現(xiàn)有技術(shù)

例如在H.-W.Haring(編者)，Industrial Gases Processing，Wiley-VCH，2006年，尤其是在2.2.5部分，"Cryogenic Rectification"中已知和描述了通過在空氣分離裝置中空氣的低溫分離技術(shù)生產(chǎn)液態(tài)或氣態(tài)空氣產(chǎn)品。本發(fā)明適用于相應(yīng)空氣分離裝置的各種實(shí)施方案。

空氣分離裝置具有蒸餾塔系統(tǒng)，例如，其可以配置為雙塔系統(tǒng)，尤其是經(jīng)典林德(Linde)雙塔系統(tǒng)，但也同樣可以配置為三塔或多塔系統(tǒng)。除了用于分離液態(tài)或氣態(tài)的氮?dú)饣蜓鯕?如液氧LOX、氣態(tài)氧GOX、液氮LIN和/或氣態(tài)氮GAN)的蒸餾塔，即用于氮氧分離的蒸餾塔之外，也可以提供用于分離其他空氣組分，特別是稀有氣體氪、氙或氬的蒸餾塔。

空氣分離裝置的蒸餾塔系統(tǒng)在其蒸餾塔的不同操作壓力下操作。例如，已知的雙塔系統(tǒng)具有(高)壓塔和低壓塔。高壓塔的操作壓力為例如4.3-6.9巴，特別是約5.5巴。低壓塔在例如1.2-1.7巴，特別是在約1.4巴的操作壓力下操作。此處所指的壓力是指相應(yīng)蒸餾塔塔底的絕對(duì)壓力。以下所指的壓力也可指“蒸餾壓力”，因?yàn)樵谶@些壓力下在蒸餾塔內(nèi)發(fā)生通入的各進(jìn)料空氣的分餾。這并不排除在蒸餾塔系統(tǒng)中的不同位置處可以主要為其他壓力。

將利用各空壓機(jī)或各空壓機(jī)組合(如主空壓機(jī)和后空壓機(jī))來達(dá)到壓力的冷卻后的壓縮空氣(進(jìn)料空氣)通入蒸餾塔系統(tǒng)。所有空壓機(jī)都可以是多級(jí)的。由于空氣分離裝置中約95％的能耗來自于上述空壓機(jī)，因此在此處具有最大的節(jié)能潛力。從根本上需要能源效率更高的低溫空氣分離方法和裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在此背景下，本發(fā)明提供具有各權(quán)利要求的特征的空氣分離裝置、操作空氣分離裝置的方法及這種空氣分離裝置的控制設(shè)施。

在空氣分離裝置中的空壓機(jī)中達(dá)到壓力的進(jìn)料空氣通常在不同配置的冷卻設(shè)施中進(jìn)行冷卻，從而移除壓縮過程中產(chǎn)生的熱量。這些冷卻裝置包括例如目前已知的處于一個(gè)或多個(gè)壓縮級(jí)之間和其下游的中間冷卻器和后冷卻器。例如，尤其是可使用來自冷卻水回路中的冷卻水進(jìn)行操作的直接接觸冷卻器來有效冷卻空氣分離裝置的主空壓機(jī)中壓縮的空氣。此外，可以提供同樣使用冷卻水進(jìn)行操作的間接換熱器。在已知方法中，進(jìn)料空氣的溫度隨后變得非常低，即在主換熱器中，溫度顯著低于0℃。

進(jìn)行再冷卻尤其是為了降低空壓機(jī)的能耗。此處冷卻水的溫度越低，越可以冷卻工藝空氣，從而使空壓機(jī)的能耗降低。另外，所述工藝空氣因而可以在較低溫度下進(jìn)入空氣分離的實(shí)際過程，包括進(jìn)入主換熱器。因此在主換熱器中被轉(zhuǎn)換的熱量更低，從而可將換熱器的體積設(shè)計(jì)的更小，并且通過減壓產(chǎn)生的冷量也更少。例如，產(chǎn)生的冷量接近大概120-200K的低溫會(huì)導(dǎo)致大量的能量損失，這明顯要高于在接近室溫溫度下使用冷卻水進(jìn)行冷卻的能量損失。此外，需要做的較大的低溫組件(換熱器、渦輪機(jī)、閥門)的成本較高。

