一种组合换热装置及空冷系统
技术领域
本实用新型属于空分装置换热系统技术领域，具体涉及一种冷水机组、空冷、水冷及反冲装置串联的组合换热装置及包含该组合换热装置的空分系统。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
空气分离是利用空气中各组分物理性质的差异，通过深度冷冻、吸附、膜分离等方法从空气中分离出其组分(氧、氮和氩、氦等稀有气体)的过程。在冶金业、石化、煤矿化工等产业都有广泛地应用。其中，分子筛分离方法中，空气在经分子筛吸附器除去水、二氧化碳及稀有气体等成分，再通过换热系统对氧气及氮气进行分离。
由于空分装置产量受气温影响较大，现有技术采用的空分换热系统中，压缩机出口气体温度高，水冷换热器易结垢，进而影响空分装置产量。为满足空分装置的产量及温度要求，在空冷塔上部利用冷水机组将空冷塔上部冷却水降温至12℃，从而保证分子筛入口温度低于17℃及离心式压缩机入口气量，离心式压缩机Ⅰ段出口温度171℃，直接进入水冷却换热器易导致换热器结垢，水冷却换热器结构后水侧流速降低，进而导致水冷却换热器腐蚀，影响机组稳定运行。
实用新型内容
针对上述研究背景，发明人认为对现有的空冷系统换热装置进行改进，对于提高换热系统稳定性及后续分离效率具有重要的意义。基于该技术目的，本实用新型提供了一种将空冷、水冷及反冲设置进行串联的组合换热装置，应用于空分系统相比传统空冷及水冷结合的换热方式提高了换热装置的稳定性，有效提高换热效率。
本实用新型第一方面，提供一种组合换热装置，所述组合换热装置包括离心式压缩机组，空气冷却换热器组、水冷却换热器组；
所述离心式压缩机包括离心式压缩机Ⅰ段、离心式压缩机Ⅱ段及离心式压缩机Ⅲ段；
所述空气冷却换热器组包括一级空气冷却换热器、二级空气冷却换热器及三级空气冷却换热器；
所述水冷却换热器组包括一级水冷却换热器、二级水冷却换热器及三级水冷却换热器；
所述组合换热装置按照离心式压缩机Ⅰ段、一级空气冷却换热器、一级水冷却换热器、离心式压缩机Ⅱ段、二级空气冷却换热器、二级水冷却换热器、离心式压缩机Ⅲ段、三级空气冷却换热器及三级水冷却换热器的顺序串联设置。
优选的，所述水冷却换热器之后、次级压缩机之前还串联有反冲装置。
具体的，所述换热装置中还包括反冲装置组，包括一级反冲装置、二级反冲装置及三级反冲装置，所述一级反冲装置串联于一级水冷却换热器及离心式压缩机Ⅱ段之间，所述二级反冲装置串联于二级水冷却换热器及离心式压缩机Ⅲ段之间，所述三级反冲装置串联于三级水冷却换热器之后。
优选的，所述一级水冷却换热器为管壳式固定管板换热器，其壳程设计压力为1.2～1.6Mpa。
优选的，所述二级水冷却换热器为管壳式固定管板换热器，其壳程设计压力为3.1～3.3Mpa。
优选的，所述三级水冷却换热器为浮头式固定管板换热器，其管层设计压力为5～5.4Mpa。
本领域公知，空气分离系统采用将空气压缩的方式提供空气在系统中流通的动力来源，经过分子筛过滤的空气需要被压缩至一定的压强，并且处于低温状态再进入精馏塔进行分离。由于压缩机温度较高，空气经压缩机压缩之后温度能够达到170℃左右，现有技术中将流出压缩机的空气直接通入水冷却器中(如专利CN202188720U)，空气的高温导致循环水温上升从而加剧水中的氯离子等腐蚀管道内壁。
本实用新型将流出压缩机的空气首先经过空气冷却器进行冷却，流出压缩机的空气温度为经空气冷却之后可降至70℃左右，再经水冷却器进行冷却可降低至30℃左右，效果最好时可以达到17℃左右，相比传统水冷装置只能降至40℃，本实用新型提供的换热装置只需要三级循环压缩即可达到满足压缩空气的压力需求，并且能够降至更低的温度。
水冷却器管路中由污水带入的杂质及管道内部腐蚀生成的沉淀等长期沉积会加剧内壁的腐蚀，降低水冷却器运行效率，增加安全隐患。进一步的，本实用新型还提供了在水冷却装置之后串联反冲装置的方案，该设置不会影响压缩空气换热的正常进行，在水冷却器正常运行的状态下即可完成循环水的反冲，提高装置运行的稳定性。
