变压再生吸附式压缩气体干燥装置的制作方法

文档序号:13989095研发日期:2017年阅读:203来源:国知局
技术简介:
本专利针对传统压缩气体干燥装置能耗高、露点控制难的问题,提出一种通过二次再加热与吹冷工艺结合的变压再生吸附式装置。其核心是利用阀门连接管串联冷却器、分离器、加热器及再生排气管,通过气流路径优化实现低能耗低温差干燥,同时采用离心风机辅助热交换,提升再生效率与成品气纯度。
关键词:低压露点干燥,再生吸附装置

本实用新型涉及一种吸附式压缩气体干燥装置,具体涉及一种变压再生吸附式压缩气体干燥装置。



背景技术:

压缩空气是工业上广泛使用的动力能源,空气经压缩机压缩后,气体压力及温度升高,也常含有油、水和粉尘等杂质,必须进行净化处理。对于不同种类的压缩机而言,其排气压力、温度、计排气量大小各异,工业上常采用各种不同的净化处理方法,其中以吸附式压缩气体干燥器应用最为广泛。根据吸附剂再生工艺的不同,相继出现了无热再生吸附式干燥器、微热再生吸附式干燥器、外加热再生吸附式干燥器、余热再生吸附式干燥器等不同形式的吸附式压缩气体干燥器。但这些干燥器由于成品气消耗量大(占总流量15~20%)、能耗高(如微热再生吸附式干燥器)、难以获得更低露点(常压露点在-20~-40℃)、吸附剂再生不彻底、成品气露点漂移太大等缺点而受到限制使用(如无热再生吸附式干燥器仅限用于20m3/min以下机型。)

对于大流量的压缩机(如离心压缩机)目前使用最多的干燥器是利用压缩热再生吸附式干燥器。在中国市场上大约有2000台左右的离心压缩机投入运行,约占全球离心压缩机市场的50%以上。如此量大压缩机,其使用的干燥器大都采用部分成品气作为吸附剂再生加热或吹冷气体。由于加热气量和吹冷气量小,极易产生吸附剂再生不彻底的现象,从而造成成品气露点偏高或露点漂移太大,难以提供更低露点的干燥气体,同时减少了成品气的供给量,也浪费了价值高的压缩气体。

目前市场上,与离心压缩机配套使用的干燥器主要存在以下缺点:

1)吸附剂再生时,再生加热依靠压缩气体的压缩热。由于气体在输送过程中温度有所降低,致使吸附剂难以达到理想的再生温度,吸附剂再生不彻底,导致成品气露点偏高或漂移太大。

2)为克服上述缺点,一些干燥器采用部分成品气提升气温后辅助加热,因气量太小,加热时间太长,影响干燥器工作周期。但缩短加热时间又会影响加热效果。

3)采用部分成品气进行吸附剂再生吹冷,吹冷气量小,吹冷不彻底,导致成品气露点偏高。

4)采用原料气全流量提升气温以提高再生吸附剂的再生温度,不仅能耗高,也增加了干燥器系统其他设备(如冷却器)的体积和成本。

5)用成品气作为再加热气体或吹冷气体,其增压、加热使用的鼓风机和加热器需要耐受很高的工作压力(系统的最高工作压力),所以需要高压风机和高压加热器,结构复杂,成本极高。



技术实现要素:

本实用新型旨在克服现有大型吸附式气体干燥器的缺点,提供一种能获得低露点、低气耗的变压再生吸附式压缩气体干燥装置,具有显著的节能降耗、节约成本的效果。

本实用新型的技术方案如下:

