空分裝置中循環(huán)水溫度的重要性

李淑妍

本公司有1套52T8PD空分裝置，空壓機排氣量38000m3/hr，為3級壓縮，是美國離心式壓縮機。在空分裝置運行過程中，循環(huán)水對設(shè)備起到冷卻，熱交換作用，對空分設(shè)備的安全和效率起著及其重要的作用。

一、循環(huán)水溫度對壓縮機能耗的影響

（1）循環(huán)水溫度對壓縮機能耗的影響。

空分裝置中，空壓機，循環(huán)氮壓機，喂氣機的級間冷卻器和后冷卻器都是通過循環(huán)水進行熱交換冷卻的，水溫越低，換熱效果越好，壓縮機的等溫效率越高，能耗越少。

氣體溫度在壓縮的過程中保持不變稱為等溫壓縮，這是一種理想情況，實際上只能接近而不能達到。多級離心壓縮機常做成多段，增加級間冷卻器從而使壓縮過程向等溫過程靠近，故級間冷卻器的換熱效果影響著壓縮機的做功效率，其中，循環(huán)水的水溫起著重要作用。

我司在原有的2臺1260NM3/H冷卻塔基礎(chǔ)上，新增2臺500NM3/H冷卻塔，一臺400NM3/H冷卻塔，同時更換舊的2臺1260NM3/H冷卻塔噴頭，采用聯(lián)豐新型號噴頭，其噴灑水更細密，更均勻。下表為改造前后水溫和壓縮機參數(shù)對比。

從上表可以看出，在壓縮機加工空氣量和進出口壓力基本不變的情況下，改造后循環(huán)水給水溫度降低2度，壓縮機的各級間冷卻器和后冷卻器溫差也縮小，換熱效果變好，壓縮機的能耗降低1%。

（2）循環(huán)水溫度對進塔前空氣的影響：

在空冷塔中，用冷卻水和從水冷卻塔來的冷凍水對空壓機排出的高溫空氣進行冷卻，使進入純化系統(tǒng)的空氣溫度降低到15.5℃，從而減少進純化器的空氣含水量； 循環(huán)水溫度越低，空氣出空冷塔溫度越低，空氣中的飽和水含量越低，雜質(zhì)越低，分子篩運行周期越長，主塔的工況越穩(wěn)定，再生能耗越少。

（3）循環(huán)水溫度對冷箱的影響：

空分是采用深冷分離法，產(chǎn)出液體產(chǎn)品，其原理是根據(jù)空氣中各組分的沸點不同，經(jīng)加壓，遇冷，純化，并利用大部分由透平膨脹機提供的冷量使之液化，再進行精餾，從而獲得所需要的氧氣，氮氣及其他稀有氣體的過程。其中，空氣從常溫變成低溫的液體，所需要的冷量可以簡單通過下面的傳熱公式計算：

P冷量=Q*CP*（T2-T1）

其中：Q為加工空氣量Nm3/h

T1為進料空氣溫度（與循環(huán)水溫相近）K

T2為低溫液體的溫度K

P為產(chǎn)生液體所需要的冷量

我們可以看出，在空壓機排出空氣量都不變的情況下，產(chǎn)出相同的液體產(chǎn)品，水溫越低，所需要的冷量越少，能耗越少。 這與我司的實際狀況也是相符的，冬天的日平均液體產(chǎn)量比夏天的日平均產(chǎn)量多20T。

二、如何降低循環(huán)水溫度

循環(huán)水的冷卻一般在冷卻塔內(nèi)完成，需要冷卻的循環(huán)水進入冷卻塔，通過布水系統(tǒng)，均勻分布在填料上，在其表面形成一層水膜，與空氣逆向接觸，進行冷熱交換。對于如何降低循環(huán)水溫，我們有以下的優(yōu)化思路：

（1）更換新的冷卻塔噴頭。

壓力水沿切向水平進入蝸型噴頭，在腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)并向下作回旋運動，從下方噴嘴噴出。水噴出后形成一傘狀旋轉(zhuǎn)水體，沖擊濺水條及濺水葉片，濺散成均勻分布霧狀細小水滴，下落到填料頂面，從而和空氣進行充分的熱交換。

我司更換聯(lián)豐冷卻塔改進后的新噴頭，型號為三濺式Φ25，相比舊型號，新噴頭強度高，重量輕，配水和濺水效果更好，換熱效果和效率都提高。

（2）保證冷卻水水質(zhì)。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中，由于水分蒸發(fā)、風(fēng)吹損失等情況，使循環(huán)水不斷濃縮，其中所含的鹽類超標(biāo)，陰陽離子增加、pH值明顯變化，致使水質(zhì)惡化，而循環(huán)水的溫度，PH值和營養(yǎng)成分有利于微生物的繁殖，冷卻塔上充足的日光照射更是藻類生長的理想地方，造成結(jié)垢，腐蝕，微生物超標(biāo)等問題，進而影響冷卻塔換熱效果。故在日常管理中，需實時監(jiān)控循環(huán)水水質(zhì)情況，控制補水量，增加必要的水處理設(shè)備，保持冷卻塔內(nèi)部干凈。

（3）根據(jù)環(huán)境溫度開風(fēng)機。

風(fēng)機是向外排熱，使塔內(nèi)形成負(fù)壓，外界的冷風(fēng)由下部的進風(fēng)窗不斷輸入在填料中與熱水的熱量進行交換，達到冷卻塔降溫效果。冷卻塔的風(fēng)機能進一步降低循環(huán)水溫度，而風(fēng)機的開停是需要消耗電的。 由于空分的負(fù)荷是一定的，那么決定是否開停風(fēng)機的條件是對風(fēng)機消耗的電費與水溫降低帶來的壓縮機能耗下降與液體產(chǎn)品增加這兩者進行比較，看看是開風(fēng)機還是停風(fēng)機合適。但循環(huán)水冷卻水塔的能力是有極限的，我們認(rèn)為當(dāng)循環(huán)水經(jīng)冷卻后的溫度與環(huán)境濕球溫度無限接近的時候就表示水溫已經(jīng)無法下降了，再開更多的風(fēng)機也是沒有效果的。

三、總結(jié)

綜上所述，循環(huán)水溫度與空分裝置運行息息相關(guān)，是我們?nèi)粘９芾聿豢扇狈Φ囊画h(huán)。通過新型號噴頭，控制循環(huán)水水質(zhì)等方法，降低循環(huán)水溫度，能有效提供壓縮機設(shè)備的效率，進一步降低空分裝置運行的能耗。