器一的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四，中压主换热器一的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五，中压主换热器一的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一，中压主换热器一的氧气复热通道中部输出端与氧气产品输出管道之间设置控制阀门二十二，中压主换热器一的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五，中压主换热器一的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六，中压主换热器一的级间空气复热通道输出端与空气加热器二的空气输入端之间设置控制阀门二十七，中压主换热器一的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八，中压主换热器一的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九，中压主换热器一的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器的底部空气输出端之间设置控制阀门三十二，中压主换热器一的循环空气复热通道输出端与循环风机二的输入端之间设置控制阀门三十三；固定床石头蓄冷器的上部空气输出端与循环风机一的输入端之间设置控制阀门三十，蒸发器一的循环空气输出端与固定床石头蓄冷器的底部空气输入端之间设置控制阀门三十一；增压透平膨胀机的膨胀端出口设置控制阀门二十三(止回阀)；气液分离器的液体输出端与液空储罐的输入端之间设置控制阀门十；液空储罐的输出端与液空泵一和液空泵二的输入端之间设置控制阀门十一；液空泵一的输出端与高压塔的原料输入端之间设置控制阀门十二；液空泵二的输出端与蒸发器一的液态空气输入端之间设置控制阀门十三。
在保留常规外压缩空分装置的主换热器时，低温液空储存系统包括空气增压机、中压主换热器二、透平膨胀发电机一、液空过冷器、气液分离器、液空储罐；中压主换热器二设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、循环空气复热通道、级间空气复热通道、级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置。中压主换热器二的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器的空气输出端，中压主换热器二的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔的原料输入端；中压主换热器二的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机的四级冷却器输出端，中压主换热器二的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器的液态空气输入端；中压主换热器二的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器的输出端，中压主换热器二的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机的膨胀端输入管道；中压主换热器二的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机的三级冷却器输出端，中压主换热器二的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道；中压主换热器二的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二的污氮气输出端，中压主换热器二的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器二的氮气复热通道输入端连接于过冷器二的氮气输出端，中压主换热器二的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器二的循环空气复热通道输入端连接于固定床石头蓄冷器的底部空气输出端，中压主换热器二的循环空气复热通道输出端连接于循环风机二的输入端；中压主换热器二的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道，中压主换热器二的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二的空气输入端；中压主换热器二的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道，中压主换热器二的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机的膨胀端输出管道；该工艺流程中其它增设设备的相关管道连接方式与上述取消常规外压缩空分装置中主换热器时的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备的管道连接方式相同；
空气增压机的三级冷却器输出端与中压主换热器二的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四；中压主换热器二的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四，中压主换热器二的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五，中压主换热器二的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器的输出端之间设置控制阀门十六，中压主换热器二的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十七，中压主换热器二的纯化后低压空气通道输入端与现有的主换热器和中压氩换热器的纯化后低压空气通道输入管道之间设置控制阀门十八，中压主换热器二的纯化后低压空气通道输出端与高压塔的原料输入端之间设置控制阀门十九，中压主换热器二的污氮气复热通道输入端与过冷器二的污氮气输出端之间设置控制阀门二十，中压主换热器二的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一，中压主换热器二的氮气复热通道输入端与过冷器二的氮气输出端之间设置控制阀门二十四，中压主换热器二的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五，中压主换热器二的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六，中压主换热器二的级间空气复热通道输出端与空气加热器二的空气输入端之间设置控制阀门二十七，中压主换热器二的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八，中压主换热器二的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九，中压主换热器二的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器的底部空气输出端之间设置控制阀门三十二，中压主换热器二的循环空气复热通道输出端与循环风机二的输入端之间设置控制阀门三十三；该工艺流程中其它增设设备的相关控制阀门设置方式与上述取消常规外压缩空分装置中主换热器时的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备和管道的控制阀门设置方式相同。
当取消常规外压缩空分装置的主换热器时，还可通过利用氮气或污氮气循环实现液体蓄冷介质的高安全性储能，即，采用氮气循环液体介质蓄冷替换固定床石头蓄冷，此时，同样在常规外压缩空分工艺流程的基础上设置低温液空储存系统、冷能循环系统和空气释能发电系统；空气释能发电系统包括液空泵一、液空泵二、蒸发器二、空气加热器一、透平膨胀发电机二和空气加热器二；冷能循环系统包括换热器一、换热器二、换热器三、换热器四、液体介质泵一、液体介质泵二、液体介质泵三、液体介质泵四、高品位冷能储罐一、高品位冷能储罐二、中品位冷能储罐一、中品位冷能储罐二、循环风机三和循环风机四；低温液空储存系统包括空气增压机、中压主换热器三、透平膨胀发电机一、液空过冷器、气液分离器和液空储罐；其中，中压主换热器三设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、氧气复热通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、级间空气复热通道和级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氧气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置；中压主换热器三的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器的空气输出端，中压主换热器三的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔的原料输入端；中压主换热器三的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机的四级冷却器输出端，中压主换热器三的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器的液态空气输入端；中压主换热器三的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器的输出端，中压主换热器三的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机的膨胀端输入管道；中压主换热器三的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机的三级冷却器输出端，中压主换热器三的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道；中压主换热器三的氧气复热通道输入端连接于现有的过冷器一的氧气输出端，中压主换热器三的氧气复热通道中部和上部输出端均连接于氧气产品输出管道；中压主换热器三的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二的污氮气输出端，中压主换热器三的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器三的氮气复热通道输入端连接于过冷器二的氮气输出端，中压主换热器三的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器三的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道，中压主换热器三的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二的空气输入端；中压主换热器三的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道，中压主换热器三的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机的膨胀端输出管道；空气增压机的输入端连接于现有的分子筛吸附器的空气输出端；透平膨胀发电机一的膨胀端输出管道连接于现有的高压塔的原料输入端；液空过冷器的液态空气输出端连接于气液分离器的输入端，气液分离器的气体输出端连接于液空过冷器的低温空气输入端，液空过冷器的低温空气输出端连接于现有的低压塔的原料输入端和中压主换热器三的污氮气复热通道输入管道，气液分离器的液体输出端连接于液空储罐的输入端；液空储罐的输出端分别连接于液空泵一和液空泵二输入端，液空泵一的输出端连接于现有的高压塔的原料输入端，液空泵二的输出端连接于蒸发器二的液态空气输入端；蒸发器二的气化空气输出端连接于空气加热器一的空气输入端，空气加热器一的空气输出端连接于透平膨胀发电机二的一级膨胀端输入管道；空气加热器二的空气输出端连接于透平膨胀发电机二的二级膨胀端输入管道；循环风机三的输入端为污氮气，来自于中压主换热器三的污氮气输出管道，循环风机三的输出端连接于蒸发器二的污氮气输入端，蒸发器二的污氮气输出端连接于换热器一的污氮气输入端，换热器一的污氮气输出端连接于换热器二的污氮气输入端，换热器二的污氮气输出端连接于现有的水冷塔和蒸汽加热器；换热器一的高品位蓄冷介质输入端连接于液体介质泵二的输出端，换热器一的高品位蓄冷介质输出端连接于高品位冷能储罐一的输入端，高品位冷能储罐一的输出端连接于液体介质泵一的输入端；液体介质泵一的输出端连接于换热器三的高品位蓄冷介质输入端，换热器三的高品位蓄冷介质输出端连接于高品位冷能储罐二的输入端，高品位冷能储罐二的输出端连接于液体介质泵二的输入端；换热器二的中品位冷却介质输入端连接于液体介质泵四的输出端，换热器二的中品位冷却介质输出端连接于中品位冷能储罐一的输入端，中品位冷能储罐一的输出端连接于液体介质泵三的输入端，液体介质泵三的输出端连接于换热器四的中品位蓄冷介质输入端，换热器四的中品位蓄冷介质输出端连接于中品位冷能储罐二的输入端，中品位冷能储罐二的输出端连接于液体介质泵四的输入端；循环风机四的输入端为污氮气，来自于中压主换热器三的污氮气输出管道，循环风机四的输出端连接于换热器四的污氮气输入端，换热器四的污氮气输出端连接于换热器三污氮气输入端，换热器三污氮气输出端连接于液空过冷器的低温空气输出管道；空气加热器一和空气加热器二的热流体输入端均连接于热源输入端，空气加热器一和空气加热器二的热流体输出端均连接于热源输出端；
