CN111608886B - 一种空分空压机进气冷却***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空压机增效节能***及方法，为解决空压机能耗占空分***总能耗的比例大，降低空压机降耗，尤其是降低进入空压机空气温度的降温***的问题，提供一种空分空压机进气冷却***及方法，***包括空分预冷***溴化锂机组、表冷器、空压机和循环水***；空分预冷***溴化锂机组的热源入口连接外部热能；空分预冷***溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置进入循环水***；空分预冷***溴化锂机组产生的冷冻水进入表冷器作为冷却介质，对表冷器中的空气降温；在表冷器中换热后的冷冻水回收至循环水***，降温后的空气进入空压机。方法是基于上述***利用空分预冷***溴化锂机组，对进入空压机的空气降温。

Description

一种空分空压机进气冷却***及方法
技术领域
本发明属于空压机增效节能***及方法，具体涉及一种空分空压机进气冷却***及方法。
背景技术
目前，空分装置***流程的原料空气均由空压机压缩提供。空压机的能耗占据空分***全***装置能耗近60％，因此，减少空压机能耗对空分***整体能耗下降尤为重要。由空压机装置实际运行的夏季工况与冬季空况对比可知，空气的温度对于空压机的能耗影响至关重要，但现有的空压机仍缺少能够对空气降温的高效节能***。
发明内容
本发明为解决现有空分装置***流程中，空压机能耗占空分***总能耗的比例大，但缺少空压机降耗，尤其是降低进入空压机空气温度的降温***的技术问题，提供一种空分空压机进气冷却***及方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种空分空压机进气冷却***，其特殊之处在于，包括空分预冷***溴化锂机组、表冷器、空压机和循环水***；
所述空分预冷***溴化锂机组的热源入口连接外部热能；
所述空分预冷***溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置进入循环水***；
所述空分预冷***溴化锂机组产生的冷冻水作为冷却介质进入表冷器，对进入空压机前的空气预降温；冷冻水在表冷器中换热后回收至循环水***，预降温后的空气经空压机变为液态产品气体，空压机中的空气析出水回收至循环水***。
进一步地，所述空分预冷***溴化锂机组与冷凝水回收装置之间还设有热水型溴化锂机组；空分预冷***溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水进入热水型溴化锂机组作为热源，热水型溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水汇入冷凝水回收装置后进入循环水***。
进一步地，上述的外部热能可以有多种来源，用以与更多的相关***相匹配，使本发明的节能***适用性更加广泛，所述外部热能可以是空分***机组中的汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热、氩压机的级间压缩热或炼钢副产蒸汽中的任一种。也可以由汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热、氩压机的级间压缩热中的任一种和炼钢副产蒸汽共同组成，或者为任意组合。
因此前述的冷却***，可以应用于空分***机组中汽轮机、空压机、氮压机、氩压机或炼钢厂的任一种余热利用，也可以用于多种组合余热的利用，可根据应用需要适当调整组合。
同时，本发明还提供了一种如上所述空分空压机进气冷却方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
S1，外部热能由空分***溴化锂机组的热源入口输入；
S2，空分预冷***溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置回收至循环水***；
空分预冷***溴化锂机组产生的冷冻水输送至表冷器，对进入空压机前的空气进行预降温；
S3，空分预冷***溴化锂机组产生的冷冻水经步骤S2换热后回收至循环水***中；
预降温后的空气经空压机变为液态产品气体，再将空压机中的空气析出水回收至循环水***中。
