一种深度除湿的水冷式压缩空气干燥机的制作方法

本实用新型涉及一种干燥设备，具体涉及一种深度除湿的水冷式压缩空气干燥机。

背景技术：

压缩空气是重要的工艺气源及动力能源，广泛应用于石油化工、冶金、电力、机械、电子、食品、医药、国防等行业和部门。通常使用压缩机直接压缩得到的压缩空气中一般都含有百分之百的水蒸气，当空气冷却时这些蒸汽便会凝结，然后破坏压缩空气系统。现有的干燥压缩空气生产系统由空气压缩机、蒸发器及管道和阀件等组成，由空气压缩机生产的压缩空气含水量大、温度高，经压缩机自带的冷却器降温后，进入干燥器进行干燥处理后产生合格的干燥压缩空气供用户使用。但是现有的压缩空气干燥机普遍存在热回收效率较低、冷媒耗量大、水分去除率低等不足。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种热回收效率高、冷媒耗量小且水分去除率高的深度除湿的水冷式压缩空气干燥机。

为实现上述技术方案，本实用新型提供了一种深度除湿的水冷式压缩空气干燥机，包括：冷媒压缩机、水冷凝器、过滤器、膨胀阀、蒸发器、第一预冷冷却器、第二预冷冷却器、气水分离器、气液分离器、排水器和除湿器，冷媒压缩机的冷媒出口通过管道与水冷凝器的冷媒进口连接，水冷凝器的冷媒出口与过滤器的进液口通过管道连接，过滤器的出液口通过管道连接到膨胀阀的进口，膨胀阀的出口通过管道与蒸发器的管程进气口连接，蒸发器的管程出气口通过管道与气液分离器的进口连接，气液分离器的出口通过管道连接到冷媒压缩机的进口，所述第一预冷冷却器上设置有新鲜压缩空气进口和第一预冷压缩空气出口，所述第一预冷冷却器上的第一预冷压缩空气出口与第二预冷冷却器上的壳程进气口连接，第二预冷冷却器上的第二预冷压缩空气出口与蒸发器的壳程进气口连接，蒸发器的壳程出气口与气水分离器的进口通过管道连接，排水器安装在气水分离器的底部，气水分离器的排气口与除湿器的进气口连接，所述除湿器内并行间隔设置有第一吸附隔层、第二吸附隔层、第三吸附隔层和第四吸附隔层，所述第一吸附隔层内填充硅胶干燥剂，第二吸附隔层内填充无水氯化钙，第三吸附隔层内填充分子筛干燥剂，第四吸附隔层内填充活性炭，所述除湿器的出气口与第二预冷冷却器中热交换管的进气口连接，热交换管的出气口与干燥压缩空气出口连通。

在上述技术方案中，用于压缩空气冷却的冷媒首先经过冷媒压缩机压缩后呈高温高压的液体状态，高温高压的液体冷媒经过水冷凝器进行冷却降温，冷却水从冷却水进口进入水冷凝器并从冷却水出口流出，经过热交换后的冷却水温度升高后可以作为工业生产用水或者生活用水，以回收系统中的部分热量；通过水冷凝器使得高温高压的液体冷媒冷却降温变成中温高压的液体冷媒，然后输送至过滤器内进行杂质滤除后进入膨胀阀，通过膨胀阀使中温高压的液体冷媒通过其节流成为低温低压的气液混合状态，然后进入蒸发器的换热管内；于此同时，新鲜的压缩空气由第一预冷冷却器的新鲜压缩空气进口进入第一预冷冷却器，第一预冷冷却器为水冷却器，预冷却水从预冷冷却水进口进入并从预冷冷却水出口流出，对新鲜压缩空气中的部分热量进行回收，温度升高后的预冷却水可以作为工业生产用水或者生活用水使用，以进一步提高系统的热量回收率，经过第一预冷冷却器预冷后的压缩空气随后进入第二预冷冷却器与干燥后的压缩空气进行热交换，使得需要被干燥的压缩空气进一步冷却，进行预冷后经由第二预冷压缩空气出口进入蒸发器的壳程，然后在蒸发器内与低温低压气液混合状的冷媒进行热交换，使得压缩空气温度急剧下降，冷却后的压缩空气在气水分离器内进行气液分离，得到充分干燥的压缩空气，冷凝水经由排水器自动排除，干燥后的压缩空气随后进入除湿器进行深度干燥，通过分别填充在第一吸附隔层内的硅胶干燥剂、填充在第二吸附隔层内的无水氯化钙、填充在第三吸附隔层内的分子筛干燥剂以及填充在第四吸附隔层内的活性炭可以对经过气水分离后的干燥空气进行深度除湿，使得压缩空气的除湿率达到99.2％，并且还可以净化压缩空气，去除部分可能对设备造成腐蚀的有害气体；经过深度干燥后的压缩空气随后进入第一预冷冷却器内再次与经过第一次预冷冷却器预冷后的压缩空气进行热交换，使得干燥后的压缩空气温度升高，提高了热回收的效率，同时可以对进一步降低新鲜压缩空气的温度，可以降低后续蒸发器中冷媒的使用量，减少能耗，节约成本；在蒸发器内经过热交换后冷媒温度升高，然后经过气液分离器进行气液分离后重新进入冷媒压缩机内压缩成高温高压的液体状态，实现冷媒的循环使用。