分子筛吸附器的空气输出端与中压主换热器三和现有的中压氩换热器的纯化后低压空气通道输入端之间设置控制阀门一，分子筛吸附器的空气输出端与空气增压机的输入端之间设置控制阀门二，分子筛吸附器的空气输出端与增压透平膨胀机的增压端输入管道之间设置控制阀门三；空气增压机的三级冷却器输出端与中压主换热器三的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四；透平膨胀发电机一的膨胀端输出管道与高压塔的原料输入端之间设置控制阀门五；液空过冷器的液态空气输出端与气液分离器的输入端之间设置控制阀门六(节流阀)，液空过冷器的低温空气输出端与低压塔的原料输入端之间设置控制阀门七，液空过冷器的低温空气输出端与中压主换热器三的污氮气复热通道输入端之间设置控制阀门八；中压主换热器三的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四，中压主换热器三的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五，中压主换热器三的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一，中压主换热器三的氧气复热通道中部输出端与氧气产品输出管道之间设置控制阀门二十二，中压主换热器三的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五，中压主换热器三的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六，中压主换热器三的级间空气复热通道输出端与空气加热器二的空气输入端之间设置控制阀门二十七，中压主换热器三的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八，中压主换热器三的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九，增压透平膨胀机的膨胀端出口设置控制阀门二十三(止回阀)；气液分离器的液体输出端与液空储罐的输入端之间设置控制阀门十；液空储罐的输出端与液空泵一和液空泵二的输入端之间设置控制阀门十一；液空泵一的输出端与高压塔的原料输入端之间设置控制阀门十二；液空泵二的输出端与蒸发器二的液态空气输入端之间设置控制阀门十三；换热器三的污氮气输出端与液空过冷器的低温空气输出管道之间设置控制阀门九；循环风机三的污氮气输入端设置控制阀门三十四，换热器二的污氮气输出管道上设置控制阀门三十五；液体介质泵二的输出端与换热器一的高品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门三十六，换热器一的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐一输入端之间设置控制阀门三十七，液体介质泵一的输出端与换热器三的高品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门三十八，换热器三的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐二的输入端之间设置控制阀门三十九；液体介质泵三的输出端与换热器四的中品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门四十，换热器四的中品位蓄冷介质输出端与中品位冷能储罐二的输入端之间设置控制阀门四十一，液体介质泵四的输出端与换热器二的中品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门四十二，换热器二的中品位蓄冷介质输出端与中品位冷能储罐一的输入端之间设置控制阀门四十三。
当保留常规外压缩空分装置的主换热器时，也可通过利用氮气或污氮气循环实现液体蓄冷介质的高安全性储能，即采用氮气循环液体介质蓄冷替换固定床石头蓄冷，此时，同样在常规外压缩空分工艺流程的基础上设置低温液空储存系统、冷能循环系统和空气释能发电系统；空气释能发电系统与冷能循环系统所包含的设备均与上述液体蓄冷式高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应系统所包含的设备相同；低温液空储存系统包括空气增压机、中压主换热器四、透平膨胀发电机一、液空过冷器、气液分离器和液空储罐；其中，中压主换热器四设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、级间空气复热通道和级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置；中压主换热器四的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器的空气输出端，中压主换热器四的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔的原料输入端；中压主换热器四的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机的四级冷却器输出端，中压主换热器四的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器的液态空气输入端；中压主换热器四的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器的输出端，中压主换热器四的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机的膨胀端输入管道；中压主换热器四的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机的三级冷却器输出端，中压主换热器四的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道；中压主换热器四的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二的污氮气输出端，中压主换热器四的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器四的氮气复热通道输入端连接于过冷器二的氮气输出端，中压主换热器四的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器四的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道，中压主换热器四的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二的空气输入端；中压主换热器四的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道，中压主换热器四的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机的膨胀端输出管道；该工艺流程中其它增设设备的相关管道连接方式与上述取消常规外压缩空分装置中主换热器时的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备的管道连接方式相同；
空气增压机的三级冷却器输出端与中压主换热器四的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四；中压主换热器四的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四，中压主换热器四的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五，中压主换热器四的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器的输出端之间设置控制阀门十六，中压主换热器四的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十七，中压主换热器四的纯化后低压空气通道输入端与现有的主换热器和中压氩换热器的纯化后低压空气通道输入管道之间设置控制阀门十八，中压主换热器四的纯化后低压空气通道输出端与高压塔的原料输入端之间设置控制阀门十九，中压主换热器四的污氮气复热通道输入端与过冷器二的污氮气输出端之间设置控制阀门二十，中压主换热器四的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一，中压主换热器四的氮气复热通道输入端与过冷器二的氮气输出端之间设置控制阀门二十四，中压主换热器四的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五，中压主换热器四的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六，中压主换热器四的级间空气复热通道输出端与空气加热器二的空气输入端之间设置控制阀门二十七，中压主换热器四的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八，中压主换热器四的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九；该工艺流程中其它增设设备的相关控制阀门设置方式与上述取消常规外压缩空分装置中主换热器时的液体蓄冷式高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备和管道的控制阀门设置方式相同。
空气增压机为四级压缩和冷却设备，储能过程启动空气增压机提高系统的空气液化温度和膨胀制冷能力；中压主换热器一、中压主换热器二、中压主换热器三和中压主换热器四是集液空储存、空气释能和空气分离过程为一体的重要核心换热设备；透平膨胀发电机一采用低温气体膨胀设备，其膨胀输出压力接近于高压塔的底部压力，既为系统提供空气原料和额外冷量来源，又能输出电能；液空过冷器为液态空气前置过冷设备，通过增大液空过冷度来提高节流过程空气液化率；气液分离器为常压气液分离设备，操作简单，通过结合低温常压液空储罐实现液态空气的常压安全储存；空气加热器一和空气加热器二为透平膨胀发电机二的入口和级间空气加热器，其热源主要来自空气压缩机和产品压缩系统的压缩余热；透平膨胀发电机二为不少于二级的气体膨胀设备，产生冷量的同时输出电能；
冷能循环系统中的固定床石头蓄冷器具有高的安全性，在释能过程中，利用循环空气将低温液空气化释放的冷能储存于固定床石头蓄冷器内，在储能过程中，循环空气再次通过固定床石头蓄冷器，取出其中储存的冷能，为储能过程空气液化提供冷量来源，实现冷能的跨时间利用，且蓄冷介质耐低温，可用铝带或钢球等介质代替，工业实施安全可靠；循环风机一在释能期间启动，同时控制阀门三十、控制阀门三十一打开，控制阀门三十二、控制阀门三十三关闭，为释能过程液空气化和冷能储存提供循环介质；循环风机二在储能期间启动，控制阀门三十二、控制阀门三十三打开，控制阀门三十、控制阀门三十一关闭，为储能过程冷能提取和空气液化提供循环介质；空气释能发电系统中的蒸发器一设置不少于一台规模相同的备用设备，能够与蒸发器一切换运行。
循环风机一和循环风机二的入口介质可用来自中压主换热器一和中压主换热器二的污氮气代替；释能过程，50～90％的污氮气经过循环风机一后进入蒸发器一，吸收液空气化释放的低温冷能后进入固定床石头蓄冷器，经固定床石头蓄冷器中的蓄冷介质复热后进入水冷塔或蒸汽加热器；储能过程，60～100％的污氮气通过循环风机二后进入固定床石头蓄冷器，吸收蓄冷器中的低温冷能后进入中压主换热器一和中压主换热器二的污氮气输入管道，为空气液化过程提供部分冷量来源。
循环风机一和循环风机二的入口介质可用来自中压主换热器一和中压主换热器二的氮气产品代替；释能过程，40～80％的氮气经过循环风机一后进入蒸发器一，吸收液空气化释放的低温冷能后进入固定床石头蓄冷器，经固定床石头蓄冷器中的蓄冷介质复热后与出中压主换热器一和中压主换热器二的剩余氮气产品合并，之后进入常规外压缩空分系统的氮气压缩设备；储能过程，50～100％的氮气通过循环风机二后进入固定床石头蓄冷器，吸收蓄冷器中的低温冷能后进入中压主换热器一和中压主换热器二的氮气产品输入管道，为空气液化过程提供部分冷量来源。
循环风机三和循环风机四的输入气体可用来自中压主换热器三或中压主换热器四的氮气输出产品代替，当循环风机三的输入气体为氮气时，换热器二的氮气输出端连接于常规外压缩空分系统的氮气压缩设备；当循环风机四的输入气体为氮气时，换热器三的氮气输出端连接于中压主换热器三或中压主换热器四的氮气产品复热通道输入端；循环风机三在释能期间启动，同时控制阀门三十四和控制阀门三十五开启，控制阀门九关闭，通过利用污氮气或氮气将液空气化释放的冷能全部储存于高品位和中品位液体蓄冷介质中；循环风机四在储能期间启动，同时控制阀门九开启，控制阀门三十四和控制阀门三十五关闭，通过利用污氮气或氮气将储存在高品位和中品位液体蓄冷介质中的冷能输送到中压主换热器三和中压主换热器四，为系统空气液化提供冷量。
中压主换热器一、中压主换热器二、中压主换热器三和中压主换热器四的流体通道中不存在任何易燃易爆介质，是绝对安全的集空分和液化空气储能工艺为一体的重要换热设备，确保了空分系统的高度安全性；空气加热器一与空气加热器二的加热源来自空分系统内部的压缩余热。中压主换热器一、中压主换热器二、中压主换热器三、中压主换热器四、透平膨胀发电机一、液空过冷器、气液分离器、液空储罐、液空泵一、液空泵二、蒸发器一、蒸发器二、固定床石头蓄冷器、换热器一、换热器二、换热器三、换热器四、液体介质泵一、液体介质泵二、液体介质泵三、高品位冷能储罐一、高品位冷能储罐二、中品位冷能储罐一，以及其相互之间的连接管道和管道上设置的控制阀门均进行保冷处理，以降低整个工艺系统的跑冷损失；空气加热器一、空气加热器二和透平膨胀发电机二，及其相互之间的连接管道均进行绝热处理，以减小系统的能量损耗。
中压主换热器一、中压主换热器二、中压主换热器三和中压主换热器四的增压后中压空气输出端亦可设置一台液体膨胀机，之后直接进入气液分离器，分离所得的气体进入低压塔或中压主换热器一、中压主换热器二、中压主换热器三和中压主换热器四的污氮气输入管道，分离所得的液体进入液空储罐。该工艺流程可利用外压缩空分设备实现液态空气的规模化储存和谷电利用，并联设置一台或不少于一台空气压缩机，实现更大规模的液化空气储存能力；该工艺流程的设计适用于多种空分装置，即单一产品需求的制氧、制氮外压缩空分装置，仅含氧、氮分离的传统外压缩空分装置，以及具有多种稀有气体提取功能的外压缩空分装置。
低温液空储存系统通过利用过剩的谷电资源将用户需求以外的空气经压缩、冷却、净化和增压后进行液化和储存，该过程既与气体分离过程共享压缩、预冷、纯化和热交换设备，又不影响其分离过程的精馏工况，实现储能期间空气分离和液空规模化储存同时运行的生产过程；所述空气释能发电系统在峰电或平电期间运行，通过对低温液态空气进行加压，并利用冷却循环介质和压缩设备的级间余热对液态空气进行气化和升温，驱动透平膨胀发电设备输出电能，膨胀输出的物质回收至精馏系统，实现释能期间空气分离、冷能回收、余热利用、膨胀发电和物质回收同时进行的综合生产过程。
该高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程即能满足空分设备常年连续运行的生产要求，也能迎合空分设备大型化、特大型、功能和产品多样化的发展需求。
该高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程相比现有液化空气储能技术，设有完整的空气循环回收工艺，能量和物质回收率高，且其工艺设计和运行过程可依附于空分工艺和操作过程，能够很大程度上减少设备安装数量和操作运营成本。
该高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程既是一种全新的外压缩空分新工艺流程，也适用于对现有外压缩空分工艺流程的升级和改造。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，在外压缩空分工艺流程的基础上设置低温液空储存系统、冷能循环系统和空气释能发电系统。从其工艺设计原理上讲，是利用液化空气储能技术与深冷空气分离技术能级相互匹配的特点，在保证空分连续生产的同时，实现空分设备的分布式规模化储能，以及系统内部能量和物质资源的有效转换和利用。该工艺系统相对传统空分而言，新增设备少，无需投入额外的劳动力生产成本，利于空分企业的降成本生产，同时还能促进电网侧节能减排。该技术可实现单一技术在一种装备上的规模化储能，既可用于已有新建空分项目，也适用于现有空分设备的改造，且其应用对企业有经济效益，对电网有节能减排效益，是企业经济效益和国家经济与环境效益的完美统一。
附图说明
图1为本发明常规外压缩空分工艺流程示意图；
图2为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1更换中压主换热器的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图；
图3为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1新增中压主换热器的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图；
图4为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1更换中压主换热器的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图；
