CN204320055U - 压缩空气集中喷淋冷却干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压缩空气集中喷淋冷却干燥系统，空气冷却塔的顶端出口连接末端复热器入口，末端复热器和空压机的出口连接通过第一阀门连接空气冷却塔下端入口，末端复热器的另一出口连接压缩空气管网，空气冷却塔内下端设置有过滤网，其下端出口通过水位调节阀连接水冷塔，水冷塔通过第二阀门连接水泵，水泵通过第三阀门分别连接下段喷头和冷冻机的入口，冷冻机的出口连接上段喷头的入口。本实用新型空压机出口高温气体直接进入空气冷塔冷却，空压机出口气体阻力降低；同时压缩机能耗也会降低；喷淋冷却是气水直接接触，可以洗涤掉空气中的杂质，使压缩空气更清洁，提高了设备运行效能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压缩空气脱水干燥技术，具体地说是涉及压缩空气集中喷淋冷却干燥系统。
背景技术
在钢铁、纺织等行业中，压缩空气作为一种能源介质被广泛使用，如：用作气动阀门仪表气源、动力气源、冷却气源、吹扫气源等，几乎涉及到生产中的每一个环节。用户不同，对气源干燥度要求不同，但大部分场合均要求气源中不含可见水分，即相对湿度小于60%，完全能满足需求。
目前的压缩空气干燥工艺大都采用吸附或冷冻的方式，也有先通过冷冻机降温后再吸附方式，干燥设施一般布置在各压缩空气供气站，也有各用户点自行设置干燥装置的。吸附器一般设置两个，交替使用。即：一个吸附器在使用过程中，当吸附器内的分子筛吸水达到饱和，不能对压缩空气中的水分继续吸附，此时切换到另一个吸附器继续工作。同时通过旁通管将吸附器后干燥气源引入待处理的吸附器，通过微加热系统，使分子筛上的吸附水返回到充入的压缩空气中，排空，使分子筛再生。由于使分子筛再生的气来自于吸附器后干燥气源。这种干燥方式，最大的缺点是，运行成本过高，仅分子筛再生用气放散一项就占到总供气量的8%。若以某钢厂供气量45000Nm3/h，压力为0.7MPa的压缩空气站为例，每年用于吸附器再生的总气量为3000万M3，按单耗0.115KWh / M3测算，一年的电耗达到230万元，再加上电加热器480kw，年费用280万元，每年还有消耗吸附剂10万元，则该压缩空气站总的运行费用达到520万元（电价按0.67元／kwh计算）。一个年产达1000万吨的钢铁企业，压缩空气消耗达到15万NM3/h，按70%需要干燥处理，则需要干燥处理的空气空气量达到10万NM3/h，则整个钢厂压缩空气干燥处理费用达到1000万元/年。
吸附式压缩空气干燥装置运行费用过高，一直困扰着钢铁企业。通过走访多家钢铁企业，均存在类似问题，不改变工艺无法从根本上节能降耗，降低运行成本。
实用新型内容
本实用新型针对吸附式压缩空气干燥装置能耗大，运行成本过高的问题，设计一种节能型压缩空气集中喷淋冷却干燥装置，对压缩空气进行冷却干燥，降低成本，提高设备运行效能。
本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案是：压缩空气集中喷淋冷却干燥系统，包括空气冷却塔以及空气冷却塔内的上段喷头和下段喷头，所述空气冷却塔的顶端出口连接末端复热器入口，末端复热器和空压机的出口连接通过第一阀门连接空气冷却塔下端入口，末端复热器的另一出口连接压缩空气管网，空气冷却塔内下端设置有过滤网，其下端出口通过水位调节阀连接水冷塔，水冷塔通过第二阀门连接水泵，水泵通过第三阀门分别连接下段喷头和冷冻机的入口，冷冻机的出口连接上段喷头的入口。
所述空气冷却塔的顶端出口压缩空气温度为10℃～32℃。
所述末端复热器加热压缩空气到30℃～38℃后进入管网。
所述上段喷头的入口冷却水的温度为8℃～20℃。
所述下段喷头的入口冷却水的温度为25℃～32℃。
所述空气冷却塔顶设有不锈钢丝网捕雾器。
所述水冷塔顶设有捕雾器和布水器。
本实用新型的优点：空气集中喷淋冷却，可以取消压缩机末级冷却器，空压机出口高温气体直接进入空气冷塔冷却，空压机出口气体阻力降低。原吸附干燥器阻力高达50kPa,而采用节能型压缩空气集中喷淋冷却干燥装置后，阻力可降低到10kPa以内，阻力降低压缩机能耗也会降低，提高了设备运行效能。喷淋冷却是气水直接接触，可以洗涤掉空气中的杂质，使压缩空气更清洁。
