CN109114999B - 空分预冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空分预冷系统，包括空冷塔和水冷塔，所述空冷塔下部连接有空气入口管且顶部设有空气出口，所述空冷塔有至少部分塔段位于所述水冷塔的塔腔中。本发明提供的空分预冷系统，将空冷塔与水冷塔合而为一，一座塔体即能满足空冷塔与水冷塔的各自功能，从而明显地减小了该空分预冷系统的占地面积，降低系统建设成本。由于水冷塔包围在空冷塔的外部，对空冷塔整体起到冷却作用，可提高空冷塔的冷却效率及效果，可省去空冷塔整塔外部设置保温材料的成本；在高温夏季也减少了太阳照射两座塔体的辐射热量，提高了预冷系统的冷却效率。

Description

空分预冷系统

技术领域

本发明属于制氧技术领域，具体涉及一种空分预冷系统。

背景技术

预冷系统是空分系统中不可或缺的一环。经过过滤和压缩之后的空气温度在100度左右，必须经过一套预冷系统进行冷却，才能进入下游纯化系统，最终进行精馏分离。

现有技术中，预冷系统分别有一座空冷塔和一座水冷塔，空气在空冷塔中分别被循环水和低温冷冻水两次冷却；水冷塔对循环水或低温冷却水的回水进行冷却。空冷塔和水冷塔两座塔体占地面积较大，且水路系统来回两座塔体，配套的水泵、水管道也较为复杂。

发明内容

本发明实施例涉及一种空分预冷系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种空分预冷系统，包括空冷塔和水冷塔，所述空冷塔下部连接有空气入口管且顶部设有空气出口，所述空冷塔有至少部分塔段位于所述水冷塔的塔腔中。

作为实施例之一，所述空冷塔包括空冷集水池段和位于所述空冷集水池段上方的冷却段，所述集水池段位于所述水冷塔外且位于所述水冷塔下方，所述冷却段位于所述水冷塔的塔腔中。

作为实施例之一，所述水冷塔底部为水冷集水池，所述空气入口管穿过所述水冷集水池后连接在所述空冷塔上。

作为实施例之一，所述空气入口管在所述水冷集水池中蛇形布置。

作为实施例之一，所述水冷塔内布置有水冷喷淋单元，所述水冷喷淋单元包括至少一层水冷喷淋层，每层所述水冷喷淋层包括环绕所述空冷塔布置的多个水冷喷头。

作为实施例之一，每层所述水冷喷淋层还包括多个喷淋管，每一所述喷淋管的两端分别固定在所述水冷塔内壁上以及相邻的所述空冷塔外壁上。

作为实施例之一，所述水冷塔下部连接有氮气供管，所述氮气供管套设于所述空气入口管外，所述空气入口管伸入至所述水冷塔的塔腔中并连接在所述空冷塔上。

作为实施例之一，所述水冷塔内布置有水冷喷淋单元，所述水冷喷淋单元连接有循环水给水管；所述空冷塔内布置有第一空冷喷淋单元且底部连接有回水管路，所述回水管路连接至循环水处理中心，所述第一空冷喷淋单元通过冷水供应管路与所述水冷塔底部的冷水出口连通，于所述冷水供应管路上设有冷水机组。

作为实施例之一，所述空冷塔内还布置有第二空冷喷淋单元，所述第二空冷喷淋单元位于所述第一空冷喷淋单元下方，所述第二空冷喷淋单元连接有循环水给水管。

作为实施例之一，于所述第一空冷喷淋单元与所述第二空冷喷淋单元之间以及所述第二空冷喷淋单元下方分别设有填料层。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明提供的空分预冷系统，将空冷塔与水冷塔合而为一，一座塔体即能满足空冷塔与水冷塔的各自功能，从而明显地减小了该空分预冷系统的占地面积，降低系统建设成本。由于水冷塔包围在空冷塔的外部，对空冷塔整体起到冷却作用，可提高空冷塔的冷却效率及效果，可省去空冷塔整塔外部设置保温材料的成本；在高温夏季也减少了太阳照射两座塔体的辐射热量，提高了预冷系统的冷却效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的空分预冷系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明实施例提供一种空分预冷系统，包括空冷塔200和水冷塔100，所述空冷塔200下部连接有空气入口管300且顶部设有空气出口，所述空冷塔200有至少部分塔段位于所述水冷塔100的塔腔中。

