CN112880304B - 空气预冷装置和空分系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空分技术领域，公开了一种空气预冷装置和空分系统，所述空气预冷装置包括热交换单元(1)和液体供应单元(2)及连接所述热交换单元(1)和所述液体供应单元(2)的净化单元(3)，所述净化单元(3)包括具有容纳腔以容纳液体的箱体(31)和没入所述液体中以将所述液体中的第一分子打散为具有还原性的第二分子并能够收集所述第二分子还原出来的离子状态的金属离子的除垢杀菌设备(32)。本发明的空气预冷装置极大的降低了结垢的问题，提高了该空气预冷装置的运行稳定性，并且减少了该空气预冷装置的生产运行成本。

Description

空气预冷装置和空分系统
技术领域
本发明涉及空分技术领域，具体地涉及一种空气预冷装置和空分系统。
背景技术
空分系统是煤化工项目、石油化工项目中必不可少的系统，空分系统为主工艺装置提供仪表风、工厂风、氧气、保安氮气等，空分系统的稳定运行能够直接影响其他所有装置的稳定生产。
空气经压缩后进行分离之前的温度比较高，所以需要进入预冷系统进行处理，目前，空分系统的预冷部分采用的循环水为经用药剂清洁处理的循环水。这种循环水中的钙镁离子较多，循环水在经制冷机降温后，会有部分盐份析出，该盐份会结晶在制冷机中的换热器列管和空冷塔的喷淋管孔洞等处，造成空冷塔换热效果差，出口空气温度升高，影响后系统运行的稳定。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的循环水中金属离子多，容易结垢的问题，提供一种空气预冷装置和空分系统，该空气预冷装置能够有效解决空气预冷装置中的结垢问题，提高了该空气预冷装置的运行稳定性，减少该空气预冷装置的生产运行成本。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种空气预冷装置，所述空气预冷装置包括热交换单元和液体供应单元及连接所述热交换单元和所述液体供应单元的净化单元，所述净化单元包括具有容纳腔以容纳液体的箱体和没入所述液体中以将所述液体中的第一分子打散为具有还原性的第二分子并能够收集所述第二分子还原出来的离子状态的金属离子的除垢杀菌设备。通过上述技术方案，通过在箱体中的液体中设置除垢杀菌设备将所述液体中的第一分子打散为具有还原性的第二分子并收集所述第二分子还原出来的离子状态的金属离子的方式去清洁，代替了传统的投放化学药剂清洁液体的方式，由于被第二分子还原出来的离子态的金属离子被收集，本发明的空气预冷装置中的液体中金属离子含量低，从而极大的降低了空气预冷装置中的液体经制冷后含金属离子的盐分析出结垢的问题，提高了该空气预冷装置的运行稳定性，并且减少了该空气预冷装置的生产运行成本。
进一步的，所述除垢杀菌设备采用变频高频除垢仪。
进一步的，所述箱体包括本体和设置在所述本体下方的漏斗结构，所述漏斗结构的下端形成箱体箱体第二出口。
进一步的，所述液体供应单元包括从所述热交换单元的排水口流向所述热交换单元的进水口以使所述液体在闭式循环流路中循环流通的回收流路。
进一步的，所述热交换单元包括连接在所述闭式循环流路中的第一热交换模块；所述第一热交换模块包括液冷塔，所述液冷塔包括形成在所述液冷塔的壳体上的液冷塔第一进口、液冷塔第二进口、液冷塔第一出口和液冷塔第二出口，其中，所述液冷塔第一出口连通外部环境，所述液冷塔第二进口连通向所述液冷塔提供第一处理气的第一气源，所述液冷塔第一进口和所述液冷塔第二出口处于所述闭式循环流路中，所述液冷塔第二进口位于所述液冷塔第一进口的下方。
进一步的，所述热交换单元包括和所述第一热交换模块串联在所述闭式循环流路中的第二热交换模块，所述第二热交换模块包括空冷塔，所述空冷塔包括形成在所述空冷塔的壳体上的空冷塔第一进口、所述空冷塔第一进口和所述液冷塔第二出口连通形成连接在所述闭式循环流路中的第一支流路。
进一步的，所述空冷塔包括形成在所述空冷塔的壳体上并位于所述空冷塔第一进口上方的空冷塔第二进口，所述液冷塔第二出口、所述空冷塔第二进口连通形成与所述第一支流路并联在所述闭式循环流路中的第二支流路。
