CN216409511U - 一种空分装置的空气冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空分装置的空气冷却系统，包括进气管路和空冷塔，空冷塔内由隔板分隔成下冷却腔和上冷却腔，下冷却腔的底部设置有冷却水排出管，进气管路上侧的下冷却腔内从下到上依次设置有旋流喷淋组件、下级喷淋组件和第一出气管，冷却水排出管与进水管和下级喷淋组件之间设置有冷却水循环管路；上冷却腔内的下部设置有气体分布组件，气体分布组件的一侧设置有第二进气管，气体分布组件下侧的上冷却腔底部设置有冷冻水排出管，气体分布组件上侧设置有塔板组件、上级喷淋组件、除雾组件和第二排气管，冷冻水排出管与上级喷淋组件之间设置有冷冻水循环管路。本系统不仅能够有效的提高压缩空气的冷却效果，而且能够降低生产成本。

Description

一种空分装置的空气冷却系统

技术领域

本实用新型属于空气制氮生产技术领域，具体涉及一种空分装置的空气冷却系统。

背景技术

空气分离工程，简单来说，就是通过一套大型的空气分离系统设备，将空气中的氧气、氮气、氩气等气体高纯度分离出来的过程。通过空气分离设备分离出来的纯氧、纯氮等气体产品，将用于冶金、化工、光伏产业、多晶硅、磁性材料、电子半导体、医疗、食品等众多领域。空气中主要成分是氧气、氮气、氢气、氩气、一氧化碳以及一些水蒸气和杂质，目前，空气分离的主要流程是：自空压机来的压缩空气，经分子筛除去水份、二氧化碳、碳氢化合物等杂质后，一部分空气被直接送往精馏塔的上塔，另一部分则进入膨胀机经膨胀制冷后，被送往下塔，精馏塔中，上升蒸汽和下落液体经热量交换后，在上塔的顶部可得到纯度很高的氮气，在上塔底部可得到纯度很高的氧气。压缩空气的冷却室空气分离工艺中比较关键的工艺，目前，压缩空气的冷却主要是采用喷淋填料塔进行，该装置在使用的过程中存在以下不足，一是压缩空气进入到空冷塔内，存在气流分布不均匀的情况，进而导致压缩空气与喷淋冷却水接触不均匀，导致压缩空气的冷却效果不理想，资源消耗较大；二是喷淋后的冷却水和冷冻水循环使用的成本较高，节能降耗的效果比较差。因此，研制开发一种结构新颖、既能有效提高冷却效果、又能有效降低运行成本的空分装置的空气冷却系统是客观需要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构新颖、既能有效提高冷却效果、又能有效降低运行成本的空分装置的空气冷却系统。

本实用新型的目的是这样实现的，包括进气管路和空冷塔，空冷塔内的中部设置有隔板,隔板将空冷塔的内腔分隔成下冷却腔和上冷却腔，下冷却腔的底部设置有冷却水排出管，进气管路设置在下冷却腔的下部，进气管路上侧的下冷却腔内从下到上依次设置有旋流喷淋组件和下级喷淋组件，旋流喷淋组件包括依次连接的下锥筒、圆筒和上锥筒，下锥筒和上锥筒的筒壁上均布设置有多个透气孔，圆筒上均布安装有多个第一喷嘴，圆筒外侧的上冷却腔上安装有进水管，上锥筒的顶部均布安装有多块旋流板，下级喷淋组件上侧的下冷却腔上设置有第一出气管，冷却水排出管与进水管和下级喷淋组件之间设置有冷却水循环管路；上冷却腔内的下部设置有气体分布组件，气体分布组件的一侧设置有第二进气管，第一出气管与第二进气管之间通过导气管连通，气体分布组件下侧的上冷却腔底部设置有冷冻水排出管，气体分布组件上侧的上冷却腔内从下到上依次设置有塔板组件、上级喷淋组件和除雾组件，除雾组件上侧的上冷却腔上设置有第二排气管，冷冻水排出管与上级喷淋组件之间设置有冷冻水循环管路。