其中，该空分预冷系统可以采用现有技术中常规的水路系统布管方式，以下例举一常规的布管方式：

空冷塔200内通过隔板分隔为上部冷却室和下部冷却室，上述空气入口管300连接于下部冷却室上，上述空气出口设置于上部冷却室上；隔板上设有升气帽，可容下部冷却室内的空气上行而阻止上部冷却室底部的冷却水下行。于上部冷却室内设有冷却水喷淋单元，该冷却水喷淋单元连接有冷却水供应管路，上部冷却室底部连接有冷却水回水管路；下部冷却室内设有循环水喷淋单元，该循环水喷淋单元连接有循环水进水管路，下部冷却室底部连接有循环水回水管路。上述水冷塔100上部设有水冷塔100冷却水入口且底部设有水冷塔100冷却水出口，该水冷塔100冷却水入口与上述的冷却水回水管路连接，该水冷塔100冷却水出口与上述的冷却水供应管路连接。

在本实施例中，则优选为采用如下的布管方式：

如图1，水冷塔100内布置有水冷喷淋单元101，水冷喷淋单元101连接有循环水给水管；空冷塔200内布置有第一空冷喷淋单元201且底部连接有回水管路，回水管路连接至循环水处理中心，第一空冷喷淋单元201通过冷水供应管路400与水冷塔100底部的冷水出口连通，于冷水供应管路400上设有冷水机组401。进一步优选地，如图1，空冷塔200内还布置有第二空冷喷淋单元202，第二空冷喷淋单元202位于第一空冷喷淋单元201下方，第二空冷喷淋单元202连接有循环水给水管。

运行时，上游高温压缩空气(约105℃)经上述空气入口管300导入空冷塔200内，开始冷却；第二空冷喷淋单元202喷射循环水(循环水给水温度约33℃)对空气进行初次冷却，随着空气上行，第一空冷喷淋单元201喷射低温冷却水对空气进行二次冷却，压缩空气被冷却至合适温度(10℃左右)进入下游工序。第一空冷喷淋单元201喷射的冷却水与第二空冷喷淋单元202喷射的循环水一起下行至空冷塔200底部，经由上述回水管路返回至循环水处理中心，通过循环水处理中心进行净化和补充。部分循环水给水进入水冷塔100内的水冷喷淋单元101，在该水冷塔100内被冷却，冷却的循环水从水冷塔100底部收集，由低温冷却水泵加压后送入冷水机组401进一步冷却(获得的低温冷却水温度约为5℃)，随后送入上述的第一空冷喷淋单元201。

上述水冷塔100内优选为通入低温氮气对循环水进行冷却，其可采用制氧站空分塔产生的低温氮气。上述第一空冷喷淋单元201和第二空冷喷淋单元202以及上述的水冷喷淋单元101均可采用本领域常用的喷淋结构，此处不作一一赘述。进一步地，在第一空冷喷淋单元201与第二空冷喷淋单元202之间以及第二空冷喷淋单元202下方分别设有填料层，以提高换热效率。

该水路系统布局结构简单，易于维护，由于空冷塔200内置于水冷塔100内，因此水路管道长度显著缩短，减小了占用空间。

本实施例提供的空分预冷系统，将空冷塔200与水冷塔100合而为一，一座塔体即能满足空冷塔200与水冷塔100的各自功能，从而明显地减小了该空分预冷系统的占地面积，降低系统建设成本。由于水冷塔100包围在空冷塔200的外部，对空冷塔200整体起到冷却作用，可提高空冷塔200的冷却效率及效果，可省去空冷塔200整塔外部设置保温材料的成本；在高温夏季也减少了太阳照射两座塔体的辐射热量，提高了预冷系统的冷却效率。

进一步优化上述空分预冷系统的结构，上述空冷塔200可以完全内置于水冷塔100中，也可以仅有部分塔段位于该水冷塔100内；如图1，优选地，所述空冷塔200包括空冷集水池段和位于所述空冷集水池段上方的冷却段，所述集水池段位于所述水冷塔100外且位于所述水冷塔100下方，所述冷却段位于所述水冷塔100的塔腔中，即空冷塔200底部的空冷集水池位于水冷塔100外，其它的空冷塔200塔段都位于水冷塔100内，一方面便于空冷集水池的半球形池底的设计和施工，另一方面，利用水冷塔100对空冷塔200的冷却段进行冷却，避免通过水冷塔100底部的低温冷却水对空冷集水池中的循环水进行冷却而影响水冷塔100的冷却效果。