图5为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1新增中压主换热器的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图；
图6为本发明实施例中压主换热器一的流体通道分布示意图；
图7为本发明实施例中压主换热器二的流体通道分布示意图；
图8为本发明实施例中压主换热器三的流体通道分布示意图；
图9为本发明实施例中压主换热器四的流体通道分布示意图；
图10为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程的储、释能过程与80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程的低压塔气相组分分布对比图；
图11为峰谷电价比对本发明实施案例中制氧40000Nm3˙h-1石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程的用电成本节约率的影响曲线图；
图12为本发明一种石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程取代全国外压缩空分设备前、后的年用电负荷变化情况。
其中：1-空气过滤器，2-空气压缩机，3-空冷塔，4-水冷塔，5-冷却水泵，6-冷冻水泵，7-冷水机组，8-分子筛吸附器，9-消声器，10-蒸汽加热器，11-空气增压机，12-增压透平膨胀机，13-增压后冷却器，14-透平膨胀发电机一，15-主换热器，16-中压主换热器一，17-中压主换热器二，18-中压主换热器三，19-中压主换热器四，20-中压氩换热器，21-过冷器一，22-低压塔，23-主冷凝蒸发器，24-高压塔，25-过冷器二，26-粗氩I塔，27-粗氩II塔，28-粗液氩循环泵，29-粗氩液化器，30-精氩塔，31-精氩泵，32-液氮储罐，33-液氧储罐，34-液氩储罐，35-液空过冷器，36-气液分离器，37-液空储罐，38-液空泵一，39-液空泵二，40-蒸发器一，41-固定床石头蓄冷器，42-循环风机一，43-循环风机二，44-空气加热器一，45-透平膨胀发电机二，46-空气加热器二，47-蒸发器二，48-换热器一，49-换热器二，50-换热器三，51-换热器四，52-高品位冷能储罐一，53-液体介质泵一，54-高品位冷能储罐二，55-液体介质泵二，56-中品位冷能储罐一，57-液体介质泵三，58-中品位冷能储罐二，59-液体介质泵四，60-循环风机三，61-循环风机四，V1-控制阀门一，V2-控制阀门二，V3-控制阀门三，V4-控制阀门四，V5-控制阀门五，V6-控制阀门六，V7-控制阀门七，V8-控制阀门八，V9-控制阀门九，V10-控制阀门十，V11-控制阀门十一，V12-控制阀门十二，V13-控制阀门十三，V14-控制阀门十四，V15-控制阀门十五，V16-控制阀门十六，V17-控制阀门十七，V18-控制阀门十八，V19-控制阀门十九，V20-控制阀门二十，V21-控制阀门二十一，V22-控制阀门二十二，V23-控制阀门二十三，V24-控制阀门二十四，V25-控制阀门二十五，V26-控制阀门二十六，V27-控制阀门二十七，V28-控制阀门二十八，V29-控制阀门二十九，V30-控制阀门三十，V31-控制阀门三十一，V32-控制阀门三十二，V33-控制阀门三十三，V34-控制阀门三十四，V35-控制阀门三十五，V36-控制阀门三十六，V37-控制阀门三十七，V38-控制阀门三十八，V39-控制阀门三十九，V40-控制阀门四十，V41-控制阀门四十一，V42-控制阀门四十二。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程。
为使本发明在现有常规外压缩空分工艺流程基础上对高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程表达的更加清楚，附常规外压缩空分工艺流程示意图，见图1。如图1所示，空气过滤器1的输出端与空气压缩机2的输入端相连，空气压缩机2的输出端与空冷塔3的气体输入端相连，空冷塔3的冷却水输入端与冷却水泵5的输出端相连，空冷塔3的冷冻水输入端与冷水机组7的输出端相连，冷水机组7的输入端与冷冻水泵6的输出端相连，冷冻水泵6的输入端连接于水冷塔4的底部输出端；水冷塔4的上部输入端连接于循环水供水系统，水冷塔4的气体输入端连接于主换热器15的污氮气输出管道；空冷塔3的空气输出端连接于分子筛吸附器8的空气输入端，分子筛吸附器8的空气输出端分为三路：一路连接于增压透平膨胀机12的增压端输入管道，一路连接于主换热器15的低压空气输入端，另一路连接于中压氩换热器20的低压空气输入端；增压透平膨胀机12的增压端输出管道连接于增压后冷却器13的输入端，增压后冷却器13的输出端连接于主换热器15的增压膨胀空气输入端，主换热器15的增压膨胀空气输出端连接于增压透平膨胀机12的膨胀端输入管道，增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道连接于过冷器一21的空气输入端；过冷器一21的空气输出端连接于低压塔22的膨胀空气输入端；主换热器15的低压空气输出端连接于高压塔24的原料空气输入端；高压塔24的上部输出端连接于主冷凝蒸发器23的热流体输入端，主冷凝蒸发器23的热流体输出端分为两路：一路与高压塔24的上部液体输入端相连，另一路连接于过冷器二25的液氮输入端，过冷器二25的液氮输出端分为两路：一路连接于低压塔22的上部输入端，另一路连接于氩精馏系统；氩精馏系统包括粗氩I塔26，粗氩II塔27，粗液氩循环泵28，粗氩液化器29，精氩塔30，精氩泵31；高压塔24的底部液体输出端连接于过冷器二25的液空输入端；过冷器二25的液空输出端分为两路：一路连接于低压塔22的液空原料输入端，另一路连接于氩精馏系统；低压塔22的氧气输出端连接于过冷器一21的氧气输入端，过冷器一21的氧气输出端连接于主换热器15的氧气输入端，主换热器15的氧气输出端连接于氧气产品输出管道；低压塔22的氮气输出端连接于过冷器二25的氮气输入端，过冷器二25的氮气输出端连接于主换热器15的氮气输入端，主换热器15的氮气输出端连接于中压主换热器二17的氮气产品输出管道；低压塔22的污氮气输出端连接于过冷器二25的污氮气输入端，过冷器二25的污氮气输出端连接于主换热器15的污氮气输入端；主换热器15的污氮气输出端连接于蒸汽加热器10的再生气输入端；蒸汽加热器10的再生气输出端连接于分子筛吸附器8的再生气输入端；分子筛吸附器8的再生气输出端连接于消音器9；低压塔22的氩馏分输出端连接于氩精馏系统；氩精馏系统的富氧馏分输出端连接于低压塔22的氧馏分输入端；中压氩换热器20的氩气输入端连接于氩精馏系统，中压氩换热器20的氩气输出端连接于产品输出管道。
图2为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1更换中压主换热器的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图，从图2中可以看出，该方法在图1所示常规外压缩空分工艺流程的基础上取消原外压缩空分装置中的主换热器15，同时增设空气增压机11、中压主换热器一16、透平膨胀发电机一14、液空过冷器35、气液分离器36、液空储罐37、液空泵一38、液空泵二39、蒸发器一40、固定床石头蓄冷器41、循环风机一42、循环风机二43、空气加热器一44、透平膨胀发电机二45和空气加热器二46。结合图6给出的中压主换热器一16的流体通道分布示意图可以看出，中压主换热器一16的纯化后低压空气通道输入端与分子筛吸附器8的空气输出端相连，中压主换热器一16的纯化后低压空气通道输出端与高压塔24的原料输入端相连；中压主换热器一16的增压后中压空气通道输入端与空气增压机11的四级冷却器输出端相连，中压主换热器一16的增压后中压空气通道输出端与液空过冷器35的液态空气输入端相连；中压主换热器一16的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器13的输出端相连，中压主换热器一16的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于增压透平膨胀机12的膨胀端输入管道；中压主换热器一16的中压膨胀空气通道输入端与空气增压机11的三级冷却器输出端相连，中压主换热器一16的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道；中压主换热器一16的氧气复热通道输入端与过冷器一21的氧气输出端相连，中压主换热器一16的氧气复热通道中部和上部输出端均连接于氧气产品输出管道；中压主换热器一16的污氮气复热通道输入端与过冷器二25的污氮气输出端相连，中压主换热器一16的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器一16的氮气复热通道输入端与过冷器二25的氮气输出端相连，中压主换热器一16的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器一16的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器41的底部空气输出端相连，中压主换热器一16的循环空气复热通道输出端与循环风机43的输入端相连；中压主换热器一16的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道相连，中压主换热器一16的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端相连；中压主换热器一16的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道相连，中压主换热器一16的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道相连；空气增压机11的输入端与分子筛吸附器8的空气输出端相连；透平膨胀发电机一14的膨胀端输出管道连接于高压塔24的原料输入端；液空过冷器35的液态空气输出端与气液分离器36的输入端相连，气液分离器36的气体输出端与液空过冷器35的低温空气输入端相连，液空过冷器35的低温空气输出端分别连接于低压塔22的原料输入端和中压主换热器一16的污氮气复热通道输入端，气液分离器36的液体输出端与液空储罐37的输入端相连；液空储罐37的输出端分别连接于液空泵一38和液空泵二39输入端，液空泵一38的输出端与高压塔24的原料输入端相连，液空泵二39的输出端与蒸发器一40的液态空气输入端相连；蒸发器一40的气化空气输出端与空气加热器一44的空气输入端相连，空气加热器一44的空气输出端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输入管道相连；空气加热器二46的空气输出端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输入管道相连；循环风机二43的输出端与固定床石头蓄冷器41的上部空气输入端相连；循环风机一42的输入端与固定床石头蓄冷器41的上部空气输出端相连，循环风机一42的输出端与蒸发器一40的循环空气输入端相连，蒸发器一40的循环空气输出端与固定床石头蓄冷器41的底部空气输入端相连；空气加热器一44和空气加热器二46的热流体输入端均连接于热源输入端，空气加热器一44和空气加热器二46的热流体输出端均连接于热源输出端；
分子筛吸附器8的空气输出端与中压主换热器一16和中压氩换热器20的纯化后低压空气通道输入端之间设置控制阀门一V1，分子筛吸附器8的空气输出端与空气增压机11的输入端之间设置控制阀门二V2，分子筛吸附器8的空气输出端与增压透平膨胀机12的增压端输入管道之间设置控制阀门三V3；空气增压机11的三级冷却器输出端与中压主换热器一16的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四V4；透平膨胀发电机一14的膨胀端输出管道与高压塔24的原料输入端之间设置控制阀门五V5；液空过冷器35的液态空气输出端与气液分离器36的输入端之间设置控制阀门六(节流阀)V6，液空过冷器35的低温空气输出端与低压塔22的原料输入端之间设置控制阀门七V7，液空过冷器35的低温空气输出端与中压主换热器一16的污氮气复热通道输入端之间设置控制阀门八V8；中压主换热器一16的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四V14，中压主换热器一16的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五V15，中压主换热器一16的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一V21，中压主换热器一16的氧气复热通道中部输出端与氧气产品输出管道之间设置控制阀门二十二V22，中压主换热器一16的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五V25，中压主换热器一16的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六V26，中压主换热器一16的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端之间设置控制阀门二十七V27，中压主换热器一16的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八V28，中压主换热器一16的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九V29，中压主换热器一16的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器41的底部空气输出端之间设置控制阀门三十二V32，中压主换热器一16的循环空气复热通道输出端与循环风机二43的输入端之间设置控制阀门三十三V33；固定床石头蓄冷器41的上部空气输出端与循环风机一42的输入端之间设置控制阀门三十V30，蒸发器一40的循环空气输出端与固定床石头蓄冷器41的底部空气输入端之间设置控制阀门三十一V31；增压透平膨胀机12的膨胀端出口设置控制阀门二十三(止回阀)V23；气液分离器36的液体输出端与液空储罐37的输入端之间设置控制阀门十V10；液空储罐37的输出端与液空泵一38和液空泵二39的输入端之间设置控制阀门十一V11；液空泵一38的输出端与高压塔24的原料输入端之间设置控制阀门十二V12；液空泵二39的输出端与蒸发器一40的液态空气输入端之间设置控制阀门十三V13。