该变压再生吸附式压缩气体干燥装置,包括干燥罐A和干燥罐B构成的干燥器101,干燥器101的上端口与上管系102连通,干燥器101的下端口与下管系103连通。所述上管系102由并联的阀门A1、B1和并联的阀门A2、B2以及阀门F7并联构成;阀门A1、A2、F7 并联且通过连接管与干燥罐A的上口连接;阀门B1、B2、F7并联且通过连接管与干燥罐B的上口连接。所述下管系103由并联的阀门A3、B3和并联的阀门A4、B4并联构成;阀门A3、A4并联且通过连接管与干燥罐A的下口连接,阀门B3、B4并联且通过连接管与干燥罐B的下口连接;

所述阀门A1、B1之间连接管通过连接管1与过滤器连接,过滤器与排气管2连接;

所述阀门A2、B2之间连接管通过连接管3与阀门F1和进气管7相连接。所述连接管3通过连接管4依次与加热器、连接管5、风机、连接管6和人口过滤器相连接;所述连接管4上安装有阀门F8;

所述阀门A3、B3之间连接管通过连接管12与分离器相连接;所述分离器通过连接管11与冷却器相连接;所述冷却器通过连接过10、9与阀门F2相连接;所述阀门F2通过连接管8与进气管7相连通;

所述阀门A4、B4之间连接管通过连接管13和连接管14、15相连通;连接管14与阀门F3相连接;所述阀门F3通过连接管9与阀门F2和连接管10相连通;

所述连接管15两端分别与阀门F4、F5相连接,并通过连接管18与阀门F6相连接,阀门F6与消音器19相连接;阀门F5与排气管20相连接;

所述阀门F4通过连接管16与表冷器相连接,表冷器通过连接管17、6与风机进气口相连通;

以上所述连接管1、2之间的过滤器以及入口过滤器是粉尘过滤器;

以上所述分离器是惯性分离器、过滤分离器或惯性分离与过滤分离组合形式的分离器。

以上所述加热器是一级加热的一个加热器或二级加热的两个加热器;所述加热器是管壳式换热器、板式换热器或板翅式换热器;

以上所述冷却器和表冷器是管壳式换热器、板式换热器或板翅式换热器;

以上所述表冷器自带分离器或其后另增加分离器。

本实用新型的特点在于:

1]本实用新型提供的变压再生吸附式压缩气体干燥装置利用原料气的压缩热对干燥罐中进行再生的吸附剂进行再生加热,利用了压缩气体的压缩热,回收了能量,具有显著的节能降耗效果。

2]本实用新型提供的变压再生吸附式压缩气体干燥装置运用变压吸附原理,在高压力下进行吸附,在低压力进行解析,对吸附剂实行减压再生,从而大大降低了吸附剂再生所需的能量。

3]本实用新型提供的变压再生吸附式压缩气体干燥装置对再生吸附剂实行二次再加热工艺以提高吸附剂再生温度,从而使吸附剂再生更彻底,因而可获得更低露点(成品气常压露点可达到-70℃以下)的成品气。

4]本实用新型提供的变压再生吸附式压缩气体干燥装置用常压空气作为再生二次再加热气体,气源充足,加热气量大,可保证再加热充分,使吸附剂再生更彻底,也节约了高能耗的干燥成品气,保证了成品气输出量。

5]本实用新型提供的变压再生吸附式压缩气体干燥装置采用常压空气进行再生吹冷,并将吹冷气循环使用,吹冷气量大,吹冷彻底,从而保证了成品气露点无漂移。

6]本实用新型提供的变压再生吸附式压缩气体干燥装置用常压空气作为再生二次再加热、吹冷气体,因而使风机、加热器的工作压力大大降低,可使用普通风机和低压加热器,简化了风机和加热器的结构,大大降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图明细如下:A、B-干燥塔;A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、F1、F2、F3、F4、F5、 F6、F7、F8-阀门;7-进气管;1、3、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18-连接管;2-排气管;19-消音器;20-再生排气管;干燥器-101;上管系-102;下管系-103。