空氣分離裝置的冷卻水回路通常包括再冷卻設(shè)備，其中所述冷卻水回路中的加熱的冷卻水是使用冷卻空氣通過蒸發(fā)冷卻的方式進(jìn)行冷卻的。尤其是下面將會(huì)進(jìn)行描述的已知類型的冷卻塔可以作為再冷卻設(shè)備。例如，在EP 0 644 390 A1和JP 5885093A1中公開了相應(yīng)的空氣分離裝置。此處所用的冷卻空氣通常產(chǎn)生自空氣分離裝置的周圍環(huán)境，因此其具有取決于周圍環(huán)境的溫度，取決于周圍環(huán)境的壓力和取決于周圍環(huán)境的濕度。所述濕球溫度可由上述三種參數(shù)確定。

濕球溫度是用于表示冷卻極限溫度(cooling limit temperature)的量度，即，冷卻水在相應(yīng)再冷卻設(shè)備中通過直接蒸發(fā)冷卻理論上可以達(dá)到的最低溫度。眾所周知，在潮濕表面的水分揮發(fā)是與周圍大氣的水分吸收能力相平衡的。由于蒸發(fā)所產(chǎn)生的冷量，冷卻極限溫度低于作為相對(duì)大氣濕度函數(shù)的空氣溫度。在蒸發(fā)冷卻過程中溫度下降越多，則周圍空氣就越干燥。所述濕球溫度和在相應(yīng)再冷卻設(shè)備中實(shí)際獲得的冷卻的冷卻水之間的溫差在本領(lǐng)域中稱為冷卻極限溫差。再冷卻設(shè)備比如冷卻塔的性能是由填料的比表面積、液氣比和壓降決定的。為了達(dá)到小的冷卻極限溫差(cooling limit difference)，原則上是可取的，因?yàn)檩^低的冷卻水溫度具有上述優(yōu)點(diǎn)，但因此造成用于建造再冷卻設(shè)備的很大的資本成本。

因此，所使用的冷卻極限溫差是從經(jīng)濟(jì)上的考慮來確定的，其包括上述提到的各方面。在先前關(guān)于工業(yè)裝置中強(qiáng)制通風(fēng)再冷卻設(shè)備的出版物中，冷卻極限溫差為3至5K通常表示是經(jīng)濟(jì)可行的，例如，參見由Z.K.Morvay & D.D.Gvozdenac出版的“Applied Industrial Energy and Environmental Management，Part III：Toolbox-Fundamentals for Analysis and Calculation of Energy and Environmental Performance，Toolbox 12：Cooling Towers”，Chichester，Wiley，2008年。然而這些數(shù)據(jù)在給出時(shí)通常沒有指明相應(yīng)的環(huán)境條件和由此得到的濕球溫度。再冷卻設(shè)備具有顯著低于3K的冷卻極限溫差在技術(shù)上是可以達(dá)到的，但是一般來說這是不經(jīng)濟(jì)的。相應(yīng)較低的冷卻極限溫差通常只用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，例如根據(jù)V.D.Papaefthimiou等人出版的Thermodynamic Study of Wet Cooling Tower Performance，Int.J.Energ.Res.30(6)，2006，411-426的情況就是如此。

有關(guān)再冷卻設(shè)備及其設(shè)計(jì)進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可參考相關(guān)專業(yè)文獻(xiàn)，例如H.-D.Held，H.-G.Schnell，Kühlwasser：Verfahren der Systeme der Aufbereitung und Kühlung von Süiβwasser，Brackwasser-und Meerwasser zur industriellen Kühlung，第5版，Vulkan，2000年，H.Rietschel，K.Fitzner，Raumklimatechnik，第二卷：Raumluft und Raumkuhltechnik，第16版，Springer，2008年，J.J.McKetta，Encyclopedia of Chemical Processing and Design，第58卷，Marcel Dekker，1997年，P.N.Ananthanarayanan，Basic Refrigeration and Air Conditioning，第三版，Tata McGraw-Hill，2006年，和B.Buecker，Power Plant Water Chemistry：A Practical Guide，PennWell，1997年。尤其是，可以強(qiáng)調(diào)通過再冷卻設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)的冷卻極限溫差可由本領(lǐng)域技術(shù)人員使用已知的計(jì)算方法進(jìn)行可靠的預(yù)測(cè)。因此，下面描述配置再冷卻設(shè)備從而其將冷卻水冷卻至高于濕球溫度最大溫度值的溫度，這為本領(lǐng)域技術(shù)人員考慮再冷卻設(shè)備的尺寸提供參考，從而使其具有上述特性，即具有相應(yīng)的冷卻極限溫差。尤其是本領(lǐng)域技術(shù)人員將在此考慮或以合適的方式提供填料比表面積、液氣比和壓降。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)

