CN113932627A - 空气冷却塔的循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及深冷空分工艺领域,公开了一种空气冷却塔的循环系统,包括空气冷却塔、凉水塔、储水罐、水冷却塔和冷冻机组;空气冷却塔设有将空气冷却塔分隔为连通的冷冻水循环腔体和常温水循环腔体的冷冻水收集器;其中,冷冻水循环腔体包括冷冻水分布器和冷冻水收集管路,冷冻水收集管路分别与冷冻水收集器和储水罐连通,储水罐、水冷却塔、冷冻机组和冷冻水分布器依次连通;常温水循环腔体内设有常温水分布器和常温水出水口,常温水出水口、凉水塔和常温水分布器依次连通。本发明解决了常规的空气冷却塔的冷冻水水质低、换热能力差、冷水管路堵塞的风险高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及深冷空分工艺领域,具体地涉及一种空气冷却塔的循环系统。
背景技术
在深冷空分工艺中,冷冻水水质对整个系统起着至关重要的作用。因深冷空分工艺中的冷冻水直接参与空气的换热,不是属于设备介质换热。冷冻水水质的好坏直接影响换热效果,换热效果不好对后续工艺的影响也会很严重:分子筛带水、分子筛吸附能力降低、堵塞主换热器通道、碳氢化合物含量超标等,最严重后果会造成空分主冷箱爆炸。
常规的空气冷却塔的冷冻水与常温的循环水混合以后一并进入凉水塔再由凉水塔进入水冷却塔经由冷冻机组后参与后续冷冻水的降温作业,冷冻水的温度通常要求在8-10℃,该温度导致水中的钙镁离子容易析出,而造成管路及冷冻水分散装置的堵塞,而常温的循环水温度较高一般不会出现上述现象,且冷冻水同常温水一并进行循环不仅在循环中增加了冷冻水管路中析出钙镁离子的堆积,同时也增加了尘埃及其他杂质混入导致冷水管路堵塞的风险。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的由于常规的空气冷却塔的冷冻水与常温的循环一并进行循环,增加了冷冻水管路中析出钙镁离子的在冷冻水管路中堆积的风险,导致空气冷却塔的冷冻水水质低、换热能力差、冷水管路堵塞的风险高的技术问题。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种空气冷却塔的循环系统。
所述循环系统包括空气冷却塔、凉水塔、储水罐、水冷却塔和冷冻机组;所述空气冷却塔的中部设有冷冻水收集器,所述冷冻水收集器将所述空气冷却塔分隔为连通的冷冻水循环腔体和常温水循环腔体;所述空气冷却塔的空气出口设置在所述冷冻水循环腔体的顶部,所述空气冷却塔的空气入口设置在所述常温循环腔体的中下部;其中,
所述冷冻水循环腔体的上部和下部分别设有冷冻水分布器和冷冻水收集管路,所述冷冻水收集管路一端与所述冷冻水收集器的出水口连接,另一端与所述储水罐连通,所述储水罐连通所述水冷却塔,所述水冷却塔连通所述冷冻机组,并通过冷冻水输入管路与所述冷冻水分布器连通;
所述常温水循环腔体内的上部和下部分别设有常温水分布器和常温水出水口,所述常温水出水口通过常温水出水管路与所述凉水塔连接,所述凉水塔通过常温水输入管路与所述常温水分布器连通。
本发明提供一种空气冷却塔的循环系统,该循环系统通过在空气冷却塔中部常温水分布器上方增加一个冷冻水水收集器,将收集后的冷冻水由管道引至空气冷却塔外部,同时在空气冷却塔外部增加一储水罐,将储水罐回收后的冷冻水送至水冷却塔,将冷却塔的水路形成闭路循环。以此,将空气冷却塔的上部冷冻水改为闭路循环,不与常温的循环水进行混合返回凉水塔,将冷冻水中的钙镁离子含量降到最低,确保后续工艺长期运行稳定。从而解决了由于常规的空气冷却塔的冷冻水与常温的循环一并进行循环,增加了冷冻水管路中析出钙镁离子的在冷冻水管路中堆积的风险,导致空气冷却塔的冷冻水水质低、换热能力差、冷水管路堵塞的风险高的技术问题。
优选地,所述凉水塔与所述水冷却塔连通,所述凉水塔和所述水冷却塔的连通管路上设有水冷却塔补水阀。
优选地,所述水冷却塔中设水冷却塔液位计。
优选地,所述水冷却塔液位计与所述水冷却塔补水阀关联设置。
优选地,所述储水罐的顶部设有储水罐排气阀,所述储水罐的出口端部设有储水罐出口调节阀。
优选地,所述空气冷却塔内设有空气冷却塔液位计。
优选地,所述空气冷却塔液位计与所述储水罐出口调节阀关联设置。
优选地,连通所述水冷却塔与所述冷冻机组的管路上设有泵送组件和过滤装置,所述泵送组件包括控制阀和水泵,所述过滤组件设置在所述水泵的上游。