作为本实施例提供的空分预冷系统的优选实施方式，如图1，所述水冷塔100底部为水冷集水池，所述空气入口管300穿过所述水冷集水池后连接在所述空冷塔200上。基于该结构，可通过水冷塔100底部的低温冷却水对位于水冷塔100内的空气入口管300管段进行冷却，也即对压缩空气进行了预冷却，从而可进一步提高空冷塔200的冷却效果，提高空分预冷系统的冷却效率。进一步优选地，所述空气入口管300在所述水冷集水池中蛇形布置，可进一步提高上述预冷却效果。另外，可采用多个空气入口管300沿空冷塔200周向环形布置的方式，各空气入口管300均穿过水冷集水池，从而充分利用水冷集水池中的低温冷却水对空气进行预冷却。

作为本实施例提供的空分预冷系统的优选实施方式，所述水冷塔100下部连接有氮气供管，所述氮气供管套设于所述空气入口管300外，所述空气入口管300伸入至所述水冷塔100的塔腔中并连接在所述空冷塔200上。基于该结构，可通过低温氮气对部分的空气入口管300管段进行冷却，也即对压缩空气进行了预冷却，从而可进一步提高空冷塔200的冷却效果，提高空分预冷系统的冷却效率。同样地，可以采用多个空气入口管300与多个氮气供管一一对应套设的结构，充分地利用低温氮气对空气进行预冷却，而且，由于水冷塔100内的水冷腔是环形结构，因此设置多个氮气供管且沿水冷塔100周向环形布置有利于提高水冷塔100内的冷却效率。

进一步优化上述空分预冷系统的结构，如图1，所述水冷塔100内布置有水冷喷淋单元101，所述水冷喷淋单元101包括至少一层水冷喷淋层，每层所述水冷喷淋层包括环绕所述空冷塔200布置的多个水冷喷头。上述水冷喷淋层的层数根据实际的低温冷却水制取要求进行确定，水冷喷头的数量可根据水冷塔100的直径大小等因素进行选择；在其中一个实施例中，可以设置上下两层水冷喷淋层，且两层水冷喷淋层的各水冷喷头错位布置，在保证喷淋覆盖范围及喷淋量等需求下，避免同层水冷喷淋层内布置的水冷喷头数量过多而导致喷淋层重量过重以及喷淋管等振动较大。进一步优选地，每层所述水冷喷淋层还包括多个喷淋管，每一所述喷淋管的两端分别固定在所述水冷塔100内壁上以及相邻的所述空冷塔200外壁上，可以保证喷淋管的布置结构稳定性和工作可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空分预冷系统，包括空冷塔和水冷塔，所述空冷塔下部连接有空气入口管且顶部设有空气出口，其特征在于：所述空冷塔有至少部分塔段位于所述水冷塔的塔腔中，

所述水冷塔内布置有水冷喷淋单元，所述水冷喷淋单元包括至少一层水冷喷淋层，每层所述水冷喷淋层包括环绕所述空冷塔布置的多个水冷喷头；

所述水冷塔底部为水冷集水池，所述空气入口管穿过所述水冷集水池后连接在所述空冷塔上；和/或，所述水冷塔下部连接有氮气供管，所述氮气供管套设于所述空气入口管外，所述空气入口管伸入至所述水冷塔的塔腔中并连接在所述空冷塔上。

2.如权利要求1所述的空分预冷系统，其特征在于：所述空冷塔包括空冷集水池段和位于所述空冷集水池段上方的冷却段，所述集水池段位于所述水冷塔外且位于所述水冷塔下方，所述冷却段位于所述水冷塔的塔腔中。

3.如权利要求1所述的空分预冷系统，其特征在于：所述空气入口管在所述水冷集水池中蛇形布置。

4.如权利要求1所述的空分预冷系统，其特征在于：每层所述水冷喷淋层还包括多个喷淋管，每一所述喷淋管的两端分别固定在所述水冷塔内壁上以及相邻的所述空冷塔外壁上。

5.如权利要求1所述的空分预冷系统，其特征在于：所述水冷塔内布置有水冷喷淋单元，所述水冷喷淋单元连接有循环水给水管；所述空冷塔内布置有第一空冷喷淋单元且底部连接有回水管路，所述回水管路连接至循环水处理中心，所述第一空冷喷淋单元通过冷水供应管路与所述水冷塔底部的冷水出口连通，于所述冷水供应管路上设有冷水机组。

6.如权利要求5所述的空分预冷系统，其特征在于：所述空冷塔内还布置有第二空冷喷淋单元，所述第二空冷喷淋单元位于所述第一空冷喷淋单元下方，所述第二空冷喷淋单元连接有循环水给水管。

7.如权利要求6所述的空分预冷系统，其特征在于：于所述第一空冷喷淋单元与所述第二空冷喷淋单元之间以及所述第二空冷喷淋单元下方分别设有填料层。

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