空氣預(yù)冷系統(tǒng)一般由空氣冷卻塔,水冷卻塔,冷水機及水泵組成,它設(shè)置在空壓機與分子篩吸附器之間,用以降低進(jìn)分子篩吸附器的空氣溫度及含水量。九十年代以前,空冷塔和水冷塔常采用穿流塔板、降液管式大孔經(jīng)塔板,在實際運行中暴露了以下諸多問題,如空冷塔帶水、水冷塔噴水、塔板阻力大、冷凍機制冷量大和預(yù)冷效果差等問題。從九十年代開始,國內(nèi)外的空分設(shè)備制造廠均普遍采用聚丙稀鮑爾環(huán)填料塔,有的在空冷塔的底部則采用少量(約2m左右)的不銹鋼鮑爾環(huán)填料,鮑爾環(huán)的規(guī)格一般選用公稱直徑為DN50、DN70和DN90三種。
鮑爾環(huán)填料具有通量大、阻力小、分離效率高及操作彈性大等優(yōu)點,在相同的降壓下,處理量可較拉西環(huán)大50%以上。在同樣處理量時,降壓可降低一半,傳質(zhì)效率可提高20%左右。與拉西環(huán)比較,這種填料具有生產(chǎn)能力大、阻力強、操作彈性大等特點,在一般情況下同樣壓降時處理可比拉西環(huán)大50%-100%,同樣處理時壓降比拉西環(huán)小50%-70%,塔高也有降壓,采用鮑爾環(huán)可以比拉西環(huán)節(jié)約20%-40%填料容積.
空冷塔和水冷塔以鮑爾環(huán)作為填料,采用自由堆放方式。在進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱時,液體自塔頂均勻下流,沿填料呈膜狀流動,氣體則由塔底上升通過填料(填料的比表面積達(dá)80~110m2/m3)時與液膜接觸,進(jìn)行熱質(zhì)交換。七十年代前后制造的空分設(shè)備,其空冷塔和水冷塔也采用陶瓷拉西環(huán)填料,由于德國BASF對拉西環(huán)作了重大改進(jìn),雖然環(huán)外徑也是等于高度,但在環(huán)壁上開出兩排帶有內(nèi)舌片的窗孔。每層窗孔有5個,這種結(jié)構(gòu)改善了氣液分布,充分利用了環(huán)的內(nèi)表面,與拉西環(huán)相比,鮑爾環(huán)的處理量可大50%以上,而壓降低一半。
實踐證明,空氣預(yù)冷系統(tǒng)采用鮑爾環(huán)填料幾個顯著特點
(1)傳質(zhì)傳熱能力強。出空冷塔的空氣溫度與上段進(jìn)塔冷水的溫差可少于1℃,水冷塔的出水溫度與進(jìn)塔的污氮溫度之間可產(chǎn)生4~5℃的負(fù)溫差;
(2)由于堆積空隙率達(dá)到94~95%,因此不易堵塞,不易選成造沫夾帶,有利于變工況操作,空氣量加大后,不易帶水;
(3)壓降小,每米填料的阻力大約在10mm水柱左右;
(4)空冷塔的用水量可下降30%;
(5)可降低冷水機的制冷量。冬季可不開機,夏季制冷量可降低80%,為實現(xiàn)無冷水機的空氣預(yù)冷系統(tǒng)成為可能;
(6)安裝方便,制造成本低;
(7)相當(dāng)?shù)偷拿芏犬a(chǎn)品重量輕。