优选地,连通所述凉水塔与所述常温水分布器的所述常温水输入管路上设有泵送组件和过滤装置,所述泵送组件包括控制阀和水泵,所述过滤组件设置在所述水泵的上游。
优选地,所述冷冻水输入管路上设有冷冻水流量调节阀和冷冻水计量器;所述常温水输入管路上设有常温水流量调节阀和常温水计量器。
附图说明
图1是本发明空气冷却塔的循环系统的具体实施例的结构示意图。
附图标记说明
0、冷冻机组;1、空气冷却塔;101、空气出口;102、空气入口;2、凉水塔;3、储水罐;4、水冷却塔;5、冷冻水收集器;6、冷冻水分布器;7、冷冻水收集管路;8、冷冻水输入管路;9、常温水分布器;10、常温水出水口;11、常温水出水管路;12、常温水输入管路;13、水冷却塔补水阀;14、水冷却塔液位计;15、储水罐排气阀;16、储水罐出口调节阀;17、空气冷却塔液位计;18、冷冻水流量调节阀;19、冷冻水计量器;20、常温水流量调节阀;21、常温水计量器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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的实施例,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他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明中,术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”和“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。
并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
另外,术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示,本发明提供了一种空气冷却塔的循环系统,该循环系统包括空气冷却塔1、凉水塔2、储水罐3、水冷却塔4和冷冻机组0,其中,空气冷却塔1的中部设有冷冻水收集器5,冷冻水收集器5将空气冷却塔1的分隔为连通的冷冻水循环腔体和常温水循环腔体,空气冷却塔1的空气出口101设置在冷冻水循环腔体的顶部,空气冷却塔1的空气入口102设置在常温循环腔体的中下部;其中,冷冻水循环腔体的上部和下部分别设有的冷冻水分布器6和冷冻水收集管路7,该冷冻水收集管路7的一端与冷冻水收集器5的出水口连接,另一端与储水罐3连通,储水罐3连通水冷却塔4,水冷却塔4连通冷冻机组0,并通过冷冻水输入管路8与冷冻水分布器6连通;常温水循环腔体内的上部和下部分别设有常温水分布器9和常温水出水口10,该常温水出水口10通过常温水出水管路11与凉水塔2连接,凉水塔2通过常温水输入管路12与常温水分布器9连通。
本发明提供一种空气冷却塔的循环系统,该循环系统通过在空气冷却塔中部常温水分布器上方增加一个冷冻水水收集器,将收集后的冷冻水由管道引至空气冷却塔外部,同时在空气冷却塔外部增加一储水罐,将储水罐回收后的冷冻水送至水冷却塔,将冷却塔的水路形成闭路循环。以此,将空气冷却塔的上部冷冻水改为闭路循环,不与常温的循环水进行混合返回凉水塔,将冷冻水中的钙镁离子含量降到最低,确保后续工艺长期运行稳定。从而解决了由于常规的空气冷却塔的冷冻水与常温的循环一并进行循环,增加了冷冻水管路中析出钙镁离子的在冷冻水管路中堆积的风险,导致空气冷却塔的冷冻水水质低、换热能力差、冷水管路堵塞的风险高的技术问题。
在实际的操作过程中,气体经由空气冷却塔1的空气入口102进入到常温水循环腔体中,并沿空气冷却塔1的塔体经由常温水循环腔体向冷冻水循环腔体移动,气体在常温水循环腔体中与自常温水分布器9中喷洒的常温水(30℃左右)进行换热后,经由冷冻水收集器5的分隔连通结构进入到冷冻水循环腔体中,并与自冷冻水分布器6中喷洒出的冷冻水(8-10℃)进行换热后,自空气冷却塔1的空气出口101流出。此时,经过换热后的冷冻水被冷冻水收集器5采集后经由冷冻水收集管路7进入储水罐3进行存储,并经由储水罐3进入水冷却塔4进行新一轮的降温(降温至20-30℃),随后在冷冻机组0的二次降温处理下冷冻水温度将至8-10℃,从而通过冷冻水输入管路8回流至冷冻水分布器6中,进行新一轮的冷冻水的喷洒降温循环。同时,换热后的常温水经由常温水出水口10和常温水出水管路11流入凉水塔2中进行降温后,自常温水输入管路12再一次回流至常温水分布器9进行新一轮的常温水的喷洒降温循环。