进一步的，所述第二支流路中设置有制冷单元
进一步的，所述空气预冷装置包括设置在所述第一热交换模块和所述净化单元之间以将所述液体泵送至所述第一热交换模块的第一液体泵，和或，设置在所述第一热交换模块和所述第二热交换模块之间以将从所述第一热交换模块排出的所述液体泵送所述第二热交换模块的第二液体泵。
进一步的，所述液体供应单元包括向所述净化单元中补充所述液体的补充流路。
本发明第二方面提供一种空分系统，所述空分系统包括以上所述的空气预冷装置。
附图说明
图1是本发明一种具体实施方式的空气预冷装置的结构示意图。
附图标记说明
热交换单元1；第一热交换模块11；液冷塔111；液冷塔第一进口1111；液冷塔第二进口1112；液冷塔第一出口1113；液冷塔第二出口1114；第二热交换模块12；空冷塔121；空冷塔第一进口1211；空冷塔第二进口1212；空冷塔第一出口1213；空冷塔第二出口1214；空冷塔第三进口1215；第一支流路122；第二支流路123；制冷单元124；液体供应单元2；补充流路21；净化单元3；箱体31；箱体第一进口311；箱体第一出口312；箱体第二进口313；箱体第二出口314；漏斗结构315；除垢杀菌设备32；回收再利用单元4；回收流路41；第一液体泵5；第二液体泵6。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。在本发明中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外；仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本发明一方面提供一种空气预冷装置，所述空气预冷装置包括热交换单元1和液体供应单元2及连接所述热交换单元1和所述液体供应单元2的净化单元3，所述净化单元3包括具有容纳腔以容纳液体的箱体31和没入所述液体中以将所述液体中的第一分子打散为具有还原性的第二分子并能够收集所述第二分子还原出来的离子状态的金属离子的除垢杀菌设备32。通过上述技术方案，通过在箱体31中的液体中设置除垢杀菌设备32将所述液体中的第一分子打散为具有还原性的第二分子并收集所述第二分子还原出来的离子状态的金属离子的方式去除垢，代替了传统的投放化学药剂清洁该液体的方式，本发明的空气预冷装置中的循环水中金属离子含量低，从而极大的降低了空气预冷装置中的液体经制冷后含金属离子的盐分析出结垢的问题，提高了该空气预冷装置的运行稳定性，并且减少了该空气预冷装置的生产运行成本。其中，根据箱体31的大小，在箱体31中可放置一个或多个除垢杀菌设备32以满足除垢需求。
优选地，所述除垢杀菌设备32采用变频高频除垢仪。采用变频高频除垢仪，利用高频、变频的方式将大分子打散，使之成为由5个或更少分子组成的小分子团，由于小分子团具有很强的还原特性，可以渗透进设备管道的污垢及铁锈层，逐步将其中的金属离子还原成离子状态，污垢被溶解后所产生的离子态金属离子随着空气预冷装置中的液体流动，并被变频高频除垢仪上设置的收集器收集，形成化合物结晶，通过人工将收集到的结晶从收集器上清除，从而将系统中成垢的最主要因素从液体中去除，同时起到杀菌作用。其中，液体优选使用容易的得到的清洁水。其中，收集器采用电极负极。
优选地，所述箱体31包括本体和设置在所述本体下方的漏斗结构315，通过设置漏斗结构315可以收集箱体31中的沉淀，进一步净化去往热交换单元1的液体，所述漏斗结构315的下端形成箱体31箱体第二出口314，通过设置箱体第二出口314可以将漏斗结构315中的污物定期清除，进一步的保证空气预冷装置中的液体清洁。
优选地，所述液体供应单元2包括从所述热交换单元1的排水口流向所述热交换单元1的进水口以使所述液体在闭式循环流路中循环流通的回收流路41。通过设置回收流路41可以实现节能减排。