出人意料地，與關(guān)于強(qiáng)制通風(fēng)再冷卻設(shè)備普遍的觀點(diǎn)相反(例如，參見上述Z.K.Morvay & D.D.Gvozdenac的出版物)，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)承認(rèn)，基于總運(yùn)行成本(總體擁有成本，TCO)考慮，冷卻極限溫差低于3K時(shí)為很多空氣分離裝置提供了經(jīng)濟(jì)利益。在此，在設(shè)計(jì)條件下和給定濕球溫度下，根據(jù)資本價(jià)值(按貨幣單位每千瓦時(shí)表示，凈現(xiàn)值，NPV)選擇所述冷卻極限溫差。因此，具有相同資本價(jià)值的裝置可以在不受各環(huán)境條件影響的情況下，獲得除去相同的特定熱量的再冷卻設(shè)備。這使得可以根據(jù)資本價(jià)值系統(tǒng)地選擇冷卻塔。根據(jù)本發(fā)明前面所提到的觀點(diǎn)，尤其是在例如空氣分離裝置的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，顯著高于3K的冷卻極限溫差被認(rèn)為是合適的。上面數(shù)次提到的Z.K.Morvay & D.D.Gvozdenac的出版物提出了一系列提高效率的措施，但沒有降低冷卻極限溫差。

因此，本發(fā)明提出了一種空氣分離裝置，在該裝置中提供具有再冷卻設(shè)備的冷卻水回路，用于冷卻壓縮空氣，其中配置所述再冷卻設(shè)備以使用冷卻空氣來冷卻冷卻水。本發(fā)明的空氣分離裝置的特征在于，配置所述再冷卻設(shè)備用于至少在高于289K的所述冷卻空氣的濕球溫度下，將所述冷卻水冷卻至高于所述濕球溫度不超過3K的溫度。換言之，通過本發(fā)明所述的空氣分離裝置中的再冷卻設(shè)備，在指定條件下，獲得3K或更小的冷卻極限溫差，尤其是2K或更小，或1K或更小。

在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)，在文獻(xiàn)中經(jīng)常提到的以下論述是錯(cuò)誤的：具有小于2K的冷卻極限溫差的再冷卻設(shè)備在技術(shù)上是不可行的。同樣地，發(fā)現(xiàn)以下通常的總結(jié)是不正確的：只有當(dāng)冷卻極限溫差為3至5K時(shí)才是經(jīng)濟(jì)可行的。在本發(fā)明中已經(jīng)確認(rèn)，具有固定的與濕球溫度無關(guān)的冷卻極限溫差的再冷卻設(shè)備的可行性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性指標(biāo)不是預(yù)測(cè)值。

根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)確認(rèn)并在下面記錄，冷卻極限溫差減少至3K以下，可使空氣分離裝置的經(jīng)濟(jì)性在高于289K的中濕球溫度和高濕球溫度下顯著提高。因此，本發(fā)明基于對(duì)有關(guān)常規(guī)空氣分離工藝和低溫工藝的冷卻塔設(shè)計(jì)的知識(shí)狀態(tài)的重要新評(píng)估。

在本發(fā)明中展示了一種能夠有效操作的再冷卻設(shè)備，其可將冷卻水再冷卻至非常接近熱力學(xué)上可能達(dá)到的最低溫度(即濕球溫度)，從而可使空氣分離裝置的能耗顯著下降。從圖2和3中可以明確看到這一點(diǎn)并在下面進(jìn)一步解釋。通常大型再冷卻設(shè)備有效運(yùn)行產(chǎn)生的額外資本成本(CAPEX)是通過節(jié)約的運(yùn)行成本(OPEX)在大概一年時(shí)間里分期償還的。大型再冷卻設(shè)備攤還時(shí)間短是由于他們占空氣分離裝置的總成本比例較小(通常約為2％)。表1概括了常規(guī)再冷卻設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的再冷卻設(shè)備的資本成本和運(yùn)行成本，這里是相應(yīng)的冷卻塔。