优选的，所述第一预冷冷却器包括壳体，所述壳体上设置有新鲜压缩空气进口和第一预冷压缩空气出口，热交换列管安装在壳体内，预冷冷却水进口和预冷冷却水出口分别与热交换列管连通，需要被干燥的高温新鲜压缩空气从新鲜压缩空气进口进入第一预冷冷却器，新鲜压缩空气走第一预冷冷却器的壳程，预冷冷却水走管程，预冷冷却水从预冷冷却水进口进入，流经热交换列管时与新鲜压缩空气进行热交换，最后经由预冷冷却水出口流出，预冷冷却水温度升高后可以作为工业生产用水或者生活用水，通过预冷冷却水可以回收新鲜压缩空气中的部分热能，从而提高整个系统的热回收率。

优选的，所述第二预冷冷却器包括壳体，壳体上设置有壳程进气口和第二预冷压缩空气出口，壳体的端边上还设置有干燥压缩空气出口，干燥压缩空气出口与壳体之间通过隔板分隔，热交换管安装在壳体内，热交换管的一端与干燥压缩空气出口连通，热交换管的另外一端与除湿器的出气口连通，经过深度除湿后的干燥空气从除湿器的出气口进入热交换管，并与壳程内的经过预冷后的新鲜压缩空气进行再次的热交换，进一步回收新鲜压缩空气的热能，同时进一步降低新鲜压缩空气的温度，新鲜压缩空气进入蒸发器内的温度越低，其需要消耗的冷媒越少，生产成本越低，干燥后的压缩空气温度升高，也更加有利于满足实际生产的需求。

优选的，水冷凝器出液口与过滤器进液口连接的管道与蒸发器管程出气口与气液分离器进口连接的管道之间通过管道连通，并且该连通管道上安装有高低压开关，一旦过滤器发生堵塞时，高低压开关自动打开，冷媒直接流入至气液分离器，以保障过滤器发生堵塞后整个系统不会因为压力过高而发生安全事故。

优选的，排水器与气水分离器底部连接出安装有球阀，正常使用时，球阀打开，通过排水器自动对冷凝水进行排除，只有当需要更换排水器时，关闭球阀，方便对排水器进行更换。

优选的，所述第一预冷冷却器、第二预冷冷却器和蒸发器的壳体内均安装有多个扰流挡板，通过扰流挡板可以延长压缩空气的流动途径以及增强对压缩空气在壳程流动时的扰动，从而提高热交换效率。

本实用新型提供的一种深度除湿的水冷式压缩空气干燥机的有益效果在于：

1)本深度除湿的水冷式压缩空气干燥机通过冷媒压缩机、水冷凝器、风机、过滤器、膨胀阀、蒸发器、第一预冷冷却器、第二预冷冷却器、气水分离器和除湿器之间的配合，有效实现了压缩空气的高效除湿以及冷媒的高效循环使用；

2)通过设置第一预冷冷却器和第二预冷冷却器不仅可以实现对高温压缩空气的预冷却，降低高温压缩空气进入蒸发器内的温度，还可以降低后续蒸发器中冷媒的使用量，减少能耗，节约成本，并且使得干燥后的压缩空气温度升高，提高了热回收的效率；

3)通过设置第一预冷冷却器和水冷凝器可以更加高效的回收系统中的热量，第一预冷冷却器和水冷凝器中产生的温度较高的水可以作为工业生产用水或者生活用水直接使用；

4)通过在气水分离器和第二预冷冷却器之间设置除湿器，不仅可以有效提高压缩空气的除湿率而且还可以去除部分可能对设备造成腐蚀的有害气体，经测试，本干燥机对压缩空气的除湿率可达99.2％以上，相比传统干燥机，冷媒使用量可以节约10.3％。