图3为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1新增中压主换热器的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图，从图3中可以看出，该工艺流程还可在图1所示常规外压缩空分工艺流程的基础上保留原外压缩空分装置的主换热器15，并在此基础上增设空气增压机11、中压主换热器二17、透平膨胀发电机一14、液空过冷器35、气液分离器36、液空储罐37、液空泵一38、液空泵二39、蒸发器一40、固定床石头蓄冷器41、循环风机一42、循环风机二43、空气加热器一44、透平膨胀发电机二45和空气加热器二46。结合图7给出的中压主换热器二17的流体通道分布示意图可以看出，中压主换热器二17的纯化后低压空气通道输入端与分子筛吸附器8的空气输出端相连，中压主换热器二17的纯化后低压空气通道输出端与高压塔24的原料输入端相连；中压主换热器二17的增压后中压空气通道输入端与空气增压机11的四级冷却器输出端相连，中压主换热器二17的增压后中压空气通道输出端与液空过冷器35的液态空气输入端相连；中压主换热器二17的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器13的输出端相连，中压主换热器二17的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输入管道相连；中压主换热器二17的中压膨胀空气通道输入端与空气增压机11的三级冷却器输出端相连，中压主换热器二17的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道；中压主换热器二17的污氮气复热通道输入端与过冷器二25的污氮气输出端相连，中压主换热器二17的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器二17的氮气复热通道输入端与过冷器二25的氮气输出端相连，中压主换热器二17的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器二17的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器41的底部空气输出端相连，中压主换热器二17的循环空气复热通道输出端与循环风机二43的输入端相连；中压主换热器二17的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道相连，中压主换热器二17的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端相连；中压主换热器二17的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道相连，中压主换热器二17的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道相连；该工艺流程中其它增设设备的相关管道连接方式与图2所示取消常规外压缩空分装置中主换热器15时的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备的管道连接方式相同；
空气增压机11的三级冷却器输出端与中压主换热器二17的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四V4；中压主换热器二17的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四V14，中压主换热器二17的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五V15，中压主换热器二17的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器13的输出端之间设置控制阀门十六V16，中压主换热器二17的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十七V17，中压主换热器二17的纯化后低压空气通道输入端与现有的主换热器15和中压氩换热器20的纯化后低压空气通道输入管道之间设置控制阀门十八V18，中压主换热器二17的纯化后低压空气通道输出端与高压塔24的原料输入端之间设置控制阀门十九V19，中压主换热器二17的污氮气复热通道输入端与过冷器二25的污氮气输出端之间设置控制阀门二十V20，中压主换热器二17的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一V21，中压主换热器二17的氮气复热通道输入端与过冷器二25的氮气输出端之间设置控制阀门二十四V24，中压主换热器二17的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五V25，中压主换热器二17的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六V26，中压主换热器二17的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端之间设置控制阀门二十七V27，中压主换热器二17的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八V28，中压主换热器二17的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九V29，中压主换热器二17的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器41的底部空气输出端之间设置控制阀门三十二V32，中压主换热器二17的循环空气复热通道输出端与循环风机二43的输入端之间设置控制阀门三十三V33；该工艺流程中其它增设设备的相关控制阀门设置方式与图2所示取消常规外压缩空分装置中主换热器15时的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备和管道的控制阀门设置方式相同。
图4为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1更换中压主换热器的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图。从图4中可以看出，该工艺流程还可在图1所示常规外压缩空分工艺流程的基础上取消原外压缩空分装置的主换热器15，并在此基础上增设空气增压机11、中压主换热器三18、透平膨胀发电机一14、液空过冷器35、气液分离器36和液空储罐37、液空泵一38、液空泵二39、蒸发器二47、空气加热器一44、透平膨胀发电机二45、空气加热器二46、换热器一48、换热器二49、换热器三50、换热器四51、液体介质泵一53、液体介质泵二55、液体介质泵三57、液体介质泵四59、高品位冷能储罐一52、高品位冷能储罐二54、中品位冷能储罐一56、中品位冷能储罐二58、循环风机三60和循环风机四61。结合图8给出的中压主换热器三18的流体通道分布示意图可以看出，中压主换热器三18的纯化后低压空气通道输入端与分子筛吸附器8的空气输出端相连，中压主换热器三18的纯化后低压空气通道输出端与高压塔24的原料输入端相连；中压主换热器三18的增压后中压空气通道输入端与空气增压机11的四级冷却器输出端相连，中压主换热器三18的增压后中压空气通道输出端与液空过冷器35的液态空气输入端相连；中压主换热器三18的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器13的输出端相连，中压主换热器三18的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输入管道相连；中压主换热器三18的中压膨胀空气通道输入端与空气增压机11的三级冷却器输出端相连，中压主换热器三18的中压膨胀空气通道中部和底部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道相连；中压主换热器三18的氧气复热通道输入端与过冷器一21的氧气输出端相连，中压主换热器三18的氧气复热通道中部和上部输出端均连接于氧气产品输出管道；中压主换热器三18的污氮气复热通道输入端与过冷器二25的污氮气输出端相连，中压主换热器三18的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器三18的氮气复热通道输入端与过冷器二25的氮气输出端相连，中压主换热器三18的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器三18的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道相连，中压主换热器三18的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端相连；中压主换热器三18的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道相连，中压主换热器三18的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道相连；空气增压机11的输入端与分子筛吸附器8的空气输出端相连；透平膨胀发电机一14的膨胀端输出管道与高压塔24的原料输入端相连；液空过冷器35的液态空气输出端与气液分离器36的输入端相连，气液分离器36的气体输出端与液空过冷器35的低温空气输入端相连，液空过冷器35的低温空气输出端与低压塔22的原料输入端和中压主换热器三18的污氮气复热通道输入管道相连，气液分离器36的液体输出端与液空储罐37的输入端相连；液空储罐37的输出端分别连接于液空泵一38和液空泵二39的输入端，液空泵一38的输出端与高压塔24的原料输入端相连，液空泵二39的输出端与蒸发器二47的液态空气输入端相连；蒸发器二47的气化空气输出端与空气加热器一44的空气输入端相连，空气加热器一44的空气输出端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输入管道相连；空气加热器二46的空气输出端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输入管道相连；循环风机三60的输入端为污氮气，来自于中压主换热器三18的污氮气输出管道，循环风机三60的输出端与蒸发器二47的污氮气输入端相连，蒸发器二47的污氮气输出端与换热器一48的污氮气输入端相连，换热器一48的污氮气输出端与换热器二49的污氮气输入端相连，换热器二49的污氮气输出端连接于水冷塔4和蒸汽加热器10；换热器一48的高品位蓄冷介质输入端与液体介质泵二55的输出端相连，换热器一48的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐一52的输入端相连，高品位冷能储罐一52的输出端与液体介质泵一53的输入端相连；液体介质泵一53的输出端与换热器三50的高品位蓄冷介质输入端相连，换热器三50的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐二54的输入端相连，高品位冷能储罐二54的输出端与液体介质泵二55的输入端相连；换热器二49的中品位冷却介质输入端与液体介质泵四59的输出端相连，换热器二49的中品位冷却介质输出端与中品位冷能储罐一56的输入端相连，中品位冷能储罐一56的输出端与液体介质泵三57的输入端相连，液体介质泵三57的输出端与换热器四51的中品位蓄冷介质输入端相连，换热器四51的中品位蓄冷介质输出端与中品位冷能储罐二58的输入端相连，中品位冷能储罐二58的输出端与液体介质泵四59的输入端相连；循环风机四61的输入端为污氮气，来自于中压主换热器三18的污氮气输出管道，循环风机四61的输出端与换热器四51的污氮气输入端相连，换热器四51的污氮气输出端与换热器三50污氮气输入端相连，换热器三50污氮气输出端连接于液空过冷器35的低温空气输出管道；空气加热器一44和空气加热器二46的热流体输入端均连接于热源输入端，空气加热器一44和空气加热器二46的热流体输出端均连接于热源输出端；
分子筛吸附器8的空气输出端与中压主换热器三18和中压氩换热器20的纯化后低压空气通道输入端之间设置控制阀门一V1，分子筛吸附器8的空气输出端与空气增压机11的输入端之间设置控制阀门二V2，分子筛吸附器8的空气输出端与增压透平膨胀机12的增压端输入管道之间设置控制阀门三V3；空气增压机11的三级冷却器输出端与中压主换热器三18的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四V4；透平膨胀发电机一14的膨胀端输出管道与高压塔24的原料输入端之间设置控制阀门五V5；液空过冷器35的液态空气输出端与气液分离器36的输入端之间设置控制阀门六(节流阀)V6，液空过冷器35的低温空气输出端与低压塔22的原料输入端之间设置控制阀门七V7，液空过冷器35的低温空气输出端与中压主换热器三18的污氮气复热通道输入端之间设置控制阀门八V8；中压主换热器三18的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四V14，中压主换热器三18的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五V15，中压主换热器三18的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一V21，中压主换热器三18的氧气复热通道中部输出端与氧气产品输出管道之间设置控制阀门二十二V22，中压主换热器三18的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五V25，中压主换热器三18的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六V26，中压主换热器三18的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端之间设置控制阀门二十七V27，中压主换热器三18的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八V28，中压主换热器三18的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九V29，增压透平膨胀机12的膨胀端出口设置控制阀门二十三(止回阀)V23；气液分离器36的液体输出端与液空储罐37的输入端之间设置控制阀门十V10；液空储罐37的输出端与液空泵一38和液空泵二39的输入端之间设置控制阀门十一V11；液空泵一38的输出端与高压塔24的原料输入端之间设置控制阀门十二V12；液空泵二39的输出端与蒸发器二47的液态空气输入端之间设置控制阀门十三V13；换热器三50的污氮气输出端与液空过冷器35的低温空气输出管道之间设置控制阀门九V9；循环风机三60的污氮气输入端设置控制阀门三十四V34，换热器二49的污氮气输出管道上设置控制阀门三十五V35；液体介质泵二55的输出端与换热器一48的高品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门三十六V36，换热器一48的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐一52输入端之间设置控制阀门三十七V37，液体介质泵一53的输出端与换热器三50的高品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门三十八V38，换热器三50的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐二54的输入端之间设置控制阀门三十九V39；液体介质泵三57的输出端与换热器四51的中品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门四十V40，换热器四51的中品位蓄冷介质输出端与中品位冷能储罐二58的输入端之间设置控制阀门四十一V41，液体介质泵四59的输出端与换热器二49的中品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门四十二V42，换热器二49的中品位蓄冷介质输出端与中品位冷能储罐一56的输入端之间设置控制阀门四十三V43。
