一种用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置及方法

本发明属于冷却水回收和空气分离设备，具体涉及一种适合于回收工业冷却塔循环水的空气分离系统预处理装置及方法。

背景技术：

1、工业冷却塔广泛应用于化工、制药、石油加工、食品生产等行业，通过挟带废热的循环水和空气接触，借助蒸发作用来散去各类工业生产过程中产生的热量。在热交换过程中，空气携带大量以水蒸气或水雾形式存在的循环冷却水进入环境大气，形成漂水损失与蒸发损失，迫使生产过程上游源源不断地供给水，造成严重的资源与能源浪费。此外，湿空气中的水蒸气在冷却塔上空遇冷凝结形成水雾，随气流漂浮于大气，对当地居民造成较大的“环保”困扰。

2、公开号为cn 204612523 u的专利公开了一种冷却塔蒸发水回收装置，该装置在冷却塔内部设置换热器，通过凝结水罩回收冷却塔排放气体中的水。国家知识产权局于2017年1月18日公开了公开号为cn 205897943 u，名称为开放式冷却塔的冷却水回收装置的实用新型专利申请文献，该装置通过在冷却塔的基础上增加集水器及辅助控制系统，将开放式冷却塔中溢出的冷却水回收再利用。

3、上述两个技术方案中，针对冷却塔内部结构进行改造，在空气离开冷却塔前进行冷却，能够起到一定的回收冷却水效果。但是，离开冷却塔的空气中仍有一部分水气无法回收，且针对冷却塔内部结构的改造，存在设备维护困难的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够充分回收工业冷却塔所排放湿空气中的循环水，并将产生的高压气体处理后用于空气分离系统的预处理装置及方法，能够解决现有技术冷却塔水回收效率低、设备维护困难的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种用于冷却塔水回收的空气分离系统预处理装置，包括压缩机、冷却器、气水分离器、第一调节阀、引射器、第二调节阀和干燥器；

4、冷却塔湿空气排气口与压缩机进气口相连；冷却器进气口与压缩机排气口相连，冷却器排气口与气水分离器进气口相连；气水分离器排气口分为两路，一路通过第一调节阀与引射器进气口相连，另一路通过第二调节阀与干燥器进气口相连；干燥器排气口与空气分离系统相连。

5、优选地，在冷却塔湿空气排气口和压缩机之间还设有除雾器，除雾器进气口与冷却塔湿空气排气口相连，除雾器排气口与压缩机进气口相连。

6、优选地，除雾器产生的一次分离水和气水分离器产生的二次分离水共同汇入冷却塔系统。

7、优选地，当压缩机产生的高压空气低于后续空气分离系统需求量时，第二调节阀开启，并根据流量调节开度，第一调节阀关闭。

8、优选地，当压缩机产生的高压空气高于后续空气分离系统需求量时，第二调节阀全开，第一调节阀开启，并根据高压空气的余量调节开度。

9、优选地，当第一调节阀开启时，引射器利用高压气体引流环境空气，在冷却塔下方将引射气体导入冷却塔。

10、优选地，冷却器采用逆流换热方式。

11、优选地，冷却器以环境空气为冷却剂。

12、本发明还公开了用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置回收冷却塔水及分离空气的方法：

13、冷却塔排出的湿空气进入压缩机加压，再经冷却器冷却后，在气水分离器中析出冷却水；从气水分离器排出的高压空气在第二调节阀的控制下，经干燥器干燥后供给后续空气分离系统使用；当气水分离器排出的高压空气量大于后续空气分离系统的需求量时，多余高压空气在第一调节阀的控制下，经引射器向冷却塔引流环境空气。

14、优选地，冷却塔排出的湿空气经除雾器除雾后进入压缩机加压；除雾器产生的一次分离水与气水分离器产生的二次分离水汇聚流入冷却塔，作为整个装置回收的循环水。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明公开了一种用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，冷却塔排出的湿空气经压缩机压缩后，再经冷却器冷却后在气水分离器中析出冷却水，利用机械压缩和冷却凝结相结合的析水方式，实现了对工业冷却塔排放气体中所含循环水的二次回收，减少了水资源的浪费。同时，作为一个预处理装置，从气水分离器排出的高压空气在第二调节阀的控制下经干燥器后能够直接应用于后续空气分离系统，而且能够在高压空气过量时，在第一调节阀的控制下，通过引射器向冷却塔引流环境空气，减少冷却塔内部风机的功耗，提高了系统的能量利用率。实现了在生产高压气体供给空气分离系统的同时，对冷却塔排出的湿空气进行处理，回收其中蒸发损失的冷却循环水，降低冷却循环系统运行成本。

17、进一步地，在冷却塔湿空气排气口和压缩机之间设置除雾器，能够捕集湿空气中含有的水雾并进行回收利用。

18、进一步地，采用逆流换热方式，所需的传热面积小，节省材料，换热效率高。

技术特征：

1.一种用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，包括压缩机(2)、冷却器(3)、气水分离器(4)、第一调节阀(5)、引射器(6)、第二调节阀(7)和干燥器(8)；

2.根据权利要求1所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，在冷却塔湿空气排气口和压缩机(2)之间还设有除雾器(1)，除雾器(1)进气口与冷却塔湿空气排气口相连，除雾器(1)排气口与压缩机(2)进气口相连。

3.根据权利要求2所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，所述除雾器(1)产生的一次分离水和气水分离器(4)产生的二次分离水共同汇入冷却塔系统。

4.根据权利要求1所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，当压缩机(2)产生的高压空气低于后续空气分离系统需求量时，第二调节阀(7)开启，并根据流量调节开度，第一调节阀(5)关闭。

5.根据权利要求1所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，当压缩机(2)产生的高压空气高于后续空气分离系统需求量时，第二调节阀(7)全开，第一调节阀(5)开启，并根据高压空气的余量调节开度。

6.根据权利要求5所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，当第一调节阀(5)开启时，所述引射器(6)利用高压气体引流环境空气，在冷却塔下方将引射气体导入冷却塔。

7.根据权利要求1所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，所述冷却器(3)采用逆流换热方式。

8.根据权利要求1所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置，其特征在于，所述冷却器(3)以环境空气为冷却剂。

9.采用权利要求1～8任一项所述的用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置回收冷却塔水及分离空气的方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的回收冷却塔水及分离空气的方法，其特征在于，在冷却塔湿空气排气口和压缩机(2)之间还设有除雾器(1)，冷却塔排出的湿空气经除雾器(1)除雾后进入压缩机(2)加压；除雾器(1)产生的一次分离水与气水分离器(4)产生的二次分离水汇聚流入冷却塔，作为整个装置回收的循环水。

技术总结
本发明公开了一种用于冷却塔水回收的空气分离系统的预处理装置及方法，包括除雾器、压缩机、冷却器、气水分离器、第一调节阀、引射器、第二调节阀和干燥器。本发明利用机械压缩和冷却凝结相结合的析水方式，实现了对工业冷却塔排放气体中所含循环水的二次回收，减少了水资源的浪费。此外，作为一个预处理装置，产生的干燥高压气体可以直接应用于后续空气分离系统。当预处理装置的空气处理量大于后续空气分离系统的空气处理量时，可以分出多余的空气流，通过引射器向冷却塔引流环境空气，减少冷却塔内部风机的功耗，提高了系统的能量利用率。

技术研发人员：邓建强,郑澳辉,张栋博,何阳,曹峥
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11