进一步地，步骤S2中，所述将空分预冷***溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置收集具体为，将空分预冷***溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水作为另一热水型溴化锂机组的热源，再将热水型溴化锂机组产生的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明空分空压机进气冷却***，空气通过表冷器换热再送至空压机，可以大大降低空压机吸入口的空气湿度，使空压机的压缩效率大幅提升，尤其对于空分匹配的空压机，在设计之初就可以大幅缩减预算。同时，由于空气温度的降低，后续的预冷***负荷也会降低，预冷***的设计水量及塔径都可大幅度降低。另外，本发明的冷却***中，表冷器的低温介质来源于空分预冷***溴化锂机组的冷冻水，而空分预冷***溴化锂机组的驱动热源来源于任何可能的外部热能，使该***能够广泛匹配于其他***，能够将其他可能的***余热引入利用。整个***产生的水都可汇集于循环水***，作为工业补充原水。整个***设计紧凑，能大幅提升空压机的压缩效率，同时还能够充分利用外部余热，使能源得到充分综合利用。
由于进入空压机的空气温度有效降低，空压机达到降耗的目的，进而使整个空分***的总能耗得到有效降低。
2.本发明在空分预冷***溴化锂机组和冷凝水回收装置之间还设置了热水型溴化锂机组，空分预冷***溴化锂机组产生蒸汽冷凝水又可被应用于另一空分***的热水型溴化锂机组作为热源，用于驱动降温，热水型溴化锂机组最终产生的水又用于循环水***的补充用水，做到了能源的充分综合利用，同时也增加了适用性，使该***能够与其他空分***结合使用。
3.本发明的冷却***可与空分***的汽轮机、空压机、氮压机、氩压机相连，也可与炼钢厂的副产蒸汽相连，作为空分***溴化锂机组的热源，还可根据使用环境及需求进行适当组合，同时与多个空分***机组相连接，或同时与空分***机组和炼钢厂组合连接，使用灵活。同时充分利用了空分***的汽轮机、空压机、氮压机、氧压机等机组产生的热能，节省了需要将该部分热能通过循环水风机降温消耗的电能，可以大大节省循环水降温的负荷及电能。充分利用项目余热蒸汽及压缩机的压缩热能，来降低空分装置空压机进气温度，进而大幅降低能耗。
4.本发明的空分空压机进气冷却方法，基于上述冷却***，将外部热源引入空分预冷***溴化锂机组内，空分预冷***溴化锂机组产生的冷冻水作为表冷器的冷却介质对即将进入空压机的空气进行降温，同时空分预冷***溴化锂机组形成的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置汇入循环水***。空气经表冷器降温后再进入空压机，有效提高压缩效率，同时，空压机中的空气析出水和表冷器中的水共同汇入循环水***可进行再利用，提供了一种增效、节能和环保的冷却方法。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二、实施例四和实施例五的结构示意图；
图3为本发明实施例三的结构示意图；
图4为本发明实施例中空压机热量循环利用示意图。
其中，1-空分预冷***溴化锂机组、2-表冷器、3-空压机、4-循环水***、5-冷凝水回收装置、6-热水型溴化锂机组、7-空分***机组、8-炼钢厂。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。
本发明在空压机进气口增设用于换热的表冷器2，可用炼钢厂8副产蒸汽或空分***机组7的压缩热能来驱动空分预冷***溴化锂机组1对冷却水进行降温，冷却水通过表冷器2与空压机3吸入口的空气充分换热，从而将空分***中空压机3的进气温度全年维持在9-13℃。参与换热的蒸汽冷凝的热水又可以供另一空分预冷***的冷水机组的热水型溴化锂机组6再次使用，最终经冷水机组的热水型溴化锂机组6冷却的热水与空压机3进气空气温度降低时所析出的大量干净水分汇入循环水***4，供工业原水补充使用。
实施例一
如图1，一种空分空压机进气冷却***，包括空分预冷***溴化锂机组1、表冷器2、空压机3、循环水***4和热水型溴化锂机组6。
空分预冷***溴化锂机组1的热源入口同时连接空分***机组7产生的热能和炼钢厂8的副产蒸汽，其中空分***机组7产生的热能具体为汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热和氩压机的级间压缩热。
空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水进入热水型溴化锂机组6作为热源，热水型溴化锂机组6产生的蒸汽冷凝水汇入冷凝水回收装置5后进入循环水***4。
空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水进入表冷器2作为冷却介质，对表冷器2中的空气降温；在表冷器2中换热后的冷冻水回收至循环水***4，降温后的空气进入空压机3，空压机3中的空气析出水送至循环水***4，其中，空气析出水是空压机3因压缩而产生的。
实施例二
如图2，一种空分空压机进气冷却***，包括空分预冷***溴化锂机组1、表冷器2、空压机3、循环水***4和热水型溴化锂机组6。