图5为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1新增中压主换热器的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图；从图5中可以看出，该工艺流程还可在图1所示常规外压缩空分工艺流程的基础上保留原外压缩空分装置的主换热器15，并在此基础上增设空气增压机11、中压主换热器四19、透平膨胀发电机一14、液空过冷器35、气液分离器36和液空储罐37、液空泵一38、液空泵二39、蒸发器二47、空气加热器一44、透平膨胀发电机二45、空气加热器二46、换热器一48、换热器二49、换热器三50、换热器四51、液体介质泵一53、液体介质泵二55、液体介质泵三57、液体介质泵四59、高品位冷能储罐一52、高品位冷能储罐二54、中品位冷能储罐一56、中品位冷能储罐二58、循环风机三60和循环风机四61。结合图9给出的中压主换热器四19的流体通道分布示意图可以看出，中压主换热器四19的纯化后低压空气通道输入端与分子筛吸附器8的空气输出端相连，中压主换热器四19的纯化后低压空气通道输出端与高压塔24的原料输入端相连；中压主换热器四19的增压后中压空气通道输入端与空气增压机11的四级冷却器输出端相连，中压主换热器四19的增压后中压空气通道输出端与液空过冷器35的液态空气输入端相连；中压主换热器四19的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器13的输出端相连，中压主换热器四19的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输入管道相连；中压主换热器四19的中压膨胀空气通道输入端与空气增压机11的三级冷却器输出端相连，中压主换热器四19的中压膨胀空气通道中部和底部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道相连；中压主换热器四19的污氮气复热通道输入端与过冷器二25的污氮气输出端相连，中压主换热器四19的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器四19的氮气复热通道输入端与过冷器二25的氮气输出端相连，中压主换热器四19的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器四19的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道相连，中压主换热器四19的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端相连；中压主换热器四19的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道相连，中压主换热器四19的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道相连；该工艺流程中其它增设设备的相关管道连接方式与图4所示取消常规外压缩空分装置中主换热器时的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备的管道连接方式相同；
空气增压机11的三级冷却器输出端与中压主换热器四19的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四V4；中压主换热器四19的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四V14，中压主换热器四19的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一14的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五V15，中压主换热器四19的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器13的输出端之间设置控制阀门十六V16，中压主换热器四19的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十七V17，中压主换热器四19的纯化后低压空气通道输入端与主换热器15和中压氩换热器20的纯化后低压空气通道输入管道之间设置控制阀门十八V18，中压主换热器四19的纯化后低压空气通道输出端与高压塔24的原料输入端之间设置控制阀门十九V19，中压主换热器四19的污氮气复热通道输入端与过冷器二25的污氮气输出端之间设置控制阀门二十V20，中压主换热器四19的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一V21，中压主换热器四19的氮气复热通道输入端与过冷器二25的氮气输出端之间设置控制阀门二十四V24，中压主换热器四19的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五V25，中压主换热器四19的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二45的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六V26，中压主换热器四19的级间空气复热通道输出端与空气加热器二46的空气输入端之间设置控制阀门二十七V27，中压主换热器四19的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二45的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八V28，中压主换热器四19的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机12的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九V29；该工艺流程中其它增设设备的相关控制阀门设置方式与图4所示取消常规外压缩空分装置中主换热器时的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程中对应设备和管道的控制阀门设置方式相同。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
如图2所示为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1更换中压主换热器的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图；谷电储能期间，原料空气经空气过滤器1去除灰尘后进入空气压缩机2进行压缩，之后进入空冷塔3进行冷却和洗涤，空冷塔3用于冷却空气的水有两部分：一部分为冷却循环水，由冷却水泵5加压后送入空冷塔3中部；另一部分为冷冻水，由来自精馏系统的干燥污氮气和氮气在水冷塔4内对循环冷却水进行初步降温，之后经冷冻水泵6加压，并由冷水机组7进一步降温后送入空冷塔3顶部。出空冷塔3的空气进入分子筛吸附器8进行吸附和纯化，获得纯净干燥的空气。分子筛吸附器8有两台，交替使用，一台吸附杂质，另一台由污氮气在蒸汽加热器10内加热后对其进行再生，分子筛吸附器8处设置消声器9。
来自分子筛吸附器8的纯化后干燥空气分为三路：一路进入中压氩换热器20和中压主换热器一16被冷却至露点温度后进入高压塔24；一路为低压膨胀空气，进入增压透平膨胀机12的增压端，经增压后冷却器13冷却后进入中压主换热器一16的低压膨胀空气通道被返流介质冷却，冷却到一定温度后由中压主换热器一16的中部和底部抽出，进入增压透平膨胀机12的膨胀端，膨胀至接近低压塔22的压力后进入过冷器一21，之后作为拉赫曼气体送入低压塔22参与精馏；另一路为再增压空气，经空气增压机11一、二、三级压缩和冷却后分两部分：一部分作为中压膨胀空气从级间抽出，另一部分在空气增压机11内进行四级压缩和冷却；其中，级间抽出的中压膨胀空气进入中压主换热器一16冷却到一定温度后由中部和底部抽出，在透平膨胀发电机一14中膨胀到接近高压塔24底部压力后直接进入高压塔24参与精馏；经空气增压机11四级压缩和冷却后的中压空气首先进入中压主换热器一16，被返流低温流体冷却为过冷液体后进入液空过冷器35，之后经节流进入气液分离器36。气液分离器36分离所得的低温空气通过液空过冷器35后分为两部分：一部分直接进入低压塔22参与精馏；另一部分并入中压主换热器一16的污氮气输入管道，分离所得的液体即为所要储存的液空产品，进入低温液空储罐37。
进入高压塔24的原料在塔内因相对挥发度不同而进行组分分离，高压塔24底部得到含氧约37％的富氧液空，高压塔24顶部得到高纯度氮气，高纯度氮气经过主冷凝蒸发器23与来自低压塔22底部的液氧进行热交换，液氧被蒸发，氮气被冷凝，部分冷凝液氮再回到高压塔24作为回流液，另一部分液氮在过冷器二25中进行过冷，并分为两路：一路送入低压塔22顶部作为回流液，另一路分别送入粗氩液化器29和精氩塔30顶部用来冷凝气氩，多余部分液氮可储存于液氮储罐32内。高压塔24底部的富氧液空经过冷器二25被冷却为过冷液体，之后分为两部分：一部分节流进入低压塔22的中部参与精馏，另一部分送入粗氩II塔27顶部。在低压塔22内，由于氧、氩、氮沸点的差异，经多次部分冷凝和蒸发，低压塔22底部得到纯度为99.6％以上的氧气，经过冷器一21和中压主换热器一16依次复热后以中抽和顶抽形式作为氧气产品送出，主冷凝蒸发器23中产生的多余液氧储存于液氧储罐33中。低压塔22的中上部抽出污氮气，经过冷器二25和中压主换热器一16复热后分为两部分：一部分去纯化系统作再生气，另一部分送入预冷系统的水冷塔4。低压塔22的顶部抽出纯度高于99.99％的氮气，经过冷器二25回收部分冷量后进入中压主换热器一16内进行复热，之后以中抽和顶抽形式作为氮气产品送出。低压塔22中部抽出的富含氩馏分气体直接进入粗氩I塔26底部，与来自粗氩II塔27底部经粗液氩循环泵28加压后的粗氩在塔内进行对流接触换热和逐级分离，粗氩I塔26底部可得纯度较高的液氧，并将其返送回低压塔22中部，粗氩I塔26顶部所得气体为粗气氩，直接送入粗氩II塔27底部，该气体上升到塔顶时被过冷后的液空所冷凝，并为塔内精馏提供回流液，吸热后的液空重返低压塔22参与精馏，最终由塔顶得到富含氮组分的粗氩气，并进入粗氩液化器29，由底部得到较纯液氩，然后进入精氩塔30进行氮氩组分分离，由塔底部得到纯液氩，所得纯液氩由精氩泵31加压后进入中压氩换热器20，复热后送入氩气管网，多余部分储存于液氩储罐34内。
释能过程在峰电或平电期间进行，该过程中，低温液空储存系统停止运行，来自分子筛吸附器8的纯化后干燥空气全部进入中压主换热器一16和中压氩换热器20，被返流低温流体冷却至露点温度后进入高压塔24。低温液空储罐37中的液态空气分为两部分送出：少部分液空由液空泵一38加压到与高压塔24底部压力相同后送入高压塔24，为系统补充冷量；大部分液空由液空泵二39加压到80bar后进入蒸发器一40，在蒸发器一40内，液态空气吸收循环空气热量后以气体形式输出，之后经空气加热器一44升温后进入透平膨胀发电机二45进行一级膨胀，膨胀输出的气体返回中压主换热器一16进行复热，复热后的级间空气进入空气加热器二46进一步升温，之后进入透平膨胀发电机二45进行二级膨胀，膨胀输出的气体进入中压主换热器一16冷却到一定温度后进入过冷器一21，之后作为拉赫曼气体送入低压塔22参与精馏。而循环空气通过循环风机一42后进入蒸发器一40，在蒸发器一40内，循环空气吸收液态空气气化释放的冷能，之后进入固定床石头蓄冷器41，将其携带的冷能储存于固体蓄冷介质中，同时将固定床石头蓄冷器41中的常温空气赶出，再次通过循环风机一42后循环往复工作，直到将其携带的冷能全部储存于固定床石头蓄冷器41中，释能过程停止。
储存在固定床石头蓄冷器41中的冷能用于储能期间的空气液化过程，即环境空气经过循环风机二43后进入固定床石头蓄冷器41，吸收储存在固体蓄冷介质中的冷能后进入中压主换热器一16为空气液化过程提供大量冷量来源，出中压主换热器一16的循环空气再次通过循环风机二43后循环往复流动，直到将固定床石头蓄冷器41中的冷能全部带出，储能过程停止。
如图4所示为本发明实施例中制氧40000Nm3˙h-1更换中压主换热器的液体蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程示意图。来自分子筛吸附器8的纯化后干燥空气分为三路：一路进入中压氩换热器18和中压主换热器三18被冷却至露点温度后进入高压塔24；一路为低压膨胀空气，进入增压透平膨胀机12的增压端，经增压后冷却器13冷却后进入中压主换热器三18的低压膨胀空气通道被返流介质冷却，冷却到一定温度后由中压主换热器三18的中部和底部抽出，进入增压透平膨胀机12的膨胀端，膨胀至接近低压塔22的压力后进入过冷器一21，之后作为拉赫曼气体送入低压塔22参与精馏；另一路为再增压空气，经空气增压机11一、二、三级压缩和冷却后分两部分：一部分作为中压膨胀空气从级间抽出，另一部分在空气增压机11内进行四级压缩和冷却；其中，级间抽出的中压膨胀空气进入中压主换热器三18冷却到一定温度后由中部和底部抽出，在透平膨胀发电机一14中膨胀到接近高压塔24底部压力后直接进入高压塔24参与精馏；经空气增压机11四级压缩和冷却后的中压空气首先进入中压主换热器三18，被返流低温流体冷却为过冷液体后进入液空过冷器35，之后经节流进入气液分离器36。气液分离器36分离所得的低温空气通过液空过冷器35后分为两部分：一部分直接进入低压塔22参与精馏；另一部分并入中压主换热器三18的污氮气输入管道，分离所得的液体即为所要储存的液空产品，进入低温液空储罐37。储能期间其它设备的运行方式与图2所示工艺流程的储能过程对应设备运行方式相同。
释能过程在峰电或平电期间进行，该过程中，低温液空储存系统停止运行，来自分子筛吸附器8的纯化后干燥空气全部进入中压主换热器三18和中压氩换热器20，被返流低温流体冷却至露点温度后进入高压塔24。低温液空储罐37中的液态空气分为两部分送出：少部分液空由液空泵一38加压到高压塔24底部压力后送入高压塔24，为系统补充冷量；大部分液空由液空泵二39加压到80bar后通过蒸发器二47释放冷能，之后由空气加热器一44升温后进入透平膨胀发电机二45进行一级膨胀，膨胀输出的气体返回中压主换热器三18进行复热，复热后的级间空气进入加热器二46进一步升温，之后进入透平膨胀发电机二45进行二级膨胀，膨胀输出的气体进入中压主换热器三18冷却到一定温度后进入过冷器一21，之后作为拉赫曼气体送入低压塔22参与精馏。来自中压主换热器三18的污氮气经循环风机三60后进入蒸发器二47，在蒸发器二47内，污氮气吸收液空气化释放的冷能后依次通过换热器一48和换热器二49，将其携带的冷能依次传递给高品位蓄冷介质和中品位蓄冷介质，之后与中压主换热器三18输出的污氮气一起进入蒸汽加热器10或水冷塔4。来自高品位冷能储罐二54的液体蓄冷介质由液体介质泵二55加压后送入换热器一48，在换热器一48中，液体蓄冷介质吸收污氮气中的高品位冷能，之后将其储存于高品位冷能储罐一52中。来自中品位冷能储罐二58的液体蓄冷介质由液体介质泵一59加压后送入换热器二49，在蒸发器二49中，液体蓄冷介质吸收污氮气中的中品位冷能，之后将其储存于中品位冷能储罐一56中。释能期间其它设备的运行方式与图4所示工艺流程的储能过程对应设备运行方式相同。
储存在高品位冷能储罐一52和中品位冷能储罐一56中的冷能用于储能期间的空气液化过程，即中品位冷能储罐一56中的液体蓄冷介质经液体介质泵三57后进入换热器四51，之后返回到中品位冷能储罐二58中；高品位冷能储罐一52中的液体蓄冷介质经液体介质泵一53后进入换热器三50，之后返回到高品位冷能储罐二54中。来自中压主换热器三18的污氮气经循环风机四61后依次进入换热器四51和换热器三50吸收蓄冷介质中的中品位和高品位冷能后成为低温气体，之后将其并入到中压主换热器三18的污氮气输入管道，为该工艺流程的空气液化过程提供重要冷量来源。