进一步的，进气管路包括前置罗茨风机、前置进气管、后置罗茨风机和后置进气管，前置罗茨风机安装在前置进气管上，后置罗茨风机安装在后置进气管上，前置进气管与后置进气管之间设置冷却箱，冷却箱内设置有连通管，连通管呈倒U型结构，连通管的一端与前置进气管连通，连通管的另一端与后置进气管连通，连通管的两直管上均设置有螺旋冷却管，螺旋冷却管的上端通过三通接头连接有进液口，螺旋冷却管的下端通过三通接头连接有出液口，冷却箱内设置有电冷器。

进一步的，冷却水循环管路包括冷却水降温组件、冷水池和冷却水循环管，冷却水降温组件包括安装在冷却水排出管下端的水冷腔，水冷腔的内部为中空结构，水冷腔的底部等间距的设置有多个导流孔，导流孔之间安装有冷却格栅，冷却格栅的周围设置有冷却风扇，冷水池位于冷却格栅的下方，冷水池内竖直设置过滤格栅，冷却水循环管的下端与冷水池连通，上端与进水管和下级喷淋组件连通。

进一步的，冷冻水循环管包括预冷塔和冷冻机组，预冷塔底部设置有回水管，顶部设置有出水管，预冷塔的外壁上设置有冷却盘管，冷却盘管的顶部设置有污氮气输入管，冷却盘管的底部设置有污氮气输出管，回水管与冷冻水排出管连通，出水管与冷冻机组的进水口连通，冷冻机组的出水口与上级喷淋组件连通。

进一步的，气体分布组件设置有分流管、驱动电机和传动轴，分流管由多圈同心布置且相互连通的环管组成，第二进气管与最外圈的环管连通，分流管的顶部和底部均对称设置有分布孔，分流管的上方设置有转盘，传动轴安装在转盘的上表面，驱动电机安装在传动轴的上端，驱动电机的外侧设置有密封外壳，转盘的下表面设置有多个与分流管顶部的分布孔相对应的气锥，气锥与转盘之间安装有弹簧，气锥与转盘的边缘安装有连杆。

进一步的，除雾组件包括从下到上依次设置有过滤网层、除沫层和吸水棉层。

与现有技术相比，本系统的优点在于：一是优化了空冷塔的结构，一方面是在下冷却腔内设置了旋流喷淋组件和下级喷淋组件，旋流喷流组件能够对进入下冷却腔内的压缩空气进行自增速处理，可以让压缩空气与冷却水进行全面的接触，有利于提高冷却效果，另一方面是在上冷却腔内设置气体分布组件，气体分布组件能够对经过下级冷却腔冷却后的压缩空气进行均匀分布，让压缩空气与冷冻水在塔盘组件之间充分的接触，从而进一步的提高压缩空气的二次冷却效果，上冷却腔和下冷却腔的有效配合，能够有效的提高压缩空气的冷却效果，可有效减少大量水资源的消耗；二是通过优化冷却水循环管和冷冻水循环管路的结构，将冷却水和冷冻水经过降温处理后循环再利用，可有效的控制生产的成本，也符合节能降耗的要求，能够产生良好的经济效益和社会效益，易于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为气体分布组件7的结构示意图；

图中：1-隔板，2-下冷却腔，3-上冷却腔，4-旋流喷淋组件，41-锥筒，42-圆筒，43-上锥筒，44-第一喷嘴，45-进水管，46-旋流板，5-下级喷淋组件， 6-第一出气管，7-气体分布组件，71-分流管,72-驱动电机，73-传动轴,74-转盘，75-气锥，76-弹簧，8-第二进气管,9-导气管，10-冷冻水排出管，11-塔板组件，12-上级喷淋组件，13-除雾组件,14-第二排气管，15-冷却水排出管，16-前置罗茨风机，17-前置进气管，18-后置罗茨风机，19-后置进气管，20-冷却箱，21-连通管，22-螺旋冷却管，23-电冷器，24-冷水池，25-冷却水循环管，26-水冷腔，27-冷却格栅，28-冷却风扇，29-预冷塔，30-冷冻机组，31-冷却盘管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1～2所示,本实用新型包括进气管路和空冷塔，所述空冷塔内的中部设置有隔板1,隔板1将空冷塔的内腔分隔成下冷却腔2和上冷却腔3，所述下冷却腔2的底部设置有冷却水排出管15，所述进气管路设置在下冷却腔2的下部，所述进气管路上侧的下冷却腔2内从下到上依次设置有旋流喷淋组件4和下级喷淋组件5，下级喷淋组件5采用现有技术中使用的喷淋结构，所述旋流喷淋组件4包括依次连接的下锥筒41、圆筒42和上锥筒43，下锥筒41为下端大上端小的结构，上锥筒43为下端小上端大的锥体结构，所述下锥筒41和上锥筒43的筒壁上均布设置有多个透气孔，所述圆筒42上均布安装有多个第一喷嘴44，所述圆筒42外侧的上冷却腔2上安装有进水管45，所述上锥筒43的顶部均布安装有多块旋流板46，所述下级喷淋组件5上侧的下冷却腔上设置有第一出气管6，所述冷却水排出管15与进水管45和下级喷淋组件5之间设置有冷却水循环管路；

