金立武，于开录，韩洋洋，岳 强

（中国船舶集团有限公司，第七一八研究所，河北 邯郸056027）

0 引 言

氮气在舰船应用广泛，但高压气瓶数量较多，占据较多舱室空间。将氮气进行液化和储存，会节约舱室资源。在舰船环境中，采用空气循环制冷工艺，将氮气冷凝为液氮，具有较高的可靠性和操作性。由于空气循环制冷氮气液化流程未在舰船应用，尚不掌握系统运行规律与控制方法的问题，在这种情况下，仿真模拟具有一定指导意义。本文采用ASPEN HYSYS软件，对氮气液化过程进行动态模拟，掌握系统设计与不同工况下的运行规律，形成系统控制方案与调试方法。

1 液化流程简介

空气循环工艺中，空气循环和氮气液化独立运行，互不干扰。循环压缩机启动后，空气压力提高到0.7～0.9 MPa，进入冷箱。压缩气体首先在主换热器被返流的低温空气冷却到-120～-150℃，随后进入透平膨胀机的膨胀端，压力降至约0.03 MPa，温度降至约-190℃。低温气体依次返回液化器和主换热器，为氮气冷却和液化提供冷量。复温后气体返回到循环压缩机入口，再次进行循环。

氮气液化工艺中，氮气进入主换热器，被返流气体冷却到-120～-150℃，随后在液化器中被-190℃气体冷却到约-175℃。氮气在该温度下完全冷却为液氮，过冷约3℃；液氮随后节流减压到储存压力0.4 MPa，进入气液分离器，下面的液氮作为产品最后送入液氮储罐中，上面蒸发的氮气复热后排空。液氮S14与氮气S0的比值定义为液化率。

空气循环氮气液化流程如图1所示。

图1 空气循环制冷……