本发明专利技术涉及用于产生压缩气流(304，5)的方法和设备，例如可以应用于低温分离空气的方法或设备。在两级冷却单元中从在气体压缩机中压缩的气流(1)排出压缩热量，其是通过螺旋状缠绕的管路的第一和第二管束(21，22)形成的，其中这两个管束(21，22)设置在共同的容器(20)中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1前序部分的产生压缩气流的方法。本专利技术的冷却单元至少有两级，包括不可能的后续设备，例如，净化设备或进一步冷却至低温的主热交换器。本专利技术原则上可以应用于所有气体压缩方法，而不管压缩气流的其他应用。它们尤其是可以应用于这样的系统，其中将气体分离单元的原料流或来自气体分离单元的产品流或中间广品流施加到升尚的压力。
技术介绍
具有两级冷却单元的有关方法，尤其是在低温分离产生原料空气流是已知的，其中它们用来对原料空气进行所谓预冷却。这时，该原料空气在主空气压缩机(MAC = MainAir Compressor)中压缩，主空气压缩机一般具有多级中间冷却。主空气压缩机的下游压缩的原料空气在两个空气侧串联连接的热交换级中冷却，其中压缩空气与冷却流体进行直接或间接的热交换。作为冷却流体一般采用液体水，其中第一热交换级用冷却水而第二级用冷水。这里所谓“冷却水”理解为在第一温度下的水流，例如，来自一般的冷却塔。“冷水”具有较低的第二温度，并例如，在净化冷却器中取得，它用来自空气分离的干燥气体运行。从第二级排出的经加热的水，可以作为冷却水的补充，用作第一热交换级的冷却流体。这时，原则上可以在每个热交换级中在压缩气流之间作为直接热交换(例如，在直接接触冷却器中)或在热交换器作为间接热交换进行热传递。在图1中显示压缩气流的冷却单元的三个方案A至C，正如它们适用于空气的低温分离。在所有三个方案中，大气中的空气(AIR) I通过过滤器2被气体压缩机3吸取，该气体压缩机形成为具有中间冷却的多级主空气压缩机。接着，热的压缩原料空气4送入两级冷却单J L ο在方案A中，两个冷却级都通过直接接触冷却器101形成，在其头部引入来自净化冷却器11的冷水10作为“第二冷却流体”。冷水首先对要冷却的原料空气逆流流过直接接触冷却器(“第二冷却级”)的上部区域。在一个中间区域，送入冷却水12作为附加冷却流体。从上面来的加热的冷水和冷却水全部在直接接触冷却器的下部区域用作“第一冷却流体”。加热的水通过管道13从直接接触冷却器的储槽抽出，预冷后的压缩原料空气通过管道5从头部抽出。这时，需要两个水栗102，103，把冷却水或者冷水从大气压升高到升高的压力，例如，处于主空气压缩机3出口压力以上的压力。在方案C中，第一冷却级由热交换器200形成，其中出主空气压缩机3的原料空气流4与冷却水进行间接热交换。在直接接触冷却器201中仍旧只实现第二冷却级。这里只需要一个水栗203用来显著提高压力。第一冷却级200的冷却流体例如可以处于大气压以下。热交换器200通常用直管热交换器(TEMA-交换器Shell-and Tube Heat Exchanger壁与管热交换器)实现。原则上还可以有一个方案B，其中在该两个冷却级中作为间接热交换进行。为此，采用两个空气侧串联连接的直管热交换器300，301，其第二直管热交换器301用来自净化冷却器11的冷水10运行。为此不需要高压水栗(栗304只使冷却水循环，或者将其提升到加入冷却塔所需的压力)。附带地采用分离器(分相器)306，其中使冷凝水从预冷后的原料空气304中分离出来。方案A的系统从DE32 16 502 AUEP I 239 246 B2 = US 6,598,424 B2、DE 20205 751 U1、DE 10 2005 028012 A1、DE 10 2007 014643 Al或WO 2010/017968 A2 = US2011/0214453 Al公开，方案B的系统从EP 828 122 AUUS 2007/204652 AUEP I 995 537A2 = US 2008/0289362 AUEP 2 053 331 Al=US 2009/107177 AUEP 2 053 330 Al = US2009/120128 Al公开，而方案C的系统从DE 101 15 258 AUDE 101 30 754 AUDE 102007 027073 AUEP 2 489 968 AUffO 2013/053425 A2公开。