附图说明

图1为本实用新型的结构连接示意图。

图2为本实用新型中预冷冷却器的结构示意图。

图中：1、冷媒压缩机；2、水冷凝器；21、冷却水进口；22、冷却水出口；3、过滤器；4、高低压开关；5、膨胀阀；6、蒸发器；7、第二预冷冷却器；71、热交换管；72、第一预冷压缩空气出口；73、干燥压缩空气出口；74、第二预冷压缩空气出口；8、第一预冷冷却器；81、新鲜压缩空气进口；82、热交换列管；83、挡板；84、预冷冷却水进口；85、预冷冷却水出口；9、气液分离器；10、气水分离器；11、球阀；12、排水器；13、除湿器；131、第一吸附隔层；132、第二吸附隔层；133、第三吸附隔层；134、第四吸附隔层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种深度除湿的水冷式压缩空气干燥机。

参照图1和图2所示，一种深度除湿的水冷式压缩空气干燥机，包括：冷媒压缩机1、水冷凝器2、过滤器3、膨胀阀5、蒸发器6、第一预冷冷却器8、第二预冷冷却器7、气水分离器10、气液分离器9、排水器12和除湿器13；其中冷媒压缩机1的冷媒出口通过管道与水冷凝器2的冷媒进口连接，冷媒压缩机1的作用是将冷媒压缩成高温高压的液体状态，并为冷媒的流动提供动力，整个系统无需额外的泵进行动力输送；水冷凝器2的冷媒出口与过滤器3的进液口通过管道连接，水冷凝器2的作用是对高温高压的液体冷媒进行冷却降温，冷却水从水冷凝器2上的冷却水进口21进入并从冷却水出口22流出，经过热交换后的冷却水温度升高后可以作为工业生产用水或者生活用水，以回收系统中的部分热量；过滤器3的作用是滤除冷媒中可能存在的杂质，防止堵塞后面的膨胀阀5；过滤器3的出液口通过管道连接到膨胀阀5的进口，膨胀阀5的出口通过管道与蒸发器6的管程进气口连接，膨胀阀5的作用是通过节流作用使中温高压的液体冷媒转变为低温低压的气液混合状态，使得冷媒的温度急剧下降，蒸发器6的管程出气口通过管道与气液分离器9的进口连接，气液分离器9的出口通过管道连接到冷媒压缩机1的进口，在蒸发器6内经过热交换后冷媒变成中温低压的气液混合状，然后经过气液分离器9进行气液分离后重新进入冷媒压缩机1内，从而实现冷媒的循环使用；

第一预冷冷却器8包括壳体，所述壳体上设置有新鲜压缩空气进口81和第一预冷压缩空气出口72，热交换列管82安装在壳体内，预冷冷却水进口84和预冷冷却水出口85分别与热交换列管82连通，需要被干燥的高温新鲜压缩空气从新鲜压缩空气进口81进入第一预冷冷却器8，新鲜压缩空气走第一预冷冷却器8的壳程，预冷冷却水走管程，预冷冷却水从预冷冷却水进口84进入，流经热交换列管82时与新鲜压缩空气进行热交换，最后经由预冷冷却水出口85流出，预冷冷却水温度升高后可以作为工业生产用水或者生活用水，通过预冷冷却水可以回收新鲜压缩空气中的部分热能，从而提高整个系统的热回收率；第一预冷冷却器8上的第一预冷压缩空气出口72与第二预冷冷却器7上的壳程进气口连接；

第二预冷冷却器7包括壳体，壳体上设置有壳程进气口和第二预冷压缩空气出口74，壳体的端边上还设置有干燥压缩空气出口73，干燥压缩空气出口73与壳体之间通过隔板分隔，热交换管71安装在壳体内，热交换管71的一端与干燥压缩空气出口73连通，热交换管71的另外一端与除湿器13的出气口连通，第二预冷冷却器7上的第二预冷压缩空气出口74与蒸发器6的壳程进气口连接；经过深度除湿后的干燥空气从除湿器13的出气口进入热交换管71，并与壳程内的经过预冷后的新鲜压缩空气进行再次的热交换，进一步回收新鲜压缩空气的热能，同时进一步降低新鲜压缩空气的温度，新鲜压缩空气进入蒸发器6内的温度越低，其需要消耗的冷媒越少，生产成本越低，干燥后的压缩空气温度升高，也更加有利于满足实际生产的需求；

