一种基于间冷和直冷组合的混合空冷器的制作方法

1.本发明涉及一种基于间冷和直冷组合的混合空冷器，涉及工业空气冷却系统领域。


背景技术：

2.常规空冷系统中，从空气压缩机出来的高温高湿空气进入采用散装填料的空冷塔底部，由下而上轴向流动，依次与下段喷淋的常温循环冷却水和上段喷淋的低温冷冻水接触换热、传质，以达到冷却空气的目的，并除去大部分的水溶性有害物质，如氨、氯化氢、二氧化硫等，最后通过除沫器去除水雾后在空冷塔顶部排出。根据常温循环冷却水是否与低温冷冻水接触，将空冷塔的冷却水系统分为开式系统和闭式系统：在开式系统中，上段水同时参与了下段换热，因此对循环水水质及仪控要求高；而闭式系统中，上部和下部水系独立运行，耗水量小且更加节能。
3.然而随着空分向大型、特大型发展，空冷塔直径增加、体积增大，这对常规采用立式安装的空冷塔的制造和安装工作均造成了困难。同时，立式安装的空冷塔中管路复杂，流路较长，因弯头增多引起的局部阻力损失使得空气冷却过程中的能耗增大，对空气的降温效果变差。此外，常规空冷塔中要求冷却水压力大于空气压力，就必须设置两台高扬程的冷却水泵以对冷却水增压，而换热后的回水需减压进循环水回水管，这不仅增加了成本和能耗，还使得设备隐蔽故障点增多，维护工作增多，设备使用寿命减少。