空分预冷***溴化锂机组1的热源入口连接空分***机组7产生的热能，其中空分***机组7产生的热能具体为汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热和氩压机的级间压缩热。
空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水进入热水型溴化锂机组6作为热源，热水型溴化锂机组6产生的蒸汽冷凝水汇入冷凝水回收装置5后进入循环水***4。
空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水进入表冷器2作为冷却介质，对表冷器2中的空气降温；在表冷器2中换热后的冷冻水回收至循环水***4，降温后的空气进入空压机3，空压机3中的空气析出水送至循环水***4。
实施例三
如图3，一种空分空压机进气冷却***，包括空分预冷***溴化锂机组1、表冷器2、空压机3、循环水***4和热水型溴化锂机组6。
空分预冷***溴化锂机组1的热源入口连接炼钢厂8的副产蒸汽。
空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水进入热水型溴化锂机组6作为热源，热水型溴化锂机组6产生的蒸汽冷凝水汇入冷凝水回收装置5后进入循环水***4。
空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水进入表冷器2作为冷却介质，对表冷器2中的空气降温；在表冷器2中换热后的冷冻水回收至循环水***4，降温后的空气进入空压机3，空压机3中的空气析出水送至循环水***4。
实施例四
如图2，一种空分空压机进气冷却***，包括空分预冷***溴化锂机组1、表冷器2、空压机3、循环水***4和热水型溴化锂机组6。
空分预冷***溴化锂机组1的热源入口连接空分***机组7产生的热能，其中空分***机组7产生的热能具体为汽轮机的冷却热和氮压机的级间压缩热。
空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水进入热水型溴化锂机组6作为热源，热水型溴化锂机组6产生的蒸汽冷凝水汇入冷凝水回收装置5后进入循环水***4。
空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水进入表冷器2作为冷却介质，对表冷器2中的空气降温；在表冷器2中换热后的冷冻水回收至循环水***4，降温后的空气进入空压机3，空压机3中的空气析出水送至循环水***4。
实施例五
如图2，一种空分空压机进气冷却***，包括空分预冷***溴化锂机组1、表冷器2、空压机3、循环水***4和热水型溴化锂机组6。
空分预冷***溴化锂机组1的热源入口连接空分***机组7产生的热能，其中空分***机组7产生的热能具体为汽轮机的冷却热、氮压机的级间压缩热和氩压机的级间压缩热。
空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水进入热水型溴化锂机组6作为热源，热水型溴化锂机组6产生的蒸汽冷凝水汇入冷凝水回收装置5后进入循环水***4。
空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水进入表冷器2作为冷却介质，对表冷器2中的空气降温；在表冷器2中换热后的冷冻水回收至循环水***4，降温后的空气进入空压机3，空压机3中的空气析出水送至循环水***4。
上述实施例一至实施例五中的热水型溴化锂机组6，可以是另一空分***中的溴化锂机组，因此，本发明的空分空压机进气冷却***可与其他的***中的溴化锂机组连接使用。在其他含有溴化锂机组的***中，均可将本发明中空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水作为热源引入，相当于串联运行。
实施例六
一种空分空压机进气冷却***，包括空分预冷***溴化锂机组1、表冷器2、空压机3和循环水***4。
空分预冷***溴化锂机组1的热源入口同时连接空分***机组7产生的热能和炼钢厂8的副产蒸汽，其中空分***机组7产生的热能具体为汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热和氩压机的级间压缩热。
空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置5后进入循环水***4。
空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水进入表冷器2作为冷却介质，对表冷器2中的空气降温；在表冷器2中换热后的冷冻水回收至循环水***4，降温后的空气进入空压机3，空压机3中的空气析出水送至循环水***4。