优选地，所述热交换单元1包括连接在所述闭式循环流路中的第一热交换模块11；所述第一热交换模块11包括液冷塔111，所述液冷塔111包括形成在所述液冷塔111的壳体上的液冷塔第一进口1111、液冷塔第二进口1112、液冷塔第一出口1113和液冷塔第二出口1114，其中，所述液冷塔第一出口1113连通外部环境，以将处理过过的第一处理气排出液冷塔111，所述液冷塔第二进口1112连通向所述液冷塔111提供第一处理气的第一气源，这样第一处理气可以根据需要连续不断的输入到液冷塔111，所述液冷塔第一进口1111和所述液冷塔第二出口1114处于所述闭式循环流路中，所述液冷塔第二进口1112位于所述液冷塔第一进口1111的下方。由于第一处理气密度低于用于处理该第一处理气的液体的密度，这样设置，能够提高对第一处理气的处理能力。
一种实施例中，第一处理气为污氮气，空气预冷装置中采用的冷却用的液体为从箱体31中排出的清洁过的冷却水，液冷塔111采用水冷塔，污氮气在液冷塔111被冷却水处理后进行清洁排放。
优选地，所述热交换单元1包括和所述第一热交换模块11串联在所述闭式循环流路中的第二热交换模块12，所述第二热交换模块12包括空冷塔121，所述空冷塔121包括形成在所述空冷塔121的壳体上的空冷塔第一进口1211，所述空冷塔第一进口1211和所述液冷塔第二出口1114连通形成连接在所述闭式循环流路中的第一支流路122。如图1所示的实施例中，第二热交换模块12用于处理从压缩机输送来的压缩空气，该压缩空气由于经过压缩后具有较高的温度，需要冷却才能进入后系统，通过设置第一支流路122，可以对该压缩空气进行初步的降温。
优选地，所述空冷塔121包括形成在所述空冷塔121的壳体上并位于所述空冷塔第一进口1211上方的空冷塔第二进口1212，所述液冷塔第二出口1114、所述空冷塔第二进口1212连通形成与所述第一支流路122并联在所述闭式循环流路中的第二支流路123。通过设置第二支流路123，可以对初步降温的压缩空气再次进行降温，从而使得压缩空气的温度经过两级降温达到符合要求的温度。
优选地，所述第二支流路123中设置有制冷单元124。通过设置制冷单元124，将通过空冷塔第二进口1212输入液冷塔111中的液体温度进一步的降低，从而更进一步的对压缩空气进行热交换，以确保通往后系统的空气满足要求。
优选地，所述空气预冷装置包括设置在所述第一热交换模块11和所述净化单元3之间以将所述液体泵送至所述第一热交换模块11的第一液体泵5。通过设置第一液体泵5，可以将箱体31中的液体泵送至液冷塔111中，这样，箱体31和液冷塔111可放置在同一地平面也能够保证将液体从箱体31中输送至液冷塔111内。
优选地，所述空气预冷装置包括设置在所述第一热交换模块11和所述第二热交换模块12之间以将从所述第一热交换模块11排出的所述液体泵送所述第二热交换模块12的第二液体泵6。通过设置第二液体泵6，可以使得液冷塔111和空冷塔121放置在同一地平面上时能够将液体从液冷塔111的底部输送至液冷塔111内的任意位置。
优选地，所述液体供应单元2包括向所述净化单元3中补充所述液体的补充流路21。由于在液冷塔111和空冷塔121中，尤其是在空冷塔121中，液体会被加热气化随空气一同从空冷塔第一出口1213中排出，所以，空气预冷装置中用于参与热交换的液体要有损耗。通过设置补充流路21，可以保证空气预冷装置中用于参与热交换的液体量时刻能够满足要求。
为了跟进一步的说明本发明，下面就一种实施例的空气预冷装置的工作过程做简要说明。
一种空气预冷装置，其中，用于热交换的液体采用水，通过液体供应单元2中的补充流路21从箱体第一进口311向箱体31注入新鲜水，新鲜水从箱体31下部的箱体第一出口312补充至为水冷塔的液冷塔111中上部与从精馏塔来的低温污氮气进行换热，换热后的水落入液冷塔111底部，可以降温的第一液体泵5将水冷塔底部降温后的水分成两路，一路经第一支流路122经空冷塔第一进口1211送至空冷塔121的中部与压缩后的高温空气进行换热，另一路通过第二支流路123送至制冷单元124进行进一步降温，降温后送至空冷塔121的顶部，与压缩后的空气进行换热，换热后的空气通过空冷塔第一出口1213进入后系统，换热后的水经空冷塔第二出口1214经回收再利用单元4中的回收流路41回到箱体31中，再次经第一液体泵5送出，重复上述流程。在液冷塔111运行过程，因污氮气为干燥性气体，在液冷塔111的换热过程中既传热又传质，一部分水不断蒸发、扩散到污氮中去，水中的离子不断被浓缩，而除垢杀菌设备32在运行过程中，利用高频、变频的方式将大分子水打散，使之成为由5个或更少水分子组成的小分子团水，小分子团的水渗透进设备管道的水垢及铁锈层，逐步将其中的金属离子还原成离子状态，其中的金属离子包括Ca2+、Mg2+，水垢被溶解后所产生的游离态的金属离子随着系统的循环水流动，并被除垢杀菌设备32中设置的除垢用的电极负极所吸附后形成钙、镁的结晶盐，然后通过人工将该结晶盐从该电机负极上清除，从而将空气预冷装置中成垢的最主要因素的Ca2+、Mg2+从新鲜水中去除，降低结垢程度，同时起到了杀菌作用。