在經(jīng)濟(jì)性評(píng)估中，例如可以將常規(guī)設(shè)計(jì)的再冷卻設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的再冷卻設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，如圖2和圖3所示。帶有用于容納回水的水槽的(強(qiáng)制通風(fēng))冷卻塔被作為再冷卻設(shè)備。較低的冷卻極限溫度導(dǎo)致需要較大的再冷卻設(shè)備，以及同樣擴(kuò)大的水槽，因此資本成本也更高。在兩種情況下水的質(zhì)量流量是相同的。決定性的事實(shí)是，對(duì)于相同量的冷卻水，在冷卻塔較大的情況下，較大量的空氣可能流過再冷卻設(shè)備，這些空氣會(huì)帶走蒸發(fā)水，并且同時(shí)可能產(chǎn)生較大的對(duì)流冷卻。這降低了根據(jù)本發(fā)明的冷卻塔中的冷卻水溫度，而且由于所述空壓機(jī)較低的能耗和能源優(yōu)化的冷卻塔，從而使運(yùn)行成本較低。出于這種考慮的情況下，假設(shè)在每種情況下的電力成本(power cost)為。在表1中報(bào)告了每小時(shí)使用500,000標(biāo)準(zhǔn)立方米工藝空氣的空氣分離裝置的再冷卻設(shè)備的結(jié)果，以及一年的運(yùn)行成本。

表1：常規(guī)冷卻塔和根據(jù)本發(fā)明配置的冷卻塔的資本成本和運(yùn)行成本

對(duì)于本發(fā)明的目的，有利地使用按下述方式進(jìn)行配置的再冷卻設(shè)備，使得其將冷卻水冷卻至高于濕球溫度至少0.5K的溫度，例如也可高于至少1K，至少1.5K或至少2K的溫度。冷卻極限溫差的最小值和最大值之間的最佳值范圍可以從上述考慮得到。

根據(jù)本發(fā)明的空氣分離裝置原則上可以具有任何配置的再冷卻設(shè)備，但是特別優(yōu)選包括冷卻塔。尤其是具有強(qiáng)制通風(fēng)的再冷卻設(shè)備或冷卻塔經(jīng)常被用于空氣分離裝置中，并且被證明具有較低的維護(hù)要求。如上所述，冷卻塔尤其是能夠相對(duì)簡單地通過放大設(shè)備來降低冷卻極限溫度。

如上所述，使用再冷卻設(shè)備來冷卻的冷卻水特別適合用于相應(yīng)空氣分離裝置中的壓縮機(jī)下游的后冷卻，從而根據(jù)本發(fā)明的空氣分離裝置的冷卻水回路有利地包括位于空壓機(jī)或相應(yīng)空壓機(jī)級(jí)的下游的換熱器。對(duì)于本發(fā)明的目的，“空壓機(jī)”是單級(jí)或多級(jí)設(shè)置，其配置用于增大壓力，尤其是離心式空壓機(jī)(radical compressor)或葉輪式空壓機(jī)。一個(gè)或多個(gè)換熱器可以存在于一級(jí)或多級(jí)壓縮機(jī)的下游。

在本發(fā)明中，所述再冷卻設(shè)備的冷卻溫度區(qū)域范圍可以尤其是在5-25K之間，特別是在8-12K之間，通常約為10K。

本發(fā)明進(jìn)一步擴(kuò)展至操作空氣分離裝置的方法，在所述裝置中提供具有再冷卻設(shè)備的冷卻水回路，其用于冷卻壓縮空氣，其中配置所述再冷卻設(shè)備用于使用冷卻空氣來冷卻冷卻水。本發(fā)明的方法的特征在于，所述再冷卻設(shè)備是以此方法操作的，至少在高于289K的冷卻空氣的濕球溫度下，將冷卻水冷卻至高于所述濕球溫度不超過3K的溫度。本發(fā)明同樣擴(kuò)展至空氣分離裝置的控制設(shè)施，其配置用于實(shí)現(xiàn)這種類型的操作方法。在兩種情況下，均可參照上述有關(guān)特征和優(yōu)點(diǎn)。

下面結(jié)合附圖展示本發(fā)明，所述附圖顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。

附圖說明

圖1以示意性工藝流程圖的形式顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的空氣分離裝置。

圖2描繪冷卻水溫度和相應(yīng)的濕球溫度，以展示本發(fā)明的實(shí)施方案。

圖3A和圖3B展示本發(fā)明可能實(shí)現(xiàn)的冷卻水的額外冷卻以及相應(yīng)節(jié)約的能源。

附圖詳細(xì)說明

圖1以示意性工藝流程圖的形式顯示根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案的空氣分離裝置，并使用編號(hào)100來指代其整套裝置。

