一种空气预冷系统的制作方法

1.本发明属空气分离领域，具体涉及一种空气预冷系统。


背景技术：

2.空气预冷系统的主要功能是对来自于空气压缩机的高温空气进行降温、除湿和洗涤，减轻分子筛吸附的压力，为后续空分装置服务。
3.现有技术中，空冷塔以及水冷塔内部均为填料或塔板结构，系统采用直接接触式换热，空冷塔上段的冷冻水来源于水冷塔底部；但因空、水冷塔本身存在压差，所以两者之间的冷冻水传递需要消耗额外的能量，这部分能耗损失在系统内占比约10%以上，特别是在空气压力较高时，损耗更大，甚至导致冷冻水泵和冷水机组选型困难。
4.空冷塔下段的循环水需经过冷却水泵的增压才能进入空冷塔，下段循环完成后，直接排水至循环水管网，因空冷塔和循环水管网压差较大，这部分能耗基本全部损失在管道和阀门上，这部分损耗甚至占本系统能耗的40%以上，存在较大的浪费。
5.现有技术中，有采用空压机后带末冷的方案，但末冷和空冷塔之间的管道阻力损失难以避免。


技术实现要素：

6.发明的目的是为了解决现有技术中存在的难题，提供一种既高效又节能的空气预冷系统。
7.为解决以上技术难题，本发明采用一种空气预冷系统，该系统包括空冷塔和水冷塔，相互之间通过管道连接，所述空冷塔的底部一侧设有压缩空气进口，进口相对其空冷塔内部为第一换热芯体，该第一换热芯体通过上下两侧的水冷进水口和水冷出水口对压缩空气进行水冷换热，其底部设置有带排水口的排水管道，上方空冷塔塔壁一圈设置有集液器，在集液器的上方设置有填料，填料的上方分别设置冷冻水喷头，在冷冻水喷头的上方设置有带过滤层的压缩空气出口，所述排水管道的一侧还设置有连接水冷塔底部的集水槽的管道。
8.作为优选：所述水冷塔底部的集水槽上方设置有第二换热芯体，该第二换热芯体一侧的进水口和出水口连接，其中该进水口连接至空冷塔冷冻水出口，其出水口连接至冷水机组，该冷水机组连接至空冷塔冷冻水喷头，使水源内部循环使用，所述第二换热芯体的上方设置有带喷头的喷淋管，该喷淋管通过喷淋水泵连接至底部集水槽，该喷头的上方设置有带过滤层的污氮排放口。
9.本发明采用空冷塔上段和水冷塔组成一个循环回路，空冷塔上段为开式，水冷塔为闭式，有效避免的因两塔压差不同导致的能耗损失，特别是压差越大，节能效果越好，开式和闭式组合也无需考虑气体集聚问题，省掉了膨胀水箱。
附图说明
10.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
11.下面将结合附图对本发明作详细的说明：如图1所示，本发明所述的一种空气预冷系统，该系统包括空冷塔1和水冷塔2，相互之间通过管道连接，所述空冷塔1的底部一侧设有压缩空气进口4，进口相对其空冷塔1内部为第一换热芯体5，该第一换热芯体5通过上下两侧的水冷进水口6和水冷出水口7对压缩空气进行水冷换热，其底部设置有带排水口8的排水管道9，上方空冷塔1塔壁一圈设置有集液器10，在集液器10的上方设置有填料11，填料11的上方分别设置冷冻水喷头12，在冷冻水喷头12的上方设置有带过滤层13的压缩空气出口14，所述排水管道9的一侧还设置有连接水冷塔2底部的集水槽15的管道。
12.所述水冷塔2底部的集水槽15上方设置有第二换热芯体16，该第二换热芯体16与一侧的进水口17和出水口18连接，其中该进水口17连接至空冷塔1冷冻水出口19，其出水口18连接至冷水机组20，该冷水机组20连接至空冷塔1冷冻水喷头12，使水源内部循环使用，所述第二换热芯体16的上方设置有带喷头22的喷淋管23，该喷淋管23通过喷淋水泵24连接至底部集水槽15，该喷头22的上方设置有带过滤层的污氮排放口25。
13.具体实施例：压缩空气从空冷塔底部进入，在下段通过换热芯体与冷却水进行热交换，初步降低温度。下段的冷却水在换热芯体内进出，不会因塔内压力变化影响能耗；下段换热产生的少量的冷凝水有足够的压力进入水冷塔可参与喷淋补水，或者直接回收。避免了空冷塔排水至循环水管网压差导致的能耗损失。
14.空气在空冷塔下段换热后穿过中部的集液器，通过上段填料与冷冻水进行热质交换。再通过顶部除沫器过滤游离水，最终出空冷塔。上段加热的冷冻水被中部集液器收集，进入水冷塔。在空冷塔的上段既满足了空气降温的需求，又保留了水洗的主要功能。同时，空气全程在空冷塔内部流通，也避免的多余的管道阻力损失。
15.干燥的污氮气从水冷塔的底部进入，通过换热芯体与来自空冷塔的加热冷冻水以及自上而下的喷淋水进行热质交换，将换热芯体内的冷冻水降温。再通过顶部除沫器过滤游离水，最终出水冷塔。喷淋水泵使水冷塔内的喷淋水循环使用，不造成水耗和热量的浪费。被污氮带走的少量汽化水可从空冷塔底部的冷凝水补进，通常情况下可实现补水的自给自足，所以水冷塔基本上不产生水耗，若有必要也可从循环水管网少量补充。水冷塔采用冷凝蒸发式换热原理，比普通的间壁式换热更高效。
16.自水冷塔出来的冷冻水经过冷冻水泵增压和冷水机组进一步降温（如有必要），再回到空冷塔上部进入下一个循环。空冷塔上段和水冷塔组成一个循环回路，空冷塔上段为开式，水冷塔为闭式，有效避免的因两塔压差不同导致的能耗损失，特别是压差越大，节能效果越好。另外，开式和闭式组合也无需考虑气体集聚问题，省掉了膨胀水箱。
17.空冷塔上段和水冷塔组成一个循环回路，空冷塔上段为开式，水冷塔为闭式，有效避免的因两塔压差不同导致的能耗损失，特别是压差越大，节能效果越好。另外，开式和闭式组合也无需考虑气体集聚问题，省掉了膨胀水箱。
18.空冷塔下段为间壁式换热结构，冷冻水进出不需考虑塔内压力的影响，循环水管
网有足够的压力克服换热芯体的阻力，省掉了冷却水泵。