本发明第二方面公开一种空分系统，所述空分系统包括以上所述的空气预冷装置。所述空分系统包含所述热交换单元1所具有的技术优势，在此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种空气预冷装置，其特征在于，所述空气预冷装置包括热交换单元(1)和液体供应单元(2)及连接所述热交换单元(1)和所述液体供应单元(2)的净化单元(3)，所述净化单元(3)包括具有容纳腔以容纳液体的箱体(31)和没入所述液体中以将所述液体中的第一分子打散为具有还原性的第二分子并能够收集所述第二分子还原出来的离子状态的金属离子的除垢杀菌设备(32)；
所述液体供应单元(2)包括从所述热交换单元(1)的排水口流向所述热交换单元(1)的进水口以使所述液体在闭式循环流路中循环流通的回收流路(41)；
所述热交换单元(1)包括连接在所述闭式循环流路中的第一热交换模块(11)；所述第一热交换模块(11)包括液冷塔(111)，所述液冷塔(111)包括形成在所述液冷塔(111)的壳体上的液冷塔第一进口(1111)、液冷塔第二进口(1112)、液冷塔第一出口(1113)和液冷塔第二出口(1114)，其中，所述液冷塔第一出口(1113)连通外部环境，所述液冷塔第二进口(1112)连通向所述液冷塔(111)提供第一处理气的第一气源，所述液冷塔第一进口(1111)和所述液冷塔第二出口(1114)处于所述闭式循环流路中，所述液冷塔第二进口(1112)位于所述液冷塔第一进口(1111)的下方；
所述热交换单元(1)包括和所述第一热交换模块(11)串联在所述闭式循环流路中的第二热交换模块(12)，所述第二热交换模块(12)包括空冷塔(121)，所述空冷塔(121)包括形成在所述空冷塔(121)的壳体上的空冷塔第一进口(1211)、所述空冷塔第一进口(1211)和所述液冷塔第二出口(1114)连通形成连接在所述闭式循环流路中的第一支流路(122)；
所述空冷塔(121)包括形成在所述空冷塔(121)的壳体上并位于所述空冷塔第一进口(1211)上方的空冷塔第二进口(1212)，所述液冷塔第二出口(1114)、所述空冷塔第二进口(1212)连通形成与所述第一支流路(122) 并联在所述闭式循环流路中的第二支流路(123)。
2.根据权利要求1所述的空气预冷装置，其特征在于，所述除垢杀菌设备(32)采用变频高频除垢仪。
3.根据权利要求1所述的空气预冷装置，其特征在于，所述箱体(31)包括本体和设置在所述本体下方的漏斗结构(315)，所述漏斗结构(315)的下端形成箱体(31)箱体第二出口(314)。
4.根据权利要求1所述的空气预冷装置，其特征在于，所述第二支流路(123)中设置有制冷单元(124) 。
5.根据权利要求1所述的空气预冷装置，其特征在于，所述空气预冷装置包括设置在所述第一热交换模块(11)和所述净化单元(3)之间以将所述液体泵送至所述第一热交换模块(11)的第一液体泵(5)，和或，设置在所述第一热交换模块(11)和所述第二热交换模块(12)之间以将从所述第一热交换模块(11)排出的所述液体泵送所述第二热交换模块(12)的第二液体泵(6)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的空气预冷装置，其特征在于，所述液体供应单元(2)包括向所述净化单元(3)中补充所述液体的补充流路(21)。
7.一种空分系统，所述空分系统包括根据权利要求1-6中任意一项所述的空气预冷装置。
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