制氧工考试
空分设备为什么要设置氮水预冷器？
题目
空分设备为什么要设置氮水预冷器？
参考答案和解析
正确答案:
全低压空分设备普遍设有氮水预冷器。它主要是利用污氮中水的未饱和度，使部分水蒸发。水蒸发时吸收汽化潜热，使冷却水温降低，再利用它来冷却加工空气，降低进塔空气温度。因此，它包括空气冷却塔和水冷却塔。
设置氮水预冷器的根本目的是降低空气进空分塔的温度，避免进塔温度大幅度地波动。因为进塔空气温度的高低直接影响着切换式换热器和精馏塔的工况以及整个空分设备的经济性。设计时一般把空气进塔温度定为30℃。运行中进塔温度高于设计指标时，将使压缩空气的节流制冷量减小，切换式换热器的热端温差和热负荷都要增大，从而导致冷损及能耗的增大。
例如，污氮复热不足，若增加1℃，将使空分设备能耗增加2%左右。降低进塔空气温度，不仅能提高空分设备的经济性，而且降低了空气中的饱和水分含量。例如，当空气的绝对压力为0.6MPa，空气温度由40℃降至30℃时，每1kg空气中的饱和水分含量将会减少约40%。这就大大减轻了切换式换热器水分自清除的负担，有利于自清除。因此，要管好、用好氮水预冷器，尽可能地降低空气进塔温度。
其次，在空气冷却塔（喷淋冷却塔）中，空气和水直接接触，既换热又受到了洗涤，能够清除空气中的灰尘和溶解一些有腐蚀性的杂质气体，例如H2S、SO2、SO3等，避免板翅式切换式换热器铝合金材质被腐蚀，延长使用寿命。由于空气冷却塔的容积较大，对加工空气还能起到缓冲作用，空压机在切换时不易超压。
对于分子筛吸附净化流程，分子筛的吸附容量与温度有关，温度越低，吸附容量越大。对一定大小的吸附器工作周期可以长，或对于一定的吸附周期，设计的吸附器容积可以较小，所以也要求将空气预先冷却到尽可能低的温度。在氮水预冷器中充分回收、利用氮气的冷量来冷却空气。
设置氮水预冷器的根本目的是降低空气进空分塔的温度，避免进塔温度大幅度地波动。因为进塔空气温度的高低直接影响着切换式换热器和精馏塔的工况以及整个空分设备的经济性。设计时一般把空气进塔温度定为30℃。运行中进塔温度高于设计指标时，将使压缩空气的节流制冷量减小，切换式换热器的热端温差和热负荷都要增大，从而导致冷损及能耗的增大。
例如，污氮复热不足，若增加1℃，将使空分设备能耗增加2%左右。降低进塔空气温度，不仅能提高空分设备的经济性，而且降低了空气中的饱和水分含量。例如，当空气的绝对压力为0.6MPa，空气温度由40℃降至30℃时，每1kg空气中的饱和水分含量将会减少约40%。这就大大减轻了切换式换热器水分自清除的负担，有利于自清除。因此，要管好、用好氮水预冷器，尽可能地降低空气进塔温度。
其次，在空气冷却塔（喷淋冷却塔）中，空气和水直接接触，既换热又受到了洗涤，能够清除空气中的灰尘和溶解一些有腐蚀性的杂质气体，例如H2S、SO2、SO3等，避免板翅式切换式换热器铝合金材质被腐蚀，延长使用寿命。由于空气冷却塔的容积较大，对加工空气还能起到缓冲作用，空压机在切换时不易超压。
对于分子筛吸附净化流程，分子筛的吸附容量与温度有关，温度越低，吸附容量越大。对一定大小的吸附器工作周期可以长，或对于一定的吸附周期，设计的吸附器容积可以较小，所以也要求将空气预先冷却到尽可能低的温度。在氮水预冷器中充分回收、利用氮气的冷量来冷却空气。
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