空氣預(yù)冷系統(tǒng)有哪幾種型式?
答:空分裝置希望壓縮空氣進(jìn)裝置時的溫度盡可能低,以降低空氣中的飽和水含量和主換熱器的熱負(fù)荷等。而空壓機(jī)實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)等溫壓縮,末級壓縮后的空氣溫度可高達(dá)80~90℃。因此,空氣在空壓機(jī)后,進(jìn)空分裝置前,要對空氣進(jìn)行冷卻。尤其是對分子篩吸附凈化流程,由于分子篩的吸附容量與溫度有關(guān),溫度越低,吸附容量越大。因而降低空氣溫度可以縮小吸附器的設(shè)計尺寸。在運(yùn)轉(zhuǎn)時,就能保證凈化效果,或可延長切換時間,減少切換損失。因此,空氣在壓縮機(jī)后更要求預(yù)先將壓縮空氣冷卻到盡可能低的溫度,然后再進(jìn)入吸附器。
目前采用的空氣預(yù)冷系統(tǒng)有以下幾種型式:
1)帶低溫水的空氣冷卻塔。用噴淋水與空氣直接接觸來冷卻壓縮空氣。冷卻水來自兩部分:用污氮在水冷卻塔中降低冷卻水的溫度后,再用泵供至空氣冷卻塔;另一部分用冷凍機(jī)的蒸發(fā)器提供的4~6℃的低溫水,進(jìn)一步將空氣冷卻到8~10℃的溫度(見圖9)。這種冷卻方式是靠氣、液直接接觸進(jìn)行換熱的。它的能耗低,但操作不當(dāng)有可能產(chǎn)生帶水事故,使純化器或主熱交換器不能正常工作;
2)低溫水間接冷卻系統(tǒng)??諝饨?jīng)壓縮機(jī)末端冷卻器冷卻至40℃后,再在預(yù)冷器中被低溫水間接冷卻至8℃。低溫水由冷凍機(jī)提供。這種系統(tǒng)設(shè)備簡單,布置緊湊,又可避免吸附器進(jìn)水,但能耗較高;
3)空氣與冷凍機(jī)直接換熱的系統(tǒng)。壓縮空氣在經(jīng)過末端冷卻器冷卻至40℃后,進(jìn)入冷凍機(jī)的蒸發(fā)器,靠冷凍劑蒸發(fā)吸熱直接對空氣進(jìn)行冷卻。這樣,不需經(jīng)過低溫水間接冷卻,可以減小傳熱熱阻,提高換熱效果。同時,還節(jié)省了低溫水循環(huán)水泵。但是,冷凍機(jī)的蒸發(fā)器需要為冷卻空氣而專門進(jìn)行設(shè)計,設(shè)備投資大,能耗高;
4)污氮蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。對于氮?dú)猱a(chǎn)品質(zhì)量沒有要求的用戶,可以增大污氮數(shù)量,充分利用排出冷箱的干燥污氮的吸熱潛力,在水冷卻塔中吸收水的蒸發(fā)潛熱,將冷卻水溫降至12~14℃,然后再在空氣冷卻塔中用水將空氣冷卻至16℃。它類似于原先的氮水預(yù)冷系統(tǒng)。由于省去了冷凍機(jī),可以減少這方面的投資,也避免了冷凍機(jī)事故對裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。但是純化器的投資會有所增加;
5)直接用機(jī)后冷卻器冷卻。當(dāng)采用變壓吸附再生的凈化系統(tǒng)時,對空氣的溫度要求較寬容,只要小于40℃即可。因此,只要將壓縮機(jī)的機(jī)后冷卻器設(shè)計得留有一定余地,能將空氣冷卻到37℃就能滿足要求。這樣系統(tǒng)大為簡化,省去水泵,采用間接冷卻還可避免帶水事故。
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