前述实施例一至实施例六中，冷凝水回收装置5、表冷器2和空压机3输送至循环水***4的水，作为工业补充原水，经循环水***4处理后根据需求和***设计进行使用。
本发明在空压机3的进气口处增设表冷器2换热，用空分***机组7产生的热能和/或炼钢厂8的副产蒸汽驱动空分预冷***溴化锂机组1运行，产生的冷冻水通过表冷器2与空压机3吸入口的空气充分换热，从而将空压机3的进气温度全年维持在9-13℃。参与换热的蒸汽冷凝水可以供空分冷水机组的热水型溴化锂机组6再次使用，当然，也可以供其他机组或***中的热水型溴化锂机组6使用。最终热水型溴化锂机组6产生的蒸汽冷凝水、空压机3进气空气温度降低时所析出的大量干净水分，以及表冷器2换热后的水汇总后汇入循环水***4，供工业原水补充使用。
再者，如图4所示，空压机3工作产生的热量，也可输送至空分预冷***溴化锂机组1被再次利用，形成进一步的循环利用，达到更加节能的效果。
前述的汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热、氩压机的级间压缩热可采用现有技术手段进行收集，如压缩机压缩气体产生的热量用水换热后，热量传导产生热水，可利用这部分热水的热量。另外，涉及的溴化锂机组、表冷器2、空压机3、冷凝水回收装置5和循环水***4均可采用现有已知的相应设备。
以上述实施例一为例，对空分空压机进气冷却方法进行说明：
S1，空分***机组7中汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热和氩压机的级间压缩热进行收集，与炼钢厂8的副产蒸汽一起连接于空分预冷***溴化锂机组1的热源入口；将空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水作为另一热水型溴化锂机组6的热源，再将热水型溴化锂机组6产生的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置5收集，作为工业补充原水输送至循环水***4；
S2，将空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水输送至表冷器2，对表冷器2内的空气进行降温；
S3，将空分预冷***溴化锂机组1产生的冷冻水经步骤S2换热后收集于循环水***4中；
S4，将步骤S2中经表冷器2降温后的空气输送至空压机3，再将空压机3中的空气析出水收集于循环水***4中。
对于未设置热水型溴化锂机组6的空分空压机进气冷却***，仅需调整步骤S1即可，将空分预冷***溴化锂机组1产生的蒸汽冷凝水直接经冷凝水回收装置5收集，作为工业补充原水输送至循环水***4即可。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种空分空压机进气冷却***，其特征在于：包括空分预冷***溴化锂机组（1）、表冷器（2）、空压机（3）和循环水***（4）；
所述空分预冷***溴化锂机组（1）的热源入口连接外部热能，所述外部热能包括空分***机组（7）产生的热能和/或炼钢厂（8）的副产蒸汽；
所述空分***机组（7）产生的热能为汽轮机的冷却热、空压机的级间压缩热、氮压机的级间压缩热、氩压机的级间压缩热中的任一种或任意两种组合或任意三种组合或全部组合；
所述空分预冷***溴化锂机组（1）与冷凝水回收装置（5）之间还设有热水型溴化锂机组（6）；空分预冷***溴化锂机组（1）产生的蒸汽冷凝水进入热水型溴化锂机组（6）作为热源放热，再经冷凝水回收装置（5）回收至循环水***（4）；
所述空分预冷***溴化锂机组（1）产生的冷冻水作为冷却介质进入表冷器（2），对进入空压机（3）前的空气预降温；冷冻水在表冷器（2）中换热后回收至循环水***（4），预降温后的空气进入空压机（3）进行压缩，空压机（3）中的空气析出水回收至循环水***（4）。
2.一种权利要求1所述空分空压机进气冷却***的空分空压机进气冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，外部热能由空分预冷***溴化锂机组（1）的热源入口输入；
S2，将空分预冷***溴化锂机组（1）产生的蒸汽冷凝水作为另一热水型溴化锂机组（6）的热源，再将再次放热后的蒸汽冷凝水经冷凝水回收装置（5）回收至循环水***（4）中；
空分预冷***溴化锂机组（1）产生的冷冻水输送至表冷器（2），对进入空压机（3）前的空气进行预降温；
S3，空分预冷***溴化锂机组（1）产生的冷冻水经步骤S2换热后回收至循环水***（4）中；
预降温后的空气进入空压机（3）进行压缩，再将空压机（3）中的空气析出水回收至循环水***（4）中。
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