進(jìn)料空氣流a經(jīng)由過濾器101通入空氣分離裝置100，利用主空壓機(jī)102壓縮并在直接接觸冷卻器103中冷卻，該直接接觸冷卻器尤其供有來自蒸發(fā)冷卻器104的冷卻水流b。通過沒有單獨(dú)指示的泵將所述水流b引入所述直接接觸冷卻器103中。為了供應(yīng)冷卻水流b，所述蒸發(fā)冷卻器104供有水流c，該水流的一部分也可以不經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器104預(yù)冷卻，通入直接接觸冷卻器103。水流d取自所述直接接觸冷卻器103。

所示水流b、c和d，以及所述直接接觸冷卻器103和蒸發(fā)冷卻器104被集成在以編號(hào)10指代的冷卻水回路中，其還可包括任何的其他水流、泵、直接和間接換熱器等，這些都沒有顯示在圖中。例如，主空壓機(jī)102這里以極其簡易的形式顯示，其具有至少兩個(gè)壓縮機(jī)級(jí)1和2，這兩個(gè)壓縮機(jī)級(jí)之間通過中間冷卻器3來進(jìn)行中間冷卻。典型的空氣分離裝置的主空壓機(jī)102包括5至9個(gè)壓縮機(jī)級(jí)和相應(yīng)數(shù)量的中間冷卻器。水流s形式的冷卻水可以通入所示中間冷卻器3，其配置用于間接換熱。水流s尤其可以是所述水流c的支流，即同樣在冷卻水回路10中循環(huán)的冷卻水。類似情況也適用于如下所述的其他(后)冷卻器。其他水流可以在任何位置通入所述冷卻水回路10中，例如，為了補(bǔ)償蒸發(fā)損耗，此處以水流e表示。此外，水流、調(diào)節(jié)裝置、測(cè)量傳感器等之間的交叉聯(lián)接可以設(shè)置在所述冷卻水回路10中的有利位置。

所述冷卻水回路10的中心組件是再冷卻設(shè)備11，其在此顯示為濕冷卻器，例如其可配置為具有強(qiáng)制通風(fēng)的冷卻塔。然而，如上所述，任何其他實(shí)施方案也是可能的。配置所述再冷卻設(shè)備11用于根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方案的運(yùn)行。具有在所述空氣分離裝置100處的濕球溫度的大氣流f通入所述再冷卻設(shè)備11。例如，配置所述再冷卻設(shè)備11用于冷卻待冷卻的水流g的水，在所描繪的實(shí)例中其由水流d和e形成，冷卻至不超過所述空氣流f的濕球溫度3K的溫度水平。當(dāng)所述空氣流f的濕球溫度高于289K時(shí)尤其如此。

所述被壓縮和冷卻后的空氣流a的進(jìn)一步處理，現(xiàn)在以h來指代，主要對(duì)應(yīng)于常規(guī)空氣分離裝置，如在H.W.Haring(編者)，Industrial Gases Processing，Wiley-VCH，2006年，特別是在第2.2.5部分“Cryogenic Rectification”中介紹的空氣分離裝置中。

被壓縮和冷卻后的空氣流h通入吸收器組105，其包括可交替操作的吸收器容器，并且可以通過再生氣流i進(jìn)行再生。所述再生氣流i可以通過電驅(qū)動(dòng)或蒸汽驅(qū)動(dòng)再生氣加熱裝置106進(jìn)行加熱。為了供應(yīng)所述再生氣流i，可使用氣流k，該氣流的供應(yīng)將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

在吸附器組105中被干燥的壓縮空氣流以I來表示。根據(jù)所述空氣分離裝置100的配置，所述壓縮空氣流I可以在能使后壓縮成為必要或不必要的壓力(后者出現(xiàn)在高氣壓工藝的情況下)下供應(yīng)。如實(shí)例中所示，所述壓縮空氣流I的支流m通入后壓縮機(jī)107中。所述后壓縮機(jī)107的后冷卻器，此處沒有單獨(dú)表示，用樣可以使用來自冷卻水回路10的水來進(jìn)行冷卻。