本过程以上述制氧40000Nm3·h-1的高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程和技术方法为例，考虑到空分系统负荷调节范围为产品设计需求的70-105％，而目前冶金空分设备的平均运行负荷维持在产品设计需求的80％。基于电力峰谷分时电价制度，通过对该工艺流程实施生产电力需求侧管理，设计选择谷电储能期间空分设备的压缩负荷为产品设计负荷的91.75％，精馏系统工作负荷为产品设计负荷的80％，峰电和平电期间，继续维持精馏系统在80％设计负荷下运行。本实施案例参考表1所示中国上海市工业电价，设峰、平、谷电时长均为8小时，谷电期间储能，在8h的确定储能时长下，液体储存容量一定，释能过程为了维持空压机运行负荷下限(70％)，释能周期至少需要9.4h。
表1.上海市工业电价标准
Figure GDA0003603857870000341
本发明通过利用ASPEN PLUS V10模拟软件对上述实施例的储释能过程进行建模和初步模拟计算，并分别将其与全天运行负荷为80％的常规外压缩空分工艺流程进行对比。模拟过程中，假设液空储罐内液体日损失率为0.2％，压缩机和空气增压机的机械效率为0.98、多变效率为0.87，膨胀机的等熵效率和机械效率分别为0.88和0.97，低温泵的机械效率为0.75，各管路和设备组件中的能量和阻力损失均忽略不计。模拟结果表明，低温液空储存系统、冷能循环系统和空气释能发电系统的设置即不影响空分精馏过程的产品产量和精馏纯度，又能实现整个工艺流程的安全稳定运行。本实施案例将新工艺流程储、释能过程低压塔的气相组分分布与80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程低压塔的气相组分分布进行对比，如图10所示。该工艺流程储、释能过程低压塔内各组分气相分布均与80％负荷下运行的常规外压缩空分工艺的组分分布保持一致，且氩馏分中的氩浓度可达8mol％以上，满足制氩空分生产需求。本发明通过对该工艺流程的综合耗电情况进行计算，系统地分析了其电-电转换效率和经济效益，评估了新工艺流程实施对全国峰谷用电负荷的影响，以及国家电网侧所产生的节能减排效益。
计算结果表明，以80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程的每小时耗电功率为22622KW，储能期间，新工艺流程启动空气增压机11，随着系统制冷量和液空储存流率的增加，耗电量不断增大，当液空储存流率为30570kg/h时，储能过程每小时耗电功率为29202KW，相比80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程，其耗电功率增加29.09％；释能期间，由于系统最小释能周期为9.4h，则释能液空流率为25965kg/h，通过对释能空气进行回收，其每小时耗电功率可降低到20869KW，相比80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程，其耗电功率减小7.7％；同时，系统由于利用自身压缩设备余热资源可显著提高膨胀发电设备的电能输出能力，当余热温度为100℃时，膨胀产生的电功率为1805KW，为80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程每小时耗电功率的8.0％，因此，综合考虑储、释能过程的耗电情况，可得新工艺流程的电-电转换效率为62.3％。
图11为地方峰谷电价比对本发明实施案例中制氧40000Nm3·h-1的石头蓄冷式高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程的用电成本节约率影响曲线图，可以看出，峰谷电价比越大，系统的经济效益节约效果越显著，而目前中国的多数工业经济发达地区的峰谷电价比已达3:1左右，因此，当峰谷电价比为3:1时，上述运行方案相比80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程的用电成本节约率为4.0％；若以上海市的工业电价计，上述运行方案相比80％负荷运行的常规外压缩空分工艺流程的用电成本节约率可达4.7％。随着未来中国电力市场峰谷电价实施力度的逐渐增大，本实施案例的经济效益将更加显著。
另外，考虑到空分设备在工业领域的应用范围和耗电占比，该高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程的实施和应用将会显著改善我国的电网峰谷用电需求，对于促进电网削峰填谷，以及推动小型发电机组向基负荷机组或大型发电机组转变具有重要意义。2020年，中国粗钢产量为10.65亿吨，按每吨钢平均耗氧量120Nm3，单位氧气综合电耗为0.77KWh/Nm3计，全国冶金空分生产年耗电量可达984.06亿KWh，因冶金空分制氧能力占全国总制氧能力的25％，按内、压外压缩空分设备各为50％计，则2020年全国外压缩空分设备生产耗电总量为1968.12亿KWh，分摊到峰、平、谷三个时段，全国外压缩空分设备的峰、平、谷用电量分别为656.04亿KWh。如图12所示，若全国常规外压缩空分设备均由高安全性储能、发电和物质回收外压缩空分设备所取代，并对其实施电力需求侧管理，使其全面参与电网调峰，则中国电网的年谷电负荷需求将上升190.8亿kWh，平电和峰电年负荷需求将分别下降17.7和101.2亿kWh，全行业应用后降低电网峰谷差率约3.6％(当前为25.98％)，可有效提高电网发电机组的稳定性和运行效率。电网峰谷差的减小还可促使部分小中型调峰机组转为基负荷机组或被新型大容量发电机组所取代，从而降低发电煤耗和污染物排放。基于电网“低负荷”调峰节煤计算模型(见表2)及其不同容量发电机组的煤耗情况(见表3)，新工艺流程参与中国电网调峰后，若使部分300MW的中小型常规“低负荷”调峰机组被660MW或1000MW的大型超临界机组取代，其因削峰填谷所产生的年节煤效益可达2.55-3.59Mtce，降低碳排放2.3-3.2Mt(或实现CO2减排8.35-11.76Mt)。若利用大型超临界机组来取代200MW及其以下的小型调峰机组，其节能减排效果将更加显著。
表2低负荷调峰模式节煤量计算
Figure GDA0003603857870000361
Figure GDA0003603857870000371
表3燃煤发电机组运行基本参数
Figure GDA0003603857870000372
本发明将低温液空储能技术与外压缩空分工艺技术相结合，相比单纯的液化空气储能工艺而言，既节约了部分初期设备投资成本，又减少了后期的设备运营维护和人力资源投资成本，经济效益显著得到提高，同时可提高外压缩空分设备的利用率，降低产品气体耗散量，实现空分机组的大型化和多样化发展。更重要的是，本发明基于工程实施的安全性考虑，完全避免了换热器内易燃蓄冷介质与氧气或空气的间壁式换热所引起的安全隐患，对于推动空分设备在电力储能调峰中的应用，开发新的储能发电空分工艺流程具有重要意义。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：在常规外压缩空分工艺流程基础上设置低温液空储存系统、冷能循环系统和空气释能发电系统，其中，空气释能发电系统包括液空泵一(38)、液空泵二(39)、蒸发器一(40)、空气加热器一(44)、透平膨胀发电机二(45)和空气加热器二(46)；冷能循环系统包括固定床石头蓄冷器(41)、循环风机一(42)和循环风机二(43)；在取消常规外压缩空分装置的主换热器(15)时，低温液空储存系统包括空气增压机(11)、中压主换热器一(16)、透平膨胀发电机一(14)、液空过冷器(35)、气液分离器(36)、液空储罐(37)；中压主换热器一(16)设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、氧气复热通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、循环空气复热通道、级间空气复热通道、级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氧气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置；中压主换热器一(16)的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器(8)的空气输出端，中压主换热器一(16)的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔(24)的原料输入端；中压主换热器一(16)的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机(11)的四级冷却器输出端，中压主换热器一(16)的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器(35)的液态空气输入端；中压主换热器一(16)的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器(13)的输出端，中压主换热器一(16)的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道；中压主换热器一(16)的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机(11)的三级冷却器输出端，中压主换热器一(16)的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道；中压主换热器一(16)的氧气复热通道输入端连接于现有的过冷器一(21)的氧气输出端，中压主换热器一(16)的氧气复热通道中部和上部输出端均连接于氧气产品输出管道；中压主换热器一(16)的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二(25)的污氮气输出端，中压主换热器一(16)的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器一(16)的氮气复热通道输入端连接于过冷器二(25)的氮气输出端，中压主换热器一(16)的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器一(16)的循环空气复热通道输入端连接于固定床石头蓄冷器(41)的底部空气输出端，中压主换热器一(16)的循环空气复热通道输出端连接于循环风机二(43)的输入端；中压主换热器一(16)的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道，中压主换热器一(16)的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二(46)的空气输入端；中压主换热器一(16)的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道，中压主换热器一(16)的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道；空气增压机(11)的输入端连接于现有的分子筛吸附器(8)的空气输出端；透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输出管道连接于现有的高压塔(24)的原料输入端；液空过冷器(35)的液态空气输出端连接于气液分离器(36)的输入端，气液分离器(36)的气体输出端连接于液空过冷器(35)的低温空气输入端，液空过冷器(35)的低温空气输出端连接于现有的低压塔(22)的原料输入端和中压主换热器一(16)的污氮气复热通道输入管道，气液分离器(36)的液体输出端连接于液空储罐(37)的输入端；液空储罐(37)的输出端分别连接于液空泵一(38)和液空泵二(39)的输入端，液空泵一(38)的输出端连接于现有的高压塔(24)的原料输入端，液空泵二(39)的输出端连接于蒸发器一(40)的液态空气输入端；蒸发器一(40)的气化空气输出端连接于空气加热器一(44)的空气输入端，空气加热器一(44)的空气输出端连接于透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输入管道；空气加热器二(46)的空气输出端连接于透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输入管道；循环风机二(43)的输出端连接于固定床石头蓄冷器(41)的上部空气输入端；循环风机一(42)的输入端连接于固定床石头蓄冷器(41)的上部空气输出端，循环风机一(42)的输出端连接于蒸发器一(40)的循环空气输入端，蒸发器一(40)的循环空气输出端连接于固定床石头蓄冷器(41)的底部空气输入端；空气加热器一(44)和空气加热器二(46)的热流体输入端均连接于热源输入端，空气加热器一(44)和空气加热器二(46)的热流体输出端均连接于热源输出端；
分子筛吸附器(8)的空气输出端与中压主换热器一(16)和现有的中压氩换热器(20)的纯化后低压空气通道输入端之间设置控制阀门一(V1)，分子筛吸附器(8)的空气输出端与空气增压机(11)的输入端之间设置控制阀门二(V2)，分子筛吸附器(8)的空气输出端与增压透平膨胀机(12)的增压端输入管道之间设置控制阀门三(V3)；空气增压机(11)的三级冷却器输出端与中压主换热器一(16)的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四(V4)；透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输出管道与高压塔(24)的原料输入端之间设置控制阀门五(V5)；液空过冷器(35)的液态空气输出端与气液分离器(36)的输入端之间设置控制阀门六(V6)，液空过冷器(35)的低温空气输出端与低压塔(22)的原料输入端之间设置控制阀门七(V7)，液空过冷器(35)的低温空气输出端与中压主换热器一(16)的污氮气复热通道输入端之间设置控制阀门八(V8)；中压主换热器一(16)的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四(V14)，中压主换热器一(16)的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五(V15)，中压主换热器一(16)的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一(V21)，中压主换热器一(16)的氧气复热通道中部输出端与氧气产品输出管道之间设置控制阀门二十二(V22)，中压主换热器一(16)的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五(V25)，中压主换热器一(16)的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六(V26)，中压主换热器一(16)的级间空气复热通道输出端与空气加热器二(46)的空气输入端之间设置控制阀门二十七(V27)，中压主换热器一(16)的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八(V28)，中压主换热器一(16)的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九(V29)，中压主换热器一(16)的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器(41)的底部空气输出端之间设置控制阀门三十二(V32)，中压主换热器一(16)的循环空气复热通道输出端与循环风机二(43)的输入端之间设置控制阀门三十三(V33)；固定床石头蓄冷器(41)的上部空气输出端与循环风机一(42)的输入端之间设置控制阀门三十(V30)，蒸发器一(40)的循环空气输出端与固定床石头蓄冷器(41)的底部空气输入端之间设置控制阀门三十一(V31)；增压透平膨胀机(12)的膨胀端出口设置控制阀门二十三(V23)；气液分离器(36)的液体输出端与液空储罐(37)的输入端之间设置控制阀门十(V10)；液空储罐(37)的输出端与液空泵一(38)和液空泵二(39)的输入端之间设置控制阀门十一(V11)；液空泵一(38)的输出端与高压塔(24)的原料输入端之间设置控制阀门十二(V12)；液空泵二(39)的输出端与蒸发器一(40)的液态空气输入端之间设置控制阀门十三(V13)。