附图说明
图1是本实用新型压缩空气集中喷淋冷却干燥系统的示意图。
图中：1.末端复热器，2.空气冷却塔，3.水泵，4.冷冻机，5.上段喷头，6.下段喷头，7.水位调节阀，8.空压机，9.压缩空气管网，10.水冷塔，11.第一阀门，12.第二阀门，13.第三阀门。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。参见图1，压缩空气集中喷淋冷却干燥系统，包括空气冷却塔2以及空气冷却塔2内的上段喷头5和下段喷头6，所述空气冷却塔2的顶端出口连接末端复热器1入口，末端复热器1和空压机8的出口连接通过第一阀门11连接空气冷却塔2下端入口，末端复热器1的另一出口连接压缩空气管网9，空气冷却塔2内下端设置有过滤网，其下端出口通过水位调节阀7连接水冷塔10，水冷塔10通过第二阀门12连接水泵3，水泵3通过第三阀门13分别连接下段喷头6和冷冻机4的入口，冷冻机4的出口连接上段喷头5的入口。所述空气冷却塔2的顶端出口压缩空气温度为10℃～32℃。所述末端复热器1加热压缩空气到30℃～38℃后进入管网。所述上段喷头5的入口冷却水的温度为8℃～20℃。所述下段喷头6的入口冷却水的温度为25℃～32℃。所述空气冷却塔2顶设有不锈钢丝网捕雾器。所述水冷塔10顶设有捕雾器和布水器。
实施例：本实用新型的工作过程如下：将空压机8出口100℃以上的空气直接引入空气冷却塔2，从下往上流动。冷却水从上往下喷淋。气与水逆向流动，通过填料充分接触，上升的压缩空气根据季节被冷却到10℃～32℃，具体为：冬季：10℃～15℃，最佳控制12℃；夏季：25℃～32℃，最佳控制28℃；春秋季：15℃～25℃，最佳控制20℃，再从空气冷却塔2顶部引出，并通过末端复热器1根据季节加热到30℃～38℃后进入管网。压缩空气入管网温度可以通过第一阀门11控制流量大小进行调节。冷却水分上下两段，上段冷却水先进入冷冻机4根据季节降低到8℃～20℃后进入空气冷却塔2上部，通过上段喷头5进行喷淋；空气冷却塔2中部由25℃～32℃常温水直接通过空气冷却塔2的下段喷头6进行喷淋冷却。空气冷却后形成的冷凝水及上下两段喷淋水汇集在空气冷却塔2下部，利用自身的压力，通过水位调节阀7将水压回到冷却循环水系统，经水冷塔10冷却至25℃～32℃后，通过水泵3加压又参与空气冷却塔2的冷却。压缩空气经空气冷却塔2喷淋冷却后，为饱和状态。压缩空气在24℃情况下的含湿量为21g/m3 ,复热后35℃～38℃的空气饱和含湿量可达38 g/m3， 从而可以算出复热后压缩空气的相对湿度55%。这样压缩空气进入管网时，已经是非饱和状态，没有可见水，压缩空气得到了干燥。公知空气湿度随着季节环境温度的变化而变化，空气冷却塔2出口空气温度也同步变化，温度越低，含湿量越小，末端复热器1后的压缩空气相对湿度越小，越不容易析出游离的水。
本实用新型中：末端复热器1用于加热从空气冷却塔2出来的压缩空气，用来减少相对湿度。空气冷却塔2用于水喷淋冷却从下往上的流动的压缩空气。水泵3用于提升水压。冷冻机4用于冷却常温水。空气冷却塔2底部的水位调节阀7用于空气冷却塔2底部水位调节，通过此阀将空气冷却塔2底部收集的冷凝水压回到水冷塔10。
本实用新型与现有的空气分离制氧设备和资源结合可以取得更好的经济效果。外界供水经水泵3（编号WP-1101或WP-1102）增压后，进入空气冷却塔2 (编号AC1101)的中部与透平空压机8送入空气冷却塔2下部的含湿热空气（温度≤105℃)作逆流直接接触，使空气初步冷却。同时，洗涤空气中的灰尘及空气中能溶于水中的NO2、SO2、CL2、HF等对分子筛有毒害作用的物质后，从空气冷却塔2底经V1161、V1162、V1163、V1165阀自动排出本系统外。空气上升到塔的上段，与来自水冷塔10 (编号WC1101)并经过冷水机组进一步降温的冷冻水（6℃～15℃）作进一步的热质交换。空气被冷却到17℃出空气冷却塔2，进末端复热器1。外界供水(水温25℃～32℃)，经布水器从水冷塔10的上部流入,在水冷塔10内被空气分离设备带来的剩余低温氮气冷却后,水温降至15℃～21℃,从空气冷却塔2的下部流出,通过水泵3（编号WP1103或WP1104）增压，进一步经冷冻机4冷却到6℃～15℃，送入空气冷却塔2的上段。这路低温水与空气进行热质交换后，直接流入空气冷却塔2的下段。