技术特征：
1.一种空气预冷系统，该系统包括空冷塔和水冷塔，相互之间通过管道连接，其特征在于：所述空冷塔的底部一侧设有压缩空气进口，进口相对其空冷塔内部为第一换热芯体，该第一换热芯体通过上下两侧的水冷进水口和水冷出水口对压缩空气进行水冷换热，其底部设置有带排水口的排水管道，上方空冷塔塔壁一圈设置有集液器，在集液器的上方设置有填料，填料的上方分别设置冷冻水喷头，在冷冻水喷头的上方设置有带过滤层的压缩空气出口，所述排水管道的一侧还设置有连接水冷塔底部的集水槽的管道。2.根据权利要求1所述的空气预冷系统，其特征在于：所述水冷塔底部的集水槽上方设置有第二换热芯体，该第二换热芯体一侧的进水口和出水口连接，其中该进水口连接至空冷塔冷冻水出口，其出水口连接至冷水机组，该冷水机组连接至空冷塔冷冻水喷头，使水源内部循环使用，所述第二换热芯体的上方设置有带喷头的喷淋管，该喷淋管通过喷淋水泵连接至底部集水槽，该喷头的上方设置有带过滤层的污氮排放口。

技术总结
一种空气预冷系统，包括空冷塔和水冷塔，相互之间通过管道连接其特征在于所述空冷塔的底部一侧设有压缩空气进口，进口相对其空冷塔内部为第一换热芯体，该第一换热芯体通过上下两侧的水冷进水口和水冷出水口对压缩空气进行水冷换热，其底部设置有带排水口的排水管道，上方空冷塔塔壁一圈设置有集液器，在集液器的上方设置有填料，填料的上方分别设置冷冻水喷头，排水管道的一侧还设置有连接水冷塔底部的集水槽的管道，本发明空冷塔上段和水冷塔组成一个循环回路，空冷塔上段为开式，水冷塔为闭式，有效避免的因两塔压差不同导致的能耗损失，特别是压差越大，节能效果越好。另外，开式和闭式组合也无需考虑气体集聚问题，省掉了膨胀水箱。膨胀水箱。膨胀水箱。


技术研发人员：孙磊磊 池雪林 韩一松 彭旭东 高毅
受保护的技术使用者：杭州制氧机集团股份有限公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/6/1