2.根据权利要求1所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：在保留常规外压缩空分装置的主换热器(15)时，低温液空储存系统包括空气增压机(11)、中压主换热器二(17)、透平膨胀发电机一(14)、液空过冷器(35)、气液分离器(36)、液空储罐(37)；其中，中压主换热器二(17)设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、循环空气复热通道、级间空气复热通道、级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置，中压主换热器二(17)的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器(8)的空气输出端，中压主换热器二(17)的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔(24)的原料输入端；中压主换热器二(17)的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机(11)的四级冷却器输出端，中压主换热器二(17)的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器(35)的液态空气输入端；中压主换热器二(17)的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器(13)的输出端，中压主换热器二(17)的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道；中压主换热器二(17)的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机(11)的三级冷却器输出端，中压主换热器二(17)的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道；中压主换热器二(17)的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二(25)的污氮气输出端，中压主换热器二(17)的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器二(17)的氮气复热通道输入端连接于过冷器二(25)的氮气输出端，中压主换热器二(17)的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器二(17)的循环空气复热通道输入端连接于固定床石头蓄冷器(41)的底部空气输出端，中压主换热器二(17)的循环空气复热通道输出端连接于循环风机二(43)的输入端；中压主换热器二(17)的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道，中压主换热器二(17)的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二(46)的空气输入端；中压主换热器二(17)的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道，中压主换热器二(17)的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道；
保留的常规外压缩空分装置的主换热器(15)与其它现有设备均保持原限定状态，即主换热器(15)的增压膨胀空气输入端连接于增压后冷却器(13)的输出端；主换热器(15)的增压膨胀空气输出端连接于增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道；主换热器(15)的低压空气输入端连接于分子筛吸附器(8)的输出端，主换热器(15)的低压空气输出端连接于高压塔(24)的底部输入端；主换热器(15)的污氮气输入端连接于过冷器二(25)的污氮气输出端，主换热器(15)的污氮气输出端连接于中压主换热器二(17)的污氮气输出管道；主换热器(15)的氮气输入端连接于过冷器二(25)的氮气输出端，主换热器(15)的氮气输出端连接于中压主换热器二(17)的氮气产品输出管道；主换热器(15)的氧气输入端连接于过冷器一(21)的氧气输出端，主换热器(15)的氧气输出端连接于氧气产品输出管道；
空气增压机(11)的三级冷却器输出端与中压主换热器二(17)的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四(V4)；中压主换热器二(17)的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四(V14)，中压主换热器二(17)的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五(V15)，中压主换热器二(17)的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器(13)的输出端之间设置控制阀门十六(V16)，中压主换热器二(17)的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十七(V17)，中压主换热器二(17)的纯化后低压空气通道输入端与现有的主换热器(15)和中压氩换热器(20)的纯化后低压空气通道输入管道之间设置控制阀门十八(V18)，中压主换热器二(17)的纯化后低压空气通道输出端与高压塔(24)的原料输入端之间设置控制阀门十九(V19)，中压主换热器二(17)的污氮气复热通道输入端与过冷器二(25)的污氮气输出端之间设置控制阀门二十(V20)，中压主换热器二(17)的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一(V21)，中压主换热器二(17)的氮气复热通道输入端与过冷器二(25)的氮气输出端之间设置控制阀门二十四(V24)，中压主换热器二(17)的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五(V25)，中压主换热器二(17)的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六(V26)，中压主换热器二(17)的级间空气复热通道输出端与空气加热器二(46)的空气输入端之间设置控制阀门二十七(V27)，中压主换热器二(17)的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八(V28)，中压主换热器二(17)的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九(V29)，中压主换热器二(17)的循环空气复热通道输入端与固定床石头蓄冷器(41)的底部空气输出端之间设置控制阀门三十二(V32)，中压主换热器二(17)的循环空气复热通道输出端与循环风机二(43)的输入端之间设置控制阀门三十三(V33)。
3.根据权利要求1所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述在取消常规外压缩空分装置的主换热器(15)时，采用氮气循环液体介质蓄冷替换固定床石头蓄冷，此时，空气释能发电系统包括液空泵一(38)、液空泵二(39)、蒸发器二(47)、空气加热器一(44)、透平膨胀发电机二(45)和空气加热器二(46)；冷能循环系统包括换热器一(48)、换热器二(49)、换热器三(50)、换热器四(51)、液体介质泵一(53)、液体介质泵二(55)、液体介质泵三(57)、液体介质泵四(59)、高品位冷能储罐一(52)、高品位冷能储罐二(54)、中品位冷能储罐一(56)、中品位冷能储罐二(58)、循环风机三(60)和循环风机四(61)；低温液空储存系统包括空气增压机(11)、中压主换热器三(18)、透平膨胀发电机一(14)、液空过冷器(35)、气液分离器(36)和液空储罐(37)；其中，中压主换热器三(18)设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、氧气复热通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、级间空气复热通道和级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氧气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置；中压主换热器三(18)的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器(8)的空气输出端，中压主换热器三(18)的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔(24)的原料输入端；中压主换热器三(18)的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机(11)的四级冷却器输出端，中压主换热器三(18)的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器(35)的液态空气输入端；中压主换热器三(18)的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器(13)的输出端，中压主换热器三(18)的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道；中压主换热器三(18)的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机(11)的三级冷却器输出端，中压主换热器三(18)的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道；中压主换热器三(18)的氧气复热通道输入端连接于现有的过冷器一(21)的氧气输出端，中压主换热器三(18)的氧气复热通道中部和上部输出端均连接于氧气产品输出管道；中压主换热器三(18)的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二(25)的污氮气输出端，中压主换热器三(18)的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器三(18)的氮气复热通道输入端连接于过冷器二(25)的氮气输出端，中压主换热器三(18)的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器三(18)的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道，中压主换热器三(18)的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二(46)的空气输入端；中压主换热器三(18)的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道，中压主换热器三(18)的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道；空气增压机(11)的输入端连接于现有的分子筛吸附器(8)的空气输出端；透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输出管道连接于现有的高压塔(24)的原料输入端；液空过冷器(35)的液态空气输出端连接于气液分离器(36)的输入端，气液分离器(36)的气体输出端连接于液空过冷器(35)的低温空气输入端，液空过冷器(35)的低温空气输出端连接于现有的低压塔(22)的原料输入端和中压主换热器三(18)的污氮气复热通道输入管道，气液分离器(36)的液体输出端连接于液空储罐(37)的输入端；液空储罐(37)的输出端分别连接于液空泵一(38)和液空泵二(39)输入端，液空泵一(38)的输出端连接于现有的高压塔(24)的原料输入端，液空泵二(39)的输出端连接于蒸发器二(47)的液态空气输入端；蒸发器二(47)的气化空气输出端连接于空气加热器一(44)的空气输入端，空气加热器一(44)的空气输出端连接于透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输入管道；空气加热器二(46)的空气输出端连接于透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输入管道；循环风机三(60)的输入端为污氮气，来自于中压主换热器三(18)的污氮气输出管道，循环风机三(60)的输出端连接于蒸发器二(47)的污氮气输入端，蒸发器二(47)的污氮气输出端连接于换热器一(48)的污氮气输入端，换热器一(48)的污氮气输出端连接于换热器二(49)的污氮气输入端，换热器二(49)的污氮气输出端连接于现有的水冷塔(4)和蒸汽加热器(10)；换热器一(48)的高品位蓄冷介质输入端连接于液体介质泵二(55)的输出端，换热器一(48)的高品位蓄冷介质输出端连接于高品位冷能储罐一(52)的输入端，高品位冷能储罐一(52)的输出端连接于液体介质泵一(53)的输入端；液体介质泵一(53)的输出端连接于换热器三(50)的高品位蓄冷介质输入端，换热器三(50)的高品位蓄冷介质输出端连接于高品位冷能储罐二(54)的输入端，高品位冷能储罐二(54)的输出端连接于液体介质泵二(55)的输入端；换热器二(49)的中品位冷却介质输入端连接于液体介质泵四(59)的输出端，换热器二(49)的中品位冷却介质输出端连接于中品位冷能储罐一(56)的输入端，中品位冷能储罐一(56)的输出端连接于液体介质泵三(57)的输入端，液体介质泵三(57)的输出端连接于换热器四(51)的中品位蓄冷介质输入端，换热器四(51)的中品位蓄冷介质输出端连接于中品位冷能储罐二(58)的输入端，中品位冷能储罐二(58)的输出端连接于液体介质泵四(59)的输入端；循环风机四(61)的输入端为污氮气，来自于中压主换热器三(18)的污氮气输出管道，循环风机四(61)的输出端连接于换热器四(51)的污氮气输入端，换热器四(51)的污氮气输出端连接于换热器三(50)污氮气输入端，换热器三(50)污氮气输出端连接于液空过冷器(35)的低温空气输出管道；空气加热器一(44)和空气加热器二(46)的热流体输入端均连接于热源输入端，空气加热器一(44)和空气加热器二(46)的热流体输出端均连接于热源输出端；