本实用新型第二方面，提供一种空冷系统，所述空冷系统包括空冷塔、水冷塔、冷水机组、分子筛及第一方面所述换热装置；
所述空冷塔下部采用循环水降温，上部采用脱盐水降温，所述水冷塔及冷水机组用于对脱盐水进行降温。
优选的，所述冷水机组为氟利昂为冷媒的制冷设备，包括蒸发器及冷凝器。
进一步优选的，所述冷水机组的制冷量为100～120万大卡，更进一步的，为115万大卡。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
传统的空冷系统换热工艺中，通常只采用水冷却换热，从压缩机中流出的压缩空气温度较高，直接进入水冷却换热器，容易加重管道的腐蚀。本实用新型提供的换热工艺将压缩机中的空气首先经过空冷设备，使温度具有一定程度的下降，再经过水冷设备降温，可以有效减少对水冷器管壁的腐蚀作用。与此同时，压缩空气流经空冷及水冷两级设备，其压强几乎不会下降。现有技术中通常需要四级至五级左右的压缩、降温循环才能将压缩空气压缩至满足需要的压强及温度，本实用新型提供的方案只需要三级压缩即可完成该降温及压缩过程，并且装置稳定性能更好。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为实施例1中所述空冷系统中换热装置示意图；
其中，1为冷水机组，2为离心式压缩机，2-1为离心式压缩机Ⅰ段，2-2为离心式压缩机Ⅱ段，2-3为离心式压缩机Ⅲ段，3为一级空气冷却换热器，4为一级水冷却换热器，5为二级空气冷却换热器，6为二级水冷却换热器，7为三级空气冷却换热器，8为三级水冷却换热器，9为一级反冲装置，10为二级反冲装置，11为三级反冲装置。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种冷水机组、空冷、水冷及反冲装置串联的组合换热装置及空分系统。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本公开的技术方案。
实施例1
本实施例中提供一种空冷系统，所述空冷系统包括冷水机组1、离心式压缩机组2、一级空气冷却换热器3、一级水冷却换热器4、二级空气冷却换热器5、二级水冷却换热器6、三级空气冷却换热器7、三级水冷却换热器8、一级反冲装置9、二级反冲装置10、三级反冲装置11组成。所述离心式压缩机组2包括离心式压缩机Ⅰ段2-1、离心式压缩机Ⅱ段2-2及离心式压缩机Ⅲ段2-3。
所述冷水机组1设置蒸发器及冷凝器。
来自空压机的0.45MPa压缩空气先进入空冷塔，由空冷塔下部循环水降温，在经过空冷塔上部脱盐水降温。空冷塔降温后的压缩空气经分子筛除去水分及二氧化碳后首先经离心式压缩机Ⅰ段2-1压缩，此时压缩空气温度为171℃，离心式压缩机Ⅰ段2-1的出口端通过管道与一级空气冷却换热器3入口端连通，压缩空气经空冷温度下降至70℃。一级空气冷却换热器3出口端与一级水冷却换热器4入口端导通，经过空冷之后的压缩空气温度进一步下降至30℃。
一级水冷却换热器4出口端与离心式压缩机Ⅱ段2-2的入口端连通，空气经由离心式压缩机Ⅱ段2-2压缩温度达到182℃，通过管道进入二级空气冷却换热器5，二级空气冷却换热器5出口端与二级水冷却换热器6入口端连通，经过二级水冷却之后压缩空气温度降至30℃。
二级水冷却换热器6出口端与离心式压缩机Ⅲ段2-3的入口端连通，离心式压缩机Ⅲ段2-3出口端通过管道与三级空气冷却换热器7入口端导通，三级空气冷却换热器7出口端与三级水冷却换热器8入口端导通。
所述一级反冲装置9、二级反冲装置10及三级反冲装置11分别串联于于以及水冷却换热器4、二级水冷却换热器5及三级水冷却换热器6之后，
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