方案A和C的结合表示在WO2011/110301 厶2中<^? 2 236 964 Al=US 2010/242537 Al和WO 2010/017968 A2 = US2011/0214453 Al公开具有单级空气预冷却的空气分离系统。所有三个方案都只有一个有限的应用范围，并且需要一个相对较大的组件数目。因此，在高的气体压力下，方案A和C昂贵，能量消耗大，因为它们需要一个或两个高压水栗。附带地在空气和冷却水之间直接接触时，由于升高的CO2分压和较高的空气温度存在腐蚀危险。方案B允许防止直接接触。但问题是热交换器301的实际实施。其设计提出高的要求，由于冷却流体相对较小的通过能力和非常小的平均温度差(这两者与热交换器300进行比较)。对于这个问题，至今尚未发现令人满意的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，这样设计上述方法和相应的设备，以便给出一个特别紧凑的系统，其同时具有特别低的能耗及此外宽的实际应用范围，尤其是包括将大气空气压缩至特高压(在主空气压缩机3出口 10巴和更高)的设备。该目的通过权利要求1的特征实现。与上述方案B相比，采用包括两个冷却级的结合的设备。其被构造成螺旋状缠绕的热交换器，具有安排在共同的容器中的两个彼此独立地缠绕的管束。在本专利技术的范畴内，原则上还可以将三个或更多个管束布置在该共同的容器内。在螺旋状缠绕的热交换器中，多层的管路缠绕在芯管上。引导介质通过各管路，该介质与在管路之间的空间中和围绕的外罩中流动的介质进行热交换。这些管路在热交换器上端合并成多组，以管束的形式从外空间引出。例如在下列出版物中描述了如此缠绕的热交换器及其制造:-Hausen/Linde，Tieftemperaturtechnik(低温技术),2.Auf 1.1985，471-475页-ff.Scholz，uGewickelte Rohrwarmeaustauscher(缠绕管热交换器)” ,Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft，Nr.33(1973)，34_39页-Kreis, uGewickelte Warmeaustausch(缠绕热交换器)” in Hess，Apparate-Handbuch:Technik，Bau，Anwendung，1990，262-264页这些管路在外侧可以如同在内侧一样光滑地构造。替代性地，它们在外侧可以具有用于增大热交换面积的肋条。这缩短了热传递效率所需的管长，从而通过热交换器管束的明显更加紧凑的构造方式，降低了设备成本。肋条例如可以从光滑管壁辊压出来;在此，管路和肋条实际上由一块体组成。替代性地，通过额外的材料将肋条施加在相应管路原本光滑的外表面上。缠绕的热交换器在制造成本方面原则上高于其他热交换器类型，例如板式热交换器或直管式热交换器。但是在本专利技术的范畴内发现，在一个外壳内特别地布置两个管束当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
产生压缩气流(304，5)的方法，其中将该气流(1)在单级或多级气体压缩机(3)中压缩，接着在冷却单元中排出至少一部分在气体压缩机中产生的压缩热量，其中该冷却单元包括‑第一热交换级，其具有冷却通道和加热通道，及‑第二热交换级，其具有冷却通道和加热通道，其中在该方法中‑压缩的气流在第一热交换级中与在第一温度下引入第一热交换级中的第一冷却流体(412)进行间接热交换，及‑从第一热交换级排出的气流在第二热交换级中与在低于第一温度的第二温度下引入第二热交换级中的第二冷却流体(10)进行间接热交换，其特征在于，‑第一和第二热交换级通过螺旋状缠绕的管路的第一和第二管束(21，22)形成，及‑第一和第二管束(21，22)设置在共同的容器(20)中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·佐策克，D·戈卢贝夫，S·阿勒拉巴迪，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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