空气冷却塔2为填料型冷却塔，为了防止空气出空气冷却塔2时将雾状游离水带入后续系统，空气冷却塔2顶设有不锈钢丝网捕雾器。空气冷却塔2中部为填料段，共分上、下两段。空气冷却塔2的上段（即冷段）装有直径50mm，高50mm，壁厚1.5mm的增强型聚丙烯环，空气冷却塔2的下段填料分两层装，底部装有1米高的直径100mm，高100mm，壁厚1.0 mm的不锈钢环，接着填装的是3米高直径100mm，高100mm，壁厚2.6mm的增强型聚丙烯环。在空气冷却塔2内上部和中部进水位置分别设有布水器。正常运行时，一路低温水通过上段喷头5（上部布水器）均匀地喷淋在上段填料顶部,顺填料空隙流到下段填料；另一路常温水在空气冷却塔2中部通过下段喷头6（下部布水器）均匀地喷淋在下段填料的顶部，然后两股水汇合后一起经下段填料空隙流到空气冷却塔2底，再排到空气冷却塔2外。来自空压机8的高温空气（温度≤105℃）由空气冷却塔2下部进入空气冷却塔2内后逆水流而上，与常温和低温水进行热质交换，再经不锈钢丝网捕雾器出空气冷却塔2，进入末端复热器1。
水冷塔10是填料塔，高22米。水冷塔10顶设有捕雾器和布水器，普通型直径65mm，高65mm，壁厚1.5mm 的聚丙烯填料分两层装入水冷塔10内，在两填料层的中间设有再分配器,使水始终在填料层中得到均匀分布,从而提高了水冷塔10的冷却效率。外界25℃～32℃的常温水从水冷塔10上部的布水器进入水冷塔10内，由水冷塔10的底部流出，10℃～20℃的污(纯)氮气从水冷塔10的下部2.5米处进入水冷塔10内把水冷却至15℃～21℃, 污(纯)氮气至水冷塔10顶经不锈钢丝网捕雾器直接排入大气。为了不使水满入氮气管内，除设有液面控制仪表外，还设有溢流管,当水满到接近2.5米高度时,水就从氮气管下的溢流管中溢出,不会泛入氮气管中。为防止氮气出塔时把雾状水滴带走，增加水耗，在水冷塔10的顶部，设置了不锈钢丝网捕雾器。
水泵3：采用离心水泵，共两组，每组两台，一用一备。A：产品类型：常温水泵；型号：IS250-200-450；设计点流量：400 m3/h；B：产品类型：低温水泵；型号：100D-16×8；设计点流量：70 m3/h。
冷冻机4：型号：WCFX33RN；制冷量为61×104kcal/h。该冷冻机4作为热备用，在夏季高温时启用。如在整套空分开车的初始阶段，启用冷冻机4可使空气温度尽快降下来，缩短启动时间。
本实用新型增加了水泵3及冷冻机4负荷，同样以某45000m3/h压缩空气站为例，冷冻机4及水泵3增加约200KW,年耗电180万度左右，按0.67元 /kwh,运行费用只需120万元，而采用吸附式冷干机组工艺运行费用高达520万元，节能降耗显著，降本效益可观。
Claims (3)
1.压缩空气集中喷淋冷却干燥系统，包括空气冷却塔以及空气冷却塔内的上段喷头和下段喷头，其特征在于，所述空气冷却塔的顶端出口连接末端复热器入口，末端复热器和空压机的出口连接通过第一阀门连接空气冷却塔下端入口，末端复热器的另一出口连接压缩空气管网，空气冷却塔内下端设置有过滤网，其下端出口通过水位调节阀连接水冷塔，水冷塔通过第二阀门连接水泵，水泵通过第三阀门分别连接下段喷头和冷冻机的入口，冷冻机的出口连接上段喷头的入口。
2.根据权利要求1所述的压缩空气集中喷淋冷却干燥系统，其特征在于，空气冷却塔顶设有不锈钢丝网捕雾器。
3.根据权利要求1所述的压缩空气集中喷淋冷却干燥系统，其特征在于，水冷塔顶设有捕雾器和布水器。
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| CN104474853A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-01 | 新余钢铁集团有限公司 | 压缩空气集中喷淋冷却干燥系统 |
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