大型空分设备配套压缩机运行时会产生大量的热量，而要保证设备安全、经济、长效运行就必须将这些热量带走，运行设备的冷却至关重要; 为保证分子筛的吸附效果，必须把进入分子筛吸附器的加工空气的温度降到工艺要求范围。空分设备一般采用循环冷却水系统来实现加工空气的冷却。为保证冷却效果，会尽量加大冷却水量和降低水的温度。然而，从经济运行的角度来看，冷却设备的换热面积、传热系数是一定的，当水量、水温达到了一定值时，无论再增加多少水量或再降低多少水温都无法再提高设备的冷却效果，也就是到了临界点。继续增加水量或降低水温只会增加循环冷却水系统的运行能耗，这就是“过度冷却”。2014 年，江西新余新钢气体有限责任公司( 以下简称: 新钢气体公司) 对循环冷却水系统和空气预冷系统采取了一些优化操作，取得了一定的节能效果。
1、循环冷却水系统的节能措施
      循环冷却水系统是保证空分设备正常运行的关键系统，由冷却塔、风机、水池及循环水泵组成。其工作原理是: 冷却水通过循环水泵加压后被送至空分设备的冷却系统( 如空压机、氧压机、氮压机、增压机的冷却器和空气预冷系统) ，复热后的冷却水返回冷却塔上部，在冷却塔内利用水和空气的接触，饱和蒸汽分压力高的高温水分子向压力低的空气流动，湿热( 高焓值) 水自布水系统洒入塔内填料上。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水直接传热，另一方面由于水蒸气表面和空气之间存在压力差，会产生蒸发，带走蒸发潜热，再由风机将水中的热量带出，从而达到降温的目的。
      在南方地区，冬季水温最低可达12℃ 以下，夏季最高达35℃以上。在夏季，循环冷却水系统一般都是满负荷运行，在相同负荷下，空分设备整体能耗都最高。以前，当环境温度低时，在确保运行安全的前提下，如何通过启/停水泵、风机等措施来控制好水温，水量、水温应该在什么范围调整比较合理，未给出明确的规定，不可避免地存在过度冷却现象。
      新钢气体公司经过一年多时间的摸索，在保证足够的冷却效果的前提下，根据环境温度的变化，及时采取措施控制一定的给水量及给水温度，解决了空分设备过度冷却问题，降低了空分设备的运行单耗。新钢气体公司18000m³/h空分设备的循环冷却水系统利用已淘汰的6000、3200m³/h空分设备循环冷却水系统的设备，高温天气下获得了较好的冷却效果。但是，水泵、风机数量的增多也带来了负荷调整的复杂性。循环冷却水系统的节能措施主要有:
      (1) 降低水泵运行压力，将水压由0.37MPa降低到0.32MPa，加强总水过滤器的阻力检查与清洗，降低电耗。
      (2) 通过实践，得出水量与水温的最佳工况关系，及时调整风机及水泵的运行模式。风机停运后，留一点冷却塔上水，以充分利用流经填料的自然降温效果。
      (3) 每次冷却塔冷却水的负荷调整后，用测温枪检测各座冷却塔的冷却水温，及时分配好水量，确保降温效果一致。
      在调整水泵、风机的运行方式的试验过程中，注意必须确保各个冷却器回水温度不要回升过多，当水温达到45℃时，冷却器容易产生水垢，影响换热效果。新钢气体公司将各设备冷却后的回水温度控制在40℃以下。经过实际运行效果比较，根据环境温度变化对给水温度的影响，新钢气体公司制定了循环冷却水系统设备运行模式( 见表1) ，尽量将给水温度维持在25 ~30℃之间。

2 、空气预冷系统的节能措施

空气预冷系统的冷却水量有一定的要求，一般根据实际冷却效果来控制。一定的加工空气量下，空冷塔冷却水处理量过多，不仅不能进一步降低空气温度，反而使空冷塔阻力增加，能耗增大，过量的水甚至有造成分子筛带水的危险。
       下面以新钢气体公司18000、24000m³/h空分设备的空冷塔工况调整为例，阐述空气预冷系统( 如图1 所示) 的节能措施。18000m³/h空分设备空冷塔空气处理量为86000~90000m³ /h 时，常温水量为335m³/h，出空冷塔空气温度为12℃，逐步将常温水量减小到285m³/h 以下时，出空冷塔的空气温度才有所上升( 如图2 所示) 。也就是说有50m³/h的水属于过度冷却。因此，将常温水量设定为290m³/h，以降低常温水泵的运行负荷，每天可节电142kW·h。
                  

      低温水泵的流量按设计值控制在54m³/h，出空冷塔空气与冷冻水的温差控制在4℃左右。通过调整来对比降温效果，将低温水量减小至43m³/h为最佳。这样，出空冷塔的空气与冷冻水的温差缩小至2℃以内。出空冷塔空气温度下降了2℃，可减少300 秒的加热时间。
      24000m³/h 空分设备空冷塔的空气处理量为12.3~12.6万m³/h 时，常温水量为350m³/h，出空冷塔空气温度为13℃，逐步将常温水量减小到290m³/h以下时，出空冷塔的空气温度才有所上升(见图2) 。也就是说有60m³/h的水属于过度冷却。因此，将常温水量设定为295m³/h，以降低常温水泵的运行负荷，每天可节电236kW·h。
      将低温水泵流量按设计值控制在75m³/h时，冷冻水温度比出空冷塔的空气温度竟然低近6℃，由于已经接近高限报警设计流量( 80m³/h) ，所以长期未调整低温水泵流量。2014 年7 月，校对流量计时发现低温水泵流量显示值偏大6m³/h，即实际流量只有69m³/h。通过试验，得到将出空冷塔空气与冷冻水之间的温差控制在2℃以内时冷却效果最佳的结论。将冷却水量增大到85m³/h左右，运行时分子筛吸附器前无带水现象。所以将高限报警值提高到90m³/h。分子筛吸附器的吹冷温度峰值提高了12℃，电加热器的加热时间因此可减少250秒，降低了能耗。所以，平时操作中通过水量调整控制出空冷塔空气与冷却水的温差在2℃左右，使出空冷塔的空气温度下降2℃，分子筛吸附器的吹冷温度峰值提高了10℃，可减少200 秒的加热时间。
      新钢气体公司18000 、24000m³/h空分设备空冷塔的冷却水量调整前后效果对比见表2。

3、结束语
      空分设备冷却系统的过度冷却现象比较普遍，由于优化控制的摸索过程需要花费较大的精力，节能效果也不是特别突出，所以未引起很多单位的重视。但在空分设备经济运行越来越重要的今天，节能降耗工作就必须从这些细节上下功夫。