根據(jù)所描繪的實(shí)施方案，所述壓縮空氣流I的支流m和沒有被后壓縮的支流n通入主換熱器108，然后在不同溫度水平下離開設(shè)備。所述氣流m可以通過渦輪發(fā)電機(jī)109減壓，和氣流n組合后通入蒸餾塔系統(tǒng)110的高壓塔111。所述壓縮空氣流I的其他支流可以形成、冷卻、后壓縮、減壓并同樣以有利的方式，例如已知的節(jié)流氣流(此處沒有顯示)，通入蒸餾塔系統(tǒng)110的塔內(nèi)。

高壓塔111和低壓塔112一起形成已知類型的雙塔系統(tǒng)。在展示的實(shí)例中，所述蒸餾塔系統(tǒng)還包括氬富集塔113和純氬塔114，但是這些塔不是必須提供的。也可以提供其他蒸餾塔。

所述蒸餾塔系統(tǒng)110的運(yùn)行是已知的，因此不再進(jìn)行解釋。在所顯示的實(shí)例中，除其他以外，所述蒸餾塔110還供有氣態(tài)氮流o，其是氣流p形式的“污氮”，由此在主換熱器108中加熱后可以形成氣流k和/或氣流q，并可通入再生氣加熱器106或蒸發(fā)冷卻器104中，液態(tài)富氧流r可被脫去。除了氣流q，比如，也可使用冷的富氮流。對(duì)其他流體不再進(jìn)行詳細(xì)解釋。任何氣流都可以在主換熱器108中進(jìn)行加熱，在主換熱器108的上游或下游進(jìn)行壓縮或加壓，以及與其他氣流合并和分成支流。

圖2顯示了一年中各個(gè)月份的平均冷卻水溫度和對(duì)應(yīng)的濕球溫度，用于展示本發(fā)明中的實(shí)施方案。以所述冷卻水溫度(以K為單位)為縱坐標(biāo)，所述濕球溫度(以K為單位)為橫坐標(biāo)標(biāo)繪圖。在圖中，所述濕球溫度是以數(shù)據(jù)點(diǎn)201的形式表示，在配置為冷卻塔的常規(guī)設(shè)計(jì)的再冷卻設(shè)備中的冷卻水溫度在圖中以數(shù)據(jù)點(diǎn)202的形式表示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案設(shè)計(jì)的再冷卻設(shè)備的冷卻水溫度在圖中以數(shù)據(jù)點(diǎn)的形式203表示。

所述常規(guī)設(shè)計(jì)導(dǎo)致在濕球溫度為289K時(shí)的冷卻極限溫差為8K。根據(jù)本發(fā)明所描繪的實(shí)施方案，所述冷卻極限溫差從5K降至3K。使用更高效的冷卻塔從而降低所述冷卻極限溫差，這會(huì)產(chǎn)生兩種效果，第一種是提供更冷的冷卻水，第二種是使所述冷卻水溫度和所述濕球溫度之間的溫差相對(duì)較小。這意味著具有相對(duì)較小冷卻極限溫差設(shè)計(jì)的冷卻塔在相對(duì)較冷的月份具有根本上相對(duì)較小的效率損失。大型冷卻塔在相對(duì)較冷的月份具有較低效率損失的原因是水/氣比可因空氣改變。在兩種冷卻塔變體中，水的質(zhì)量流量是相同的，關(guān)鍵因素是，對(duì)于相同量的冷卻水，在大型冷卻塔中大量的空氣通過所述冷卻塔，這些空氣帶走了蒸發(fā)水，并同時(shí)具有較大的對(duì)流冷卻。這些效果起到了積極作用，尤其是在低空氣溫度時(shí)，空氣可以帶走少量水。

圖3A和3B顯示了根據(jù)本發(fā)明可能實(shí)現(xiàn)的冷卻水額外冷卻(圖3A)，以及對(duì)應(yīng)的能源節(jié)約(圖3B)。在圖3A中以K為單位的溫差，圖3B中以kW為單位的能耗差值作為縱坐標(biāo)，以1月份(J)至12月份(D)作為橫坐標(biāo)繪圖。

從圖3A中可以看出，得到實(shí)際上更冷5K的冷卻器冷卻水。從圖3B中可以看出相應(yīng)節(jié)約的能耗為270-450kW/每月，年度平均可節(jié)約340kW/每月。壓縮機(jī)能耗可以下降340kW，相應(yīng)于壓縮機(jī)總能耗的1.5％。