[发明专利]用于冷却压缩空气流的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冷却压缩空气流的方法和设备。

背景技术

经常需要冷却压缩空气流以去除压缩热，并且在有些情况下需要将空气冷却到低于环境温度，例如在使用绝热压缩机压缩将要在低温蒸馏设备中分离的空气的情况。

标准程序是将压缩空气送入冷却塔，压缩空气在该冷却塔中通过与来自制冷回路的水直接接触而被冷却。美国专利4,367,082和5,669,237说明了标准的低温蒸馏空气分离设备，其中通过与水间接热交换冷却空气，然后净化并送入塔中进行分离。

由美国专利4,461,154已知，在绝热压缩机中被压缩的空气可用于预热锅炉给水。

美国专利6,117,916说明了在发送来自压缩机的空气之前使用来自绝热压缩机的热量使工作流体升温。空气随后被进一步冷却并送入空气分离设备。

发明内容

本发明的一个目的是有效地利用压缩空气中存在的热量以产生能量。

本发明提供了一种用于在一设备中冷却气流的方法，该方法包括：

a)提供至少一个具有基本垂直的取向的细长容器，其中所述细长容器包括：

(i)第一端和第二端；

(ii)用于在气流和至少一股冷却流之间进行间接热交换以产生冷却的气流的第一隔室；

(iii)用于所述冷却的气流和液体流之间直接接触以产生进一步冷却的气流的第二隔室；以及

(iv)分隔开所述第一和第二隔室、允许气体向上通过但阻止液体向下通过的隔板；

b)靠近所述第一端将气流引入所述第一隔室，并靠近所述第二端从所述第二隔室取出所述进一步冷却的气流；

c)将至少一股冷却流引入所述第一隔室，并从所述第一隔室取出升温的所述至少一股冷却流；以及

d)靠近所述第二端将液体流引入所述第二隔室，并靠近所述隔板从所述第二隔室取出升温的所述液体流。

此外，本发明提供了一种用于冷却压缩气流的设备，该设备包括至少一个具有基本垂直的轴线取向的细长容器，其中所述细长容器包括：

a)第一端和第二端；

b)用于在压缩气流和至少一股冷却流之间进行间接热交换的第一隔室；

c)用于冷却的所述压缩气流和液体流之间直接接触的第二隔室；

d)分隔开所述第一和第二隔室并且在使用时允许气体向上通过但阻止液体向下通过的隔板；

e)用于靠近所述第一端将所述压缩气流引入所述第一隔室的管路；

f)用于靠近所述第二端从所述第二隔室取出冷却的所述压缩气流的管路；

g)用于将所述至少一股冷却流引入所述第一隔室的管路；

h)用于从第一隔室取出升温的所述至少一股冷却流的管路；

i)用于靠近所述第二端将所述液体流引入所述第二隔室的管路；以及

j)用于靠近所述隔板从所述第二隔室取出升温的所述液体流的管路。

附图说明

为了进一步理解本发明的实质和目的，参照下面结合附图给出的详细说明，其中附图中同样的元件用相同的或类似的标号表示，在附图中：

-图1示出本发明的第一实施例；以及

-图2示出本发明的第二实施例。

具体实施方式

本发明提供了一种用于在一设备中冷却气流的方法，该设备包括一具有在使用时基本垂直地定向的轴线的细长容器，所述细长容器包括第一端和第二端、用于在气流和至少一股冷却流之间进行间接热交换以产生冷却的气流的第一隔室以及用于冷却的气流和液体流之间直接接触以产生进一步冷却的气流的第二隔室，所述第一和第二隔室通过在使用时允许气体向上通过但阻止液体向下通过的隔板分隔开，所述方法包括：靠近第一端将气流引入第一隔室；靠近第二端从第二隔室取出进一步冷却的气流；将所述至少一股冷却流引入第一隔室；从第一隔室取出升温的所述至少一股冷却流；靠近第二端将液体流引入第二隔室；以及靠近隔板从第二隔室取出升温的液体流。

根据本发明的另一实施例，该方法包括：

a)将至少两股冷却流引入第一隔室，所述至少两股冷却流具有不同压力和不同温度中的至少一个；

b)通过在第一隔室中气流和至少一股冷却流之间间接接触而进行热交换，并且通过在第二隔室中冷却的气流和液体流之间直接接触而进行热交换；

c)当所述至少一股冷却流是液体时，在第一隔室中通过与气流进行热交换而使所述冷却流蒸发，并且从第一隔室中取出蒸汽状态下的所述至少一股冷却流；以及

d)在第二隔室的中间位置将另外的液体流引入第二隔室中。