分子筛吸附器(8)的空气输出端与中压主换热器三(18)和现有的中压氩换热器(20)的纯化后低压空气通道输入端之间设置控制阀门一(V1)，分子筛吸附器(8)的空气输出端与空气增压机(11)的输入端之间设置控制阀门二(V2)，分子筛吸附器(8)的空气输出端与增压透平膨胀机(12)的增压端输入管道之间设置控制阀门三(V3)；空气增压机(11)的三级冷却器输出端与中压主换热器三(18)的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四(V4)；透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输出管道与高压塔(24)的原料输入端之间设置控制阀门五(V5)；液空过冷器(35)的液态空气输出端与气液分离器(36)的输入端之间设置控制阀门六(V6)，液空过冷器(35)的低温空气输出端与低压塔(22)的原料输入端之间设置控制阀门七(V7)，液空过冷器(35)的低温空气输出端与中压主换热器三(18)的污氮气复热通道输入端之间设置控制阀门八(V8)；中压主换热器三(18)的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四(V14)，中压主换热器三(18)的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五(V15)，中压主换热器三(18)的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一(V21)，中压主换热器三(18)的氧气复热通道中部输出端与氧气产品输出管道之间设置控制阀门二十二(V22)，中压主换热器三(18)的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五(V25)，中压主换热器三(18)的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六(V26)，中压主换热器三(18)的级间空气复热通道输出端与空气加热器二(46)的空气输入端之间设置控制阀门二十七(V27)，中压主换热器三(18)的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八(V28)，中压主换热器三(18)的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九(V29)，增压透平膨胀机(12)的膨胀端出口设置控制阀门二十三(V23)；气液分离器(36)的液体输出端与液空储罐(37)的输入端之间设置控制阀门十(V10)；液空储罐(37)的输出端与液空泵一(38)和液空泵二(39)的输入端之间设置控制阀门十一(V11)；液空泵一(38)的输出端与高压塔(24)的原料输入端之间设置控制阀门十二(V12)；液空泵二(39)的输出端与蒸发器二(47)的液态空气输入端之间设置控制阀门十三(V13)；换热器三(50)的污氮气输出端与液空过冷器(35)的低温空气输出管道之间设置控制阀门九(V9)；循环风机三(60)的污氮气输入端设置控制阀门三十四(V34)，换热器二(49)的污氮气输出管道上设置控制阀门三十五(V35)；液体介质泵二(55)的输出端与换热器一(48)的高品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门三十六(V36)，换热器一(48)的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐一(52)输入端之间设置控制阀门三十七(V37)，液体介质泵一(53)的输出端与换热器三(50)的高品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门三十八(V38)，换热器三(50)的高品位蓄冷介质输出端与高品位冷能储罐二(54)的输入端之间设置控制阀门三十九(V39)；液体介质泵三(57)的输出端与换热器四(51)的中品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门四十(V40)，换热器四(51)的中品位蓄冷介质输出端与中品位冷能储罐二(58)的输入端之间设置控制阀门四十一(V41)，液体介质泵四(59)的输出端与换热器二(49)的中品位蓄冷介质输入端之间设置控制阀门四十二(V42)，换热器二(49)的中品位蓄冷介质输出端与中品位冷能储罐一(56)的输入端之间设置控制阀门四十三(V43)。
4.根据权利要求2所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述在保留常规外压缩空分装置的主换热器(15)时，采用氮气循环液体介质蓄冷替换固定床石头蓄冷，此时，空气释能发电系统包括液空泵一(38)、液空泵二(39)、蒸发器二(47)、空气加热器一(44)、透平膨胀发电机二(45)和空气加热器二(46)；冷能循环系统包括换热器一(48)、换热器二(49)、换热器三(50)、换热器四(51)、液体介质泵一(53)、液体介质泵二(55)、液体介质泵三(57)、液体介质泵四(59)、高品位冷能储罐一(52)、高品位冷能储罐二(54)、中品位冷能储罐一(56)、中品位冷能储罐二(58)、循环风机三(60)和循环风机四(61)；低温液空储存系统包括空气增压机(11)、中压主换热器四(19)、透平膨胀发电机一(14)、液空过冷器(35)、气液分离器(36)和液空储罐(37)；其中，中压主换热器四(19)设置中压膨胀空气通道、低压膨胀空气通道、增压后中压空气通道、纯化后低压空气通道、污氮气复热通道、氮气复热通道、级间空气复热通道和级间空气冷却通道，同时在低压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，中压膨胀空气通道上设置中部和底部两个流体抽出位置，氮气复热通道上设置中部和上部两个流体抽出位置；中压主换热器四(19)的纯化后低压空气通道输入端连接于现有的分子筛吸附器(8)的空气输出端，中压主换热器四(19)的纯化后低压空气通道输出端连接于现有的高压塔(24)的原料输入端；中压主换热器四(19)的增压后中压空气通道输入端连接于空气增压机(11)的四级冷却器输出端，中压主换热器四(19)的增压后中压空气通道输出端连接于液空过冷器(35)的液态空气输入端；中压主换热器四(19)的低压膨胀空气通道输入端连接于现有的增压后冷却器(13)的输出端，中压主换热器四(19)的低压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于现有的增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道；中压主换热器四(19)的中压膨胀空气通道输入端连接于空气增压机(11)的三级冷却器输出端，中压主换热器四(19)的中压膨胀空气通道中部和底部输出端连接于透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道；中压主换热器四(19)的污氮气复热通道输入端连接于现有的过冷器二(25)的污氮气输出端，中压主换热器四(19)的污氮气复热通道输出端连接于污氮气输出管道；中压主换热器四(19)的氮气复热通道输入端连接于过冷器二(25)的氮气输出端，中压主换热器四(19)的氮气复热通道中部和上部输出端连接于氮气产品输出管道；中压主换热器四(19)的级间空气复热通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道，中压主换热器四(19)的级间空气复热通道输出端连接于空气加热器二(46)的空气输入端；中压主换热器四(19)的级间空气冷却通道输入端连接于透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道，中压主换热器四(19)的级间空气冷却通道输出端连接于增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道；
保留的常规外压缩空分装置的主换热器(15)与其它现有设备均保持原限定状态，即主换热器(15)的增压膨胀空气输入端连接于增压后冷却器(13)的输出端；主换热器(15)的增压膨胀空气输出端连接于增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道；主换热器(15)的低压空气输入端连接于分子筛吸附器(8)的输出端，主换热器(15)的低压空气输出端连接于高压塔(24)的底部输入端；主换热器(15)的污氮气输入端连接于过冷器二(25)的污氮气输出端，主换热器(15)的污氮气输出端连接于中压主换热器四(19)的污氮气输出管道；主换热器(15)的氮气输入端连接于过冷器二(25)的氮气输出端，主换热器(15)的氮气输出端连接于中压主换热器四(19)的氮气产品输出管道；主换热器(15)的氧气输入端连接于过冷器一(21)的氧气输出端，主换热器(15)的氧气输出端连接于氧气产品输出管道；
空气增压机(11)的三级冷却器输出端与中压主换热器四(19)的中压膨胀空气通道输入端之间设置控制阀门四(V4)；中压主换热器四(19)的中压膨胀空气通道中部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十四(V14)，中压主换热器四(19)的中压膨胀空气通道底部输出端与透平膨胀发电机一(14)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十五(V15)，中压主换热器四(19)的低压膨胀空气通道输入端与增压后冷却器(13)的输出端之间设置控制阀门十六(V16)，中压主换热器四(19)的低压膨胀空气通道中部和底部输出端与增压透平膨胀机(12)的膨胀端输入管道之间设置控制阀门十七(V17)，中压主换热器四(19)的纯化后低压空气通道输入端与现有的主换热器(15)和中压氩换热器(20)的纯化后低压空气通道输入管道之间设置控制阀门十八(V18)，中压主换热器四(19)的纯化后低压空气通道输出端与高压塔(24)的原料输入端之间设置控制阀门十九(V19)，中压主换热器四(19)的污氮气复热通道输入端与过冷器二(25)的污氮气输出端之间设置控制阀门二十(V20)，中压主换热器四(19)的污氮气复热通道输出端设置控制阀门二十一(V21)，中压主换热器四(19)的氮气复热通道输入端与过冷器二(25)的氮气输出端之间设置控制阀门二十四(V24)，中压主换热器四(19)的氮气复热通道中部输出端与氮气产品输出管道之间设置控制阀门二十五(V25)，中压主换热器四(19)的级间空气复热通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的一级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十六(V26)，中压主换热器四(19)的级间空气复热通道输出端与空气加热器二(46)的空气输入端之间设置控制阀门二十七(V27)，中压主换热器四(19)的级间空气冷却通道输入端与透平膨胀发电机二(45)的二级膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十八(V28)，中压主换热器四(19)的级间空气冷却通道输出端与增压透平膨胀机(12)的膨胀端输出管道之间设置控制阀门二十九(V29)。
5.根据权利要求1所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述冷能循环系统中的固定床石头蓄冷器(41)安全性高，在释能过程中，利用循环空气将低温液空气化释放的冷能储存于固定床石头蓄冷器(41)内；在储能过程中，循环空气再次通过固定床石头蓄冷器(41)，取出其中储存的冷能，为储能过程空气液化提供冷量来源，实现冷能的跨时间利用；所述循环风机一(42)在释能期间启动，同时控制阀门三十(V30)、控制阀门三十一(V31)打开，控制阀门三十二(V32)、控制阀门三十三(V33)关闭，为释能过程液空气化和冷能储存提供循环介质；所述循环风机二(43)在储能期间启动，控制阀门三十二(V32)、控制阀门三十三(V33)打开，控制阀门三十(V30)、控制阀门三十一(V31)关闭，为储能过程冷能提取和空气液化提供循环介质；所述空气释能发电系统中的蒸发器一(40)设置不少于一台规模相同的备用设备，能够与蒸发器一(40)切换运行。
6.根据权利要求1所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述循环风机一(42)和循环风机二(43)的入口介质用来自中压主换热器一(16)和中压主换热器二(17)的污氮气代替；释能过程，50～90％的污氮气经过循环风机一(42)后进入蒸发器一(40)，吸收液空气化释放的低温冷能后进入固定床石头蓄冷器(41)，经固定床石头蓄冷器(41)中的蓄冷介质复热后进入水冷塔(4)或蒸汽加热器(10)；储能过程，60～100％的污氮气通过循环风机二(43)后进入固定床石头蓄冷器(41)，吸收蓄冷器中的低温冷能后进入中压主换热器一(16)和中压主换热器二(17)的污氮气输入管道，为空气液化过程提供部分冷量来源。
7.根据权利要求1所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述循环风机一(42)和循环风机二(43)的入口介质用来自中压主换热器一(16)和中压主换热器二(17)的氮气产品代替；释能过程，40～80％的氮气经过循环风机一(42)后进入蒸发器一(40)，吸收液空气化释放的低温冷能后进入固定床石头蓄冷器(41)，经固定床石头蓄冷器(41)中的蓄冷介质复热后与出中压主换热器一(16)和中压主换热器二(17)的剩余氮气产品合并，之后进入常规外压缩空分系统的氮气压缩设备；储能过程，50～100％的氮气通过循环风机二(43)后进入固定床石头蓄冷器(41)，吸收蓄冷器中的低温冷能后进入中压主换热器一(16)和中压主换热器二(17)的氮气产品输入管道，为空气液化过程提供部分冷量来源。
8.根据权利要求3所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述循环风机三(60)和循环风机四(61)的输入气体用来自中压主换热器三(18)或中压主换热器四(19)的氮气输出产品代替，当循环风机三(60)的输入气体为氮气时，换热器二(49)的氮气输出端连接于常规外压缩空分系统的氮气压缩设备；当循环风机四(61)的输入气体为氮气时，换热器三(50)的氮气输出端连接于中压主换热器三(18)或中压主换热器四(19)的氮气产品复热通道输入端；所述循环风机三(60)在释能期间启动，同时控制阀门三十四(V34)和控制阀门三十五(V35)开启，控制阀门九(V9)关闭，通过利用污氮气或氮气将液空气化释放的冷能全部储存于高品位和中品位液体蓄冷介质中；所述循环风机四(61)在储能期间启动，同时控制阀门九(V9)开启，控制阀门三十四(V34)和控制阀门三十五(V35)关闭，通过利用污氮气或氮气将储存在高品位和中品位液体蓄冷介质中的冷能输送到中压主换热器三(18)和中压主换热器四(19)，为系统空气液化提供冷量。
9.根据权利要求6所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述中压主换热器一(16)、中压主换热器二(17)的流体通道中不存在任何易燃易爆介质，中压主换热器一(16)和中压主换热器二(17)的增压后中压空气输出端设置一台液体膨胀机，之后直接进入气液分离器(36)，分离所得的气体进入低压塔(22)或中压主换热器一(16)、中压主换热器二(17)的污氮气输入管道，分离所得的液体进入液空储罐(37)。
10.根据权利要求8所述的高安全性的储能、发电和物质回收外压缩空分工艺流程，其特征在于：所述中压主换热器三(18)和中压主换热器四(19)的流体通道中不存在任何易燃易爆介质，中压主换热器三(18)和中压主换热器四(19)的增压后中压空气输出端设置一台液体膨胀机，之后直接进入气液分离器(36)，分离所得的气体进入低压塔(22)或中压主换热器三(18)和中压主换热器四(19)的污氮气输入管道，分离所得的液体进入液空储罐(37)；所述空气加热器一(44)与空气加热器二(46)的加热源来自空分系统内部的压缩余热。
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