在本发明可选的实施例中,凉水塔2与水冷却塔4连通,凉水塔2和水冷却塔4的连通管路上设有水冷却塔补水阀13,当水冷却塔4中的水在循环中耗损而低于预设的水位值时,可通过打开水冷却塔补水阀13,自凉水塔2向水冷却塔4中进行水的补给,直至水冷却塔4中的水位值达到预设的水位值,以确保水冷却塔4的正常的作业。
在本发明进一步可选的实施例中,为了方便对水冷却塔4的水位进行检测,确保其位于可进行正常作业的液位高度值的范围内,水冷却塔4中设有水冷却塔液位计14,监管人员可通过对水冷却塔液位计14的数值的监控来确保水冷却塔4的水位处于预设的高度值范围内。为了确保可以及时的对水冷却塔4中的水进行补给,同时提高空气冷却塔的循环系统的自动化程度,在本发明进一步可选的实施例中,水冷却塔液位计14与水冷却塔补水阀13关联设置。当水冷却塔液位计14监测的水位低于预设值时,水冷却塔液位计14向水冷却塔补水阀13发出启动指令以进行水冷却塔4中的水的补给,当水冷却塔液位计14监测到水位回归预设高度时,水冷却塔液位计14通过向水冷却塔补水阀13发出关闭指令,进而结束对水冷却塔4中的水的补给。从而达到水冷却塔4水位监控及自动的水的补给的效果,以确保水冷却塔4的正常作业。其中,水冷却塔液位计14向水冷却塔补水阀13发出指令可以是通过中控单元,也可是在水冷却塔液位计14设有可供水冷却塔补水阀13接收远传信号。
在本发明可选的实施例中,储水罐3的顶部设有储水罐排气阀15,储水罐排气阀15的设置可将储水罐3以及管道中多余的气体排出,以确保水在管路中正常的流动。储水罐3的出口端部设有储水罐出口调节阀16,可以对储水罐3进入到水冷却塔4中的冷冻水的流量及体量进行控制。在本发明进一步可选的实施例中,储水罐3与凉水塔2连通,可将储水罐3中多余的水通过管道输送至凉水塔2中,同时可以通过凉水塔2向储水罐3中补给水,优选地通过凉水塔2向水冷却塔4中补给水而不是通过其向储水罐3中补给水,储水罐3的主要功能在于接收自冷冻水收集器5收集来的换热后的冷冻水。
在本发明进一步可选的实施例中,空气冷却塔1内设有空气冷却塔液位计17以对空气冷却塔1中的水位高度进行监测,当空气冷却塔液位计17监测到空气冷却塔1中的水位低于预设值时,可通过调节储水罐出口调节阀16来减少自储水罐3流入水冷却塔4的冷冻水,从而使空气冷却塔1中换热后的冷冻水可以存蓄,进而提高空气冷却塔1中水位的高度,从而将空气冷却塔1中的水位保持在预设范围内。为了确保可以及时的对空气冷却塔1中的水进行补给,同时提高空气冷却塔的循环系统的自动化程度,在本发明进一步可选的实施例中空气冷却塔液位计17与储水罐出口调节阀16关联设置。
当空气冷却塔液位计17监测的水位低于预设值时,空气冷却塔液位计17向发出流量调小的指令以进行空气冷却塔1中的水的补给,当空气冷却塔液位计17监测到水位回归预设高度时,空气冷却塔液位计17通过向储水罐出口调节阀16发出流量调大指令,进而结束对空气冷却塔1中的水的补给。从而达到空气冷却塔1水位监控及自动的水的补给的效果,以确保空气冷却塔1的正常作业。其中,空气冷却塔液位计17向储水罐出口调节阀16发出指令可以是通过中控单元,也可是在空气冷却塔液位计17上设有可供储水罐出口调节阀16接收的远传信号。空气冷却塔液位计17始终保持一个稳定液位,防止液位计液位低时气体进入储水罐。储水罐出口阀门采用启动薄膜调节阀,数据以空气冷却塔液位计17作为控制,操作方式为自动控制。
在本发明可选的实施例中,为了提高循环的效率,同时降低冷冻水在循环过程中因钙镁等离子的析出而导致管路的堵塞,优选地,在连通水冷却塔4和冷冻机组0的管路上设有泵送组件和过滤装置,泵送组件包括控制阀和水泵,进一步优选地,过滤组件设置在水泵的上游,从而降低水泵中水垢的集聚。同理,在本发明可选的实施例中,在连通凉水塔2和常温水分布器9的常温水输入管路12上设有泵送组件和过滤装置,泵送组件包括控制阀和水泵,提高循环的效率,同时降低冷冻水在循环过程中因钙镁等离子的析出而导致管路的堵塞,进一步优选地,过滤组件设置在水泵的上游,从而降低水泵中水垢的集聚。
在本发明可选的实施例中,为了进一步对空气冷却塔的循环系统中的冷冻水和常温水量进行控制,方便根据实际的作业需求进行调整,冷冻水输入管路8上设有冷冻水流量调节阀18和冷冻水计量器19,常温水输入管路12上设有常温水流量调节阀20和常温水计量器21。