技术实现要素：

4.本发明针对常规空冷系统存在的固有问题，提供了一种基于间冷和直冷组合的混合空冷器，实现了高效率、低能耗地对空压机压缩后空气的冷却。
5.为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：一种基于间冷和直冷组合的混合空冷器，它包括卧式混合空冷器、水冷塔b、冷水机组c、凉水塔d，相互之间通过管道连接，所述卧式混合空冷器的顶部两侧设置有热空气进口，中间设置有冷空气出口，且卧式混合空冷器分别与水冷塔b、冷水机组c、凉水塔d连接，所述卧式混合空冷器分别与水冷塔b之间设置有水冷塔冷冻水泵m和水冷塔回水管六，卧式混合空冷器与冷水机组c之间设置有冷冻水进水管三和冷冻水回水管四，卧式混合空冷器与凉水塔d之间还设置有循环水泵e、循环水进水管一、循环水回水管二，所述水冷塔回水管六上还设置有一根带节流阀k和冷冻水循环泵f的冷冻水回水过滤器h。
6.作为优选：所述卧式混合空冷器由混合空冷器高温段的间冷换热单元、混合空冷器低温段的直冷换热单元组成，其中卧式混合空冷器下部为间冷换热单元，上部为直冷换热单元。
7.作为优选：所述卧式混合空冷器由混合空冷器高温段的间冷换热单元、混合空冷器低温段的直冷换热单元组成，其中卧式混合空冷器两侧为间冷换热器单元，中间部分为直冷换热单元。
8.作为优选：所述间冷换热单元与冷却水经间壁式换热降温，空气温度降至20~22℃，低温空气与冷冻水在直冷换热单元直接接触换热洗涤、降温，空气温度降至10~12℃，洗去灰尘和大部分水溶性有害物质后送至分子筛纯化系统。
9.与现有技术相比，本发明有以下有益效果：（1）本发明大大降低了空冷系统中水泵的扬程，在节约能源的同时，减少了水冷塔冷却水泵的能耗。
10.（2）本发明采用的混合空冷系统，耗水量较常规预冷系统减少了0.7%，系统功耗减少了34%以上。
11.（3）本发明的卧式混合空冷器，筒体直径小，制造限制少，没有公路运输的超限问题，非常适用于大型和特大型空分。
12.（3）本发明的卧式混合空冷器类似于管壳式换热器，现场安装工作量小，节省现场安装时间。
13.（4）本发明的卧式混合空冷器换热阻力小，空气管道简单，管道阻力小，节省能源。
附图说明
14.图1为一种空分卧式混合空冷器结合水冷塔的系统图；图2为一种空分卧式混合空冷器无水冷塔的系统图；图3为适用于中型及以下空分的卧式混合空冷器结构图；图4为适用于大型及以上空分的卧式混合空冷器结构图。
具体实施方式
15.为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述，但本发明的内容完全不局限于这些实施例。
16.如图1所示，一种基于间冷和直冷组合的混合空冷器，它包括卧式混合空冷器1、水冷塔b2、冷水机组c3、凉水塔d4，相互之间通过管道连接，所述卧式混合空冷器1的顶部两侧设置有热空气进口5，中间设置有冷空气出口6，且卧式混合空冷器1分别与水冷塔b2、冷水机组c3、凉水塔d4连接，所述卧式混合空冷器1分别与水冷塔b2之间设置有水冷塔冷冻水泵m7和水冷塔回水管六14，卧式混合空冷器1与冷水机组c3之间设置有冷冻水进水管三9和冷冻水回水管四10，卧式混合空冷器1与凉水塔d4之间还设置有循环水泵e11、循环水进水管一12、循环水回水管二13，所述水冷塔回水管六14上还设置有一根带节流阀k15和冷冻水循环泵f16的冷冻水回水过滤器h17。
17.图3所示，所述卧式混合空冷器1由混合空冷器高温段的间冷换热单元a1、混合空冷器低温段的直冷换热单元a2组成，其中卧式混合空冷器1下部为间冷换热单元a1，上部为直冷换热单元a2。
18.图4所示，所述卧式混合空冷器1由混合空冷器高温段的间冷换热单元a1、混合空冷器低温段的直冷换热单元a2组成，其中卧式混合空冷器1两侧为间冷换热器单元18，中间部分为直冷换热单元a2。
19.所述间冷换热单元a1与冷却水经间壁式换热降温，空气温度降至20~22℃，低温空
气与冷冻水在直冷换热单元a2直接接触换热洗涤、降温，空气温度降至10~12℃，洗去灰尘和大部分水溶性有害物质后送至分子筛纯化系统。
具体实施例
20.图1为一种空分卧式混合空冷器结合水冷塔的系统图，从空气压缩机出口的高温高湿空气进入卧式混合空冷器1，在混合空冷器中先经过间冷换热单元a1，空气得到有效的降温降湿，再流过直冷换热单元a2，空气进一步降温，同时由喷淋的冷冻水洗涤，洗去灰尘和有害气体杂质，获得低温饱和空气送出至空气纯化系统。污氮气从水冷塔b的底部进入，在水冷塔b的填料中与循环水直接喷淋换热，将循环水降温达到更低的温度，同时污氮气升温加湿后从水冷塔b的顶部排出。
21.水系统有两个单独的循环，（1）冷却水循环：冷却水中的一部分进入间冷换热单元a1，另一部分进入水冷塔b降温到~20℃，水冷塔冷冻水通过水冷塔冷冻水泵m升压后进入间冷换热单元a1的低温段换热，走过1~2个水程再与走过1个水程的冷却水混合继续与空气间冷换热，排水回到凉水塔d，在凉水塔d中冷却水与大气换热冷却，从而完成冷却水的再生；（2）冷冻水循环：冷冻水是一个闭式循环，冷水机组c制得的8~10℃的冷冻水进入混合空冷器低温段直冷换热单元a2喷淋，与来自混合空冷器高温段间冷换热单元a1的空气直冷洗涤换热，将空气冷却到~12℃，底部汇集的复热冷冻水经冷冻水回水过滤器h过滤，冷冻水循环泵f增压，回到冷水机组c制冷降温，由于在直冷换热单元a2中回收了空气中的冷凝水，增加的冷凝水部分通过节流阀k排入g6，完成冷冻水循环。
22.图2为一种空分卧式混合空冷器无水冷塔的系统图，高温高湿空气进入卧式混合空冷器1，在混合空冷器中先流过间冷换热单元a1，空气得到有效的降温降湿，再流过直冷换热单元a2，空气进一步降温，同时由喷淋的冷冻水洗涤，洗去灰尘和有害气体杂质，获得低温饱和空气送出至空气纯化系统。
23.水系统有两个单独的循环，（1）冷却水循环：冷却水进入间冷换热单元a1，排水回到凉水塔d，在凉水塔d中与大气换热，从而完成冷却水的再生循环；（2）冷冻水循环：冷冻水是一个闭式循环，冷水机组c制得的8~10℃的冷冻水进入混合空冷器的低温段直冷换热单元a2喷淋，与来自混合空冷器高温段间冷换热单元a1的空气直冷洗涤换热，将空气冷却到~12℃，底部汇集的复热冷冻水，经冷冻水回水过滤器h过滤，冷冻水循环泵f增压，回到冷水机组c制冷降温，由于在直冷换热单元a2中回收了空气中的冷凝水，增加的冷凝水部分通过节流阀k排入g6，完成冷冻水循环。
24.中型及以下空分的卧式混合空冷器结构如图3所示。下部为间冷换热单元a1，与循环冷却水进行间壁式换热，高温段换热类似于管壳式换热器，降温后的湿热空气进入上部的直冷换热单元a2，与来自冷水机组的冷冻水进行直接热质换热，气体及冷媒水沿筒体轴线逆向流动，填料塔装填形式可采用散装填料。
25.大型及以上空分的卧式混合空冷器结构如图4所示。热空气从上部进气管进入卧式空冷器1，均匀分流至两侧，a1为间冷换热单元，与冷却水进行间壁式换热，高温段换热类似于管壳式换热器，降温后的湿热空气从下部进入中间的直冷换热单元a2，与来自冷水机组的冷冻水进行直接热质换热，气体及冷媒水沿筒体横向逆向流动，推荐采用规整填料。
26.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。