所述上冷却腔3内的下部设置有气体分布组件7，气体分布组件7用于对进入到上冷却腔3内的压缩空气进行分布，所述气体分布组件7的一侧设置有第二进气管8，所述第一出气管6与第二进气管8之间通过导气管9连通，所述气体分布组件7下侧的上冷却腔3底部设置有冷冻水排出管10，所述气体分布组件7上侧的上冷却腔3内从下到上依次设置有塔板组件11、上级喷淋组件12和除雾组件13，塔板组件11采用现有技术中使用的板式塔结构，上级喷淋组件12采用现有技术中使用的喷淋结构，除雾组件13上侧的上冷却腔3上设置有第二排气管14，所述冷冻水排出管10与上级喷淋组件12之间设置有冷冻水循环管路。

本系统的工作过程是：经过空气压缩机压缩后的压缩空气经过进气管路进入到下冷却腔2内，压缩空气在下冷却腔2内向上流动，一部分进入到旋流喷淋组件4内，与从进水管45进入的冷却水进行气液混合，再从第一喷嘴44高速喷出，通过气液混合第一喷嘴44喷出的冷却水气液混合物对另一部分上升的压缩空气气流进行增速推动，然后让压缩空气气流以较高的流速向旋流板46流动，从而让压缩空气气流与下级喷淋组件5喷出的冷却水进行充分的接触，以提高冷却水对压缩空气的冷却效果，第一喷嘴44和下级喷淋组件5喷出的冷却水经过冷却水排出管15排出后，利用冷却水循环管路降温处理后重复再利用，而经过冷却水冷却后的压缩空气从第一出气管6排出，通过导气管9和第二进气管8进入到气体分布组件7内，经过气体分布组件7的均匀分布后，压缩空气在上冷却腔3内继续向上流动，与从上级喷淋组件12喷出的冷冻水在塔盘组件11内进行逆流接触，从而实现冷冻水对压缩空气进行再次降温冷却，上级喷淋组件12喷出的冷冻水经过冷冻水排出管10排出后，利用冷冻水循环管降温后重复再利用，而经过冷冻水再次降温的压缩空气则经过第二排气管14排出后进入后续的纯化工序。

进一步的，为了更好的提高压缩空气的冷却效果，所述进气管路包括前置罗茨风机16、前置进气管17、后置罗茨风机18和后置进气管19，前置罗茨风机16和后置罗茨风机18内叶轮为两叶结构或者三叶结构，所述前置罗茨风机16安装在前置进气管17上，所述后置罗茨风机18安装在后置进气管19上，所述前置进气管17与后置进气管19之间设置冷却箱20，所述冷却箱20内设置有连通管21，所述连通管21呈倒U型结构，所述连通管21的一端与前置进气管17连通，连通管21的另一端与后置进气管19连通，所述连通管21的两直管上均设置有螺旋冷却管22，所述螺旋冷却管22的上端通过三通接头连接有进液口，螺旋冷却管22的下端通过三通接头连接有出液口，经过空气压缩后的压缩空气，在前置罗茨风机16和后置罗茨风机18的作用下，在前置进气管17、连通管21和后置进气管19内流动，流动的过程中，可以向螺旋冷却管22内通入冷却液，利用冷却液对连通管21内的压缩空气进行降温，从而降低进入下冷却腔2内的压缩空气的进气温度，冷却液可以采用冷水或者是乙二醇等。为了提高冷却的效率，优选地，所述冷却箱20内设置有电冷器23，电冷器23可以采用空调或冷风机。