常规的空气冷却塔上部的冷冻水经过直接回收后不用返回凉水塔。因空气中含有部分灰尘、钙镁离子,循环水补水又为水库用水,水中杂质较多,钙镁离子等杂质含量在一段时间内会有一个高值,处理不及时水中钙镁离子会带入冷却塔内,冷却塔的循环水经水泵加压后经RU冷冻机组降温后进入空气冷却塔。
在冷冻机组的换热器中钙镁离子会以固态析出,容易堵塞冷冻机组的换热器,剩余水中的钙镁离子在空气冷却塔和高温空气换热时极易堵塞喷淋口。
本发明提供的空气冷却塔的循环系统的经过回收的冷冻水,解决了冷冻水在循环过程中杂质、钙镁离子等集聚的问题,稳定了安全生产的长周期运行,同时也解决了后续因水质造成的安全问题。
同时,上述循环系统在现有的系统上进行改造,改造费用远低于深冷空分的一次开停车费用,有利于降低生产和维护成本。同时,后期维护简单,备品备件费用低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述循环系统包括空气冷却塔(1)、凉水塔(2)、储水罐(3)、水冷却塔(4)和冷冻机组(0);所述空气冷却塔(1)的中部设有冷冻水收集器(5),所述冷冻水收集器(5)将所述空气冷却塔(1)分隔为连通的冷冻水循环腔体和常温水循环腔体;所述空气冷却塔(1)的空气出口(101)设置在所述冷冻水循环腔体的顶部,所述空气冷却塔(1)的空气入口(102)设置在所述常温循环腔体的中下部;其中,
所述冷冻水循环腔体的上部和下部分别设有冷冻水分布器(6)和冷冻水收集管路(7),所述冷冻水收集管路(7)一端与所述冷冻水收集器(5)的出水口连接,另一端与所述储水罐(3)连通,所述储水罐(3)连通所述水冷却塔(4),所述水冷却塔(4)连通所述冷冻机组(0),并通过冷冻水输入管路(8)与所述冷冻水分布器(6)连通;
所述常温水循环腔体内的上部和下部分别设有常温水分布器(9)和常温水出水口(10),所述常温水出水口(10)通过常温水出水管路(11)与所述凉水塔(2)连接,所述凉水塔(2)通过常温水输入管路(12)与所述常温水分布器(9)连通。
2.根据权利要求1所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述凉水塔(2)与所述水冷却塔(4)连通,所述凉水塔(2)和所述水冷却塔(4)的连通管路上设有水冷却塔补水阀(13)。
3.根据权利要求2所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述水冷却塔(4)中设水冷却塔液位计(14)。
4.根据权利要求3所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述水冷却塔液位计(14)与所述水冷却塔补水阀(13)关联设置。
5.根据权利要求1所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述储水罐(3)的顶部设有储水罐排气阀(15),所述储水罐(3)的出口端部设有储水罐出口调节阀(16)。
6.根据权利要求5所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述空气冷却塔(1)内设有空气冷却塔液位计(17)。
7.根据权利要求6所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述空气冷却塔液位计(17)与所述储水罐出口调节阀(16)关联设置。
8.根据权利要求1所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,连通所述水冷却塔(4)与所述冷冻机组(0)的管路上设有泵送组件和过滤装置,所述泵送组件包括控制阀和水泵,所述过滤组件设置在所述水泵的上游。
9.根据权利要求1所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,连通所述凉水塔(2)与所述常温水分布器(9)的所述常温水输入管路(12)上设有泵送组件和过滤装置,所述泵送组件包括控制阀和水泵,所述过滤组件设置在所述水泵的上游。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的空气冷却塔的循环系统,其特征在于,所述冷冻水输入管路(8)上设有冷冻水流量调节阀(18)和冷冻水计量器(19);所述常温水输入管路(12)上设有常温水流量调节阀(20)和常温水计量器(21)。
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