[发明专利]降低空分设备综合电单耗的装置及方法

权利要求书

1.一种降低空分设备综合电单耗的方法，其特征在于，空分设备包括空压机、氧压机、氮压机和增压机，该方法是利用余热回收装置将从空分设备中各机组回收的压缩热用于制备冷冻水，并通过换热器用冷冻水对各机组的进口介质进行降温除湿；同时，利用控制器对换热器的换热量进行调节，从而实现对各机组进口介质的温度和湿度的控制，保持各机组进口介质在最佳气体状态，实现空分设备综合电单耗降低的目的；所述最佳气体状态是指：各机组进口介质气体的温度与空分设备运行当地冬季的气温差值在±2℃以内，相对湿度差值在±5%以内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述余热回收装置制备冷冻水时，其制冷量Q_c为：

Q_c=COP×(Q_i+A)    （1）

该式中，COP为余热回收装置所能实现的制冷量和输入功率的比值，单位：kW/kW；Q_i为余热回收装置从空压机、氧压机、氮压机、增压机中回收的压缩热产生热水的热量，单位：kW；A为余热回收装置消耗的电功率，单位：kW；；

余热回收装置产生冷冻水的流量W_c为：

W_c=3600×Q_c/[C_c×ρ_c(t_c1-t_c2)]    （2）

该式中，Q_c为不考虑热损失时，余热回收装置用于产生冷冻水的制冷量，单位：kW；C_c为冷冻水比热，单位：kJ/(kg·K)；ρ_c为热水密度，单位：kg/m3；t_c1为冷冻水进口温度，单位：K；t_c2为冷冻水出口温度，单位：K；

该方法中，根据换热器的热交换效率和析湿系数选择换热器，换热器能满足下列要求：该换热器能达到的热交换效率应该等于空分设备进口气体介质处理过程需要的热交换效率，且该换热器能达到的析湿系数应该等于空分设备进口气体介质处理过程需要的析湿系数；其中，

热交换效率ε₁为： 

ε₁=（t₁-t₂）/(t₁- t_c2)    （3）

该式中，t₁、t₂为处理前后空分设备进口气体介质的干球温度，单位：K；t_c2为式（2）中的冷冻水出口温度，单位：K；

析湿系数ξ为：

ξ=（i₁-i₂）/[C_p（t₁-t₂）]    （4）

该式中，i₁、i₂分别为处理前后空分设备进口气体介质的焓值，单位：kJ/mol；C_p为气体的定压比热容，单位：J/(kg·K)；t₁、t₂为处理前后空分设备进口气体介质的干球温度，单位：K。

3.用于实现权利要求1所述方法的降低空分设备综合电单耗的装置，包括空压机、氧压机、氮压机和增压机；其特征在于，还包括能够通过蒸汽压缩方式制备冷冻水的余热回收装置；余热回收装置分别通过管路连接至空压机、氧压机、氮压机和增压机的换热夹套用于回收压缩热；余热回收装置的冷冻水管路与换热器相接，空压机、氧压机、氮压机和增压机的进口介质管路与换热器相接，实现冷冻水与各进口介质的换热；冷冻水管路上设置控制阀，空压机、氧压机、氮压机和增压机的进口处均设有温度传感器和湿度传感器，所述控制阀、温度传感器和湿度传感器分别通过电缆接于控制器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述换热器有4个，分别设于空压机、氧压机、氮压机和增压机的进口介质管路上；与各换热器相连的冷冻水管路上分别设置控制阀。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述余热回收装置是蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组或热水型溴化锂吸收式冷水机组。

6.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述换热器是表面式冷却器。