进一步的，所述冷却水循环管路包括冷却水降温组件、冷水池24和冷却水循环管25，所述冷却水降温组件包括安装在冷却水排出管15下端的水冷腔26，水冷腔26的内部为中空结构，所述水冷腔26的底部等间距的设置有多个导流孔，导流孔之间安装有冷却格栅27，所述冷却格栅27的周围设置有冷却风扇28，所述冷水池24位于冷却格栅27的下方，所述冷水池24内竖直设置过滤格栅，所述冷却水循环管25的下端与冷水池连通，上端与进水管45和下级喷淋组件5连通，从冷却水排出管15的冷却水进入到水冷腔26内，再从导流孔流向冷却格栅27，并利用冷却风扇28对流经冷却格栅27的冷却水进行降温，降温后的冷却水进入到冷水池24内，经过过滤格栅的过滤后，再经过冷却水循环管25进入进水管45和下级喷淋组件5内循环使用。

进一步的，所述冷冻水循环管包括预冷塔29和冷冻机组30，冷冻机组为现有结构，用于生产冰水，所述预冷塔29底部设置有回水管，顶部设置有出水管，所述预冷塔29的外壁上设置有冷却盘管31，冷却盘管31的顶部设置有污氮气输入管，冷却盘管的底部设置有污氮气输出管，所述回水管与冷冻水排出管10连通，所述出水管与冷冻机组30的进水口连通，所述冷冻机组30的出水口与上级喷淋组件12连通，冷冻水循环管是空分工艺中产生的低温污氮气对冷冻水进行预处理，具体地，从冷冻水排出管10排出的冷冻水进入到预冷塔29的底部，这时通过污氮气输入管向冷却盘管31内输入低温污氮气，低温污氮气向下流动，冷冻水在预冷塔29内向上流动，从而让低温污氮气与冷冻水进行逆向的热量交换，随后，降温后的冷冻水进入到冷冻机组30内继续降温后，再次进入到上级喷淋组件12内循环利用。

进一步的，所述气体分布组件7设置有分流管71、驱动电机72和传动轴73，驱动电机5为现有技术，所述分流管71由多圈同心布置且相互连通的环管组成，第二进气管8与最外圈的环管连通，所述分流管71的顶部和底部均对称设置有分布孔，所述分流管71的上方设置有转盘74，所述传动轴73安装在转盘74的上表面，所述驱动电机72安装在传动轴73的上端，所述驱动电机72的外侧设置有密封外壳，所述转盘74的下表面设置有多个与分流管71顶部的分布孔相对应的气锥75，气锥75与转盘74之间安装有弹簧76，气锥75与转盘74的边缘安装有连杆。使用时，压缩空气进入到分流管71内，此时，启动驱动电机72，驱动电机72通过传动轴73带动转盘74转动，进而带动各个气锥75转动，气锥75转动的过程中，使得分流管71顶部的分布孔状态随着气锥75的运动发生变化，让分布孔时而连通，时而堵住，从而使压缩空气不断从不同的分流孔向上流动，进而让压缩空气均匀分布在上冷却腔3中，这样有利于增大冷冻水与压缩空气之间的接触面积。

进一步的，为了能够除去压缩空气中的泡沫或者水分，所述除雾组件13包括从下到上依次设置有过滤网层、除沫层和吸水棉层。

Claims (7)

1.一种空分装置的空气冷却系统,包括进气管路和空冷塔，其特征在于,所述空冷塔内的中部设置有隔板（1）,隔板（1）将空冷塔的内腔分隔成下冷却腔（2）和上冷却腔（3），

所述下冷却腔（2）的底部设置有冷却水排出管（15），所述进气管路设置在下冷却腔（2）的下部，所述进气管路上侧的下冷却腔（2）内从下到上依次设置有旋流喷淋组件（4）和下级喷淋组件（5），所述旋流喷淋组件（4）包括依次连接的下锥筒（41）、圆筒（42）和上锥筒（43），所述下锥筒（41）和上锥筒（43）的筒壁上均布设置有多个透气孔，所述圆筒（42）上均布安装有多个第一喷嘴（44），所述圆筒（42）外侧的上冷却腔（3）上安装有进水管（45），所述上锥筒（43）的顶部均布安装有多块旋流板（46），所述下级喷淋组件（5）上侧的下冷却腔上设置有第一出气管（6），所述冷却水排出管（15）与进水管（45）和下级喷淋组件（5）之间设置有冷却水循环管路；