排水器12安装在气水分离器10的底部，气水分离器10的排气口与除湿器13的进气口连接，所述除湿器13内并行间隔设置有第一吸附隔层131、第二吸附隔层132、第三吸附隔层133和第四吸附隔层134，所述第一吸附隔层131内填充硅胶干燥剂，第二吸附隔层132内填充无水氯化钙，第三吸附隔层133内填充分子筛干燥剂，第四吸附隔层134内填充活性炭，所述除湿器13的出气口与第二预冷冷却器7中热交换管71的进气口连接，热交换管71的出气口与干燥压缩空气出口73连通；经过第一次预冷后的新鲜压缩空气经由第一预冷压缩空气出口72进入第二预冷冷却器7的壳程，进行再次预冷后经由第二预冷压缩空气出口74进入蒸发器6的壳程，然后在蒸发器6内与低温低压气液混合状的冷媒进行热交换，使得压缩空气温度急剧下降到露点一下，冷却后的压缩空气在气水分离器10内进行气液分离，得到充分干燥的压缩空气，冷凝水经由排水器12自动排除，干燥后的压缩空气随后进入除湿器13内进行深度干燥，在压缩空气依次穿过第一吸附隔层131、第二吸附隔层132、第三吸附隔层133和第四吸附隔层134的过程中，通过分别填充在第一吸附隔层131内的硅胶干燥剂、填充在第二吸附隔层132内的无水氯化钙、填充在第三吸附隔层133内的分子筛干燥剂以及填充在第四吸附隔层134内的活性炭可以对经过气水分离后的干燥压缩空气进行深度除湿，使得压缩空气的除湿率高达99.2％以上，并且还可以净化压缩空气，去除部分可能对设备造成腐蚀的有害气体；经过深度干燥后的压缩空气随后进入第二预冷冷却器7内的热交换管71并与壳程内的新鲜压缩空气再次进行热交换，使得干燥后的压缩空气温度升高，提高了热回收的效率，以符合生产的实际需要，同时可以对新鲜压缩空气进行二次预冷，可以降低后续蒸发器6中冷媒的使用量，减少能耗，节约成本，经测试，本干燥机对压缩空气的除湿率可达99.2％以上，相比传统干燥机，冷媒使用量可以节约10.3％。

本实施例中，冷媒的流程为：冷媒首先经过冷媒压缩机1压缩后呈高温高压的液体状态，高温高压的液体冷媒经过水冷凝器2进行冷却降温，使得高温高压的液体冷媒冷却降温变成中温高压的液体冷媒，然后输送至过滤器3内进行杂质滤除后进入膨胀阀5，通过膨胀阀5的节流作用使中温高压的液体冷媒变成低温低压的气液混合状态，此时冷媒的温度急剧下降，然后进入蒸发器6的换热管内与压缩空气进行换热，在蒸发器6内经过热交换后冷媒温度升高变成中温低压的气液混合状态，然后经过气液分离器9进行气液分离后重新进入冷媒压缩机1内压缩成高温高压的液体状态，实现冷媒的循环使用；

压缩空气的流程为：新鲜的压缩空气经由新鲜压缩空气进口81进入第一预冷冷却器8的壳程，并与热交换列管82内的预冷却水进行热交换，经过预冷后的压缩空气经由第一预冷压缩空气出口72进入第二预冷冷却器7的壳程，并在第二预冷冷却器7内与干燥后的低温压缩空气进行热交换，然后经由第二预冷压缩空气出口74进入蒸发器6的壳程，然后在蒸发器6内与低温低压气液混合状的冷媒进行热交换，使得压缩空气温度急剧下降，冷却后的压缩空气在气水分离器10内进行气液分离，得到充分干燥的压缩空气，干燥后的压缩空气随后进入除湿器13，在压缩空气依次穿过除湿器13内的第一吸附隔层131、第二吸附隔层132、第三吸附隔层133和第四吸附隔层134的过程中实现深度干燥，然后进入第二预冷冷却器7内的热交换管71与高温的新鲜压缩空气进行热交换，使得干燥后的压缩空气温度升高，最后经由干燥压缩空气出口73排出。

参照图1所示，水冷凝器2出液口与过滤器3进液口连接的管道与蒸发器6管程出气口与气液分离器9进口连接的管道之间通过管道连通，并且该连通管道上安装有高低压开关4，一旦过滤器3发生堵塞时，高低压开关4自动打开，冷媒直接流入至气液分离器9，以保障过滤器3发生堵塞后整个系统不会因为压力过高而发生安全事故。

参照图1所示，排水器12与气水分离器10底部连接出安装有球阀11，正常使用时，球阀11打开，通过排水器12自动对气水分离器10中的冷凝水进行排除，只有当需要更换排水器12时，关闭球阀11，以方便对排水器12进行更换。

参照图1和图2所示，所述第一预冷冷却器8、第二预冷冷却器7和蒸发器6的壳体内均安装有多个扰流挡板83，通过扰流挡板83可以延长压缩空气的流动途径以及增强对压缩空气在壳程流动时的扰动，从而提高热交换效率。

本实用新型使用到的冷媒压缩机、水冷凝器、风机、过滤器、高低压开关、膨胀阀、蒸发器、预冷却器、气水分离器、气液分离器、球阀和排水器等标准件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，气路、电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。