所述上冷却腔（3）内的下部设置有气体分布组件（7），所述气体分布组件（7）的一侧设置有第二进气管（8），所述第一出气管（6）与第二进气管（8）之间通过导气管（9）连通，所述气体分布组件（7）下侧的上冷却腔（3）底部设置有冷冻水排出管（10），所述气体分布组件（7）上侧的上冷却腔（3）内从下到上依次设置有塔板组件（11）、上级喷淋组件（12）和除雾组件（13），除雾组件（13）上侧的上冷却腔（3）上设置有第二排气管（14），所述冷冻水排出管（10）与上级喷淋组件（12）之间设置有冷冻水循环管路。

2.根据权利要求1所述的一种空分装置的空气冷却系统,其特征在于：所述进气管路包括前置罗茨风机（16）、前置进气管（17）、后置罗茨风机（18）和后置进气管（19），所述前置罗茨风机（16）安装在前置进气管（17）上，所述后置罗茨风机（18）安装在后置进气管（19）上，所述前置进气管（17）与后置进气管（19）之间设置冷却箱（20），所述冷却箱（20）内设置有连通管（21），所述连通管（21）呈倒U型结构，所述连通管（21）的一端与前置进气管（17）连通，连通管（21）的另一端与后置进气管（19）连通，所述连通管（21）的两直管上均设置有螺旋冷却管（22），所述螺旋冷却管（22）的上端通过三通接头连接有进液口，螺旋冷却管（22）的下端通过三通接头连接有出液口。

3.根据权利要求2所述的一种空分装置的空气冷却系统,其特征在于：所述冷却箱（20）内设置有电冷器（23）。

4.根据权利要求1所述的一种空分装置的空气冷却系统,其特征在于：所述冷却水循环管路包括冷却水降温组件、冷水池（24）和冷却水循环管（25），所述冷却水降温组件包括安装在冷却水排出管（15）下端的水冷腔（26），水冷腔（26）的内部为中空结构，所述水冷腔（26）的底部等间距的设置有多个导流孔，导流孔之间安装有冷却格栅（27），所述冷却格栅（27）的周围设置有冷却风扇（28），所述冷水池（24）位于冷却格栅（27）的下方，所述冷水池（24）内竖直设置过滤格栅，所述冷却水循环管（25）的下端与冷水池连通，上端与进水管（45）和下级喷淋组件（5）连通。

5.根据权利要求1所述的一种空分装置的空气冷却系统,其特征在于：所述冷冻水循环管包括预冷塔（29）和冷冻机组（30），所述预冷塔（29）底部设置有回水管，顶部设置有出水管，所述预冷塔（29）的外壁上设置有冷却盘管（31），冷却盘管（31）的顶部设置有污氮气输入管，冷却盘管的底部设置有污氮气输出管，所述回水管与冷冻水排出管（10）连通，所述出水管与冷冻机组（30）的进水口连通，所述冷冻机组（30）的出水口与上级喷淋组件（12）连通。

6.根据权利要求1所述的一种空分装置的空气冷却系统,其特征在于：所述气体分布组件（7）设置有分流管（71）、驱动电机（72）和传动轴（73），所述分流管（71）由多圈同心布置且相互连通的环管组成，第二进气管（8）与最外圈的环管连通，所述分流管（71）的顶部和底部均对称设置有分布孔，所述分流管（71）的上方设置有转盘（74），所述传动轴（73）安装在转盘（74）的上表面，所述驱动电机（72）安装在传动轴（73）的上端，所述驱动电机（72）的外侧设置有密封外壳，所述转盘（74）的下表面设置有多个与分流管（71）顶部的分布孔相对应的气锥（75），气锥（75）与转盘（74）之间安装有弹簧（76），气锥（75）与转盘（74）的边缘安装有连杆。

7.根据权利要求1所述的一种空分装置的空气冷却系统,其特征在于：所述除雾组件（13）包括从下到上依次设置有过滤网层、除沫层和吸水棉层。

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