具体实施方式

该变压再生吸附式压缩气体干燥装置,包括干燥罐A和干燥罐B构成的干燥器101,干燥器101的上端口与上管系102连通,上管系102由并联的阀门A1、B1和并联的阀门A2、B2以及阀门F7并联构成;阀门A1、A2、F7并联且通过连接管与干燥罐A的上口连接;阀门B1、B2、F7并联且通过连接管与干燥罐B的上口连接。干燥器101的下端口与下管系103连通,下管系103由并联的阀门A3、B3和并联的阀门A4、B4并联构成;阀门A3、A4并联且通过连接管与干燥罐A的下口连接,阀门A3、B4并联且通过连接管与干燥罐B的下口连接;

阀门A1、B1之间连接管通过连接管1与过滤器进口连接,过滤器出口与排气管2连接;过滤器一般选粉尘过滤器。

阀门A2、B2之间连接管通过连接管3与阀门F1和进气管7相连接。连接管3通过连接管4与加热器出口相连接,加热器进气口通过连接管5与风机出气口连接,连接管6两端分别连接入口过滤器出口和风机进气口;连接管4上安装有阀门F8;加热器可选一级加热的一个加热器或二级加热的两个加热器;加热器是管壳式换热器、板式换热器或板翅式换热器。风机可用离心式风机;

阀门A3、B3之间连接管通过连接管12与分离器出口相连接;分离器进气口通过连接管11与冷却器出气口相连接;冷却器进气口通过连接管10、9与阀门F2相连接;阀门F2通过连接管8与进气管7相连通;分离器选用惯性分离器、过滤分离器或惯性分离与过滤分离组合形式分离器;冷却器用管壳式换热器、板式换热器或板翅式换热器;

阀门A4、B4之间连接管通过连接管13和连接管14、15相连通;连接管14与阀门F3相连接;阀门F3通过连接管9与阀门F2和连接管10相连通;

连接管15两端分别与阀门F4、F5相连接,并通过连接管18与阀门F6连接,阀门F6与消音器19相连接;阀门F5与再生排气管20相连接;

阀门F4通过连接管16与表冷器进气口相连接,表冷器出气口通过连接管17与连接管6相连通;

干燥罐A进行吸附工作时,干燥罐B同时进行吸附剂再生,再生采用减压和二次再加热脱附及常压空气吹冷工艺;干燥罐B再生完成后,A、B两罐均压并通过阀门进行切换;切换完成后,干燥罐B进入吸附程序,干燥罐A则进入吸附剂再生程序,如此循环不已。

干燥罐A进行吸附工作时,干燥罐B同时进行吸附剂再生过程,其具体步骤如下;

1]干燥罐A的吸附流程

干燥罐A吸附流程分为两个阶段:

1.1]原料气先全流量流经干燥罐B,再流经干燥罐A;

在此阶段,阀门F1、B2、B4、F3、A1、A3开启状态,其余阀门处于关闭状态。原料气依次流经进气管7、阀门F1、连接管3、上管系102的阀门B2进入干燥罐B,利用原料气的压缩热对再生吸附剂由上至下加热,加热后的气体依次经下管系103的阀门B4、连接管13、14、阀门F3、连接管9、10进入冷却器被冷却,并经连接管11进入分离器分离水分后,再经连接管12、下管系103的阀门A3进入干燥罐A,气流由下至上流经吸附剂,气体中的水分被吸附剂吸附而成为干燥气体,再依次经上管系102的阀门A1、连接管1、过滤器、排气管2排出。

1.2]原料气不经干燥罐B,直接进入干燥罐A;

在此阶段,阀门F2、A3、A1、B4开启状态,其余阀门处于关闭状态。原料气直接经进气管7、连接管8、阀门F2、连接管9、10进入冷却器被冷却,并经连接管11和分离器分离水分后,再经连接管12、下管系103的阀门A3进入干燥罐A,气流由下至上流经吸附剂,气体中的水分被吸附剂吸附而成为干燥气体,再依次经上管系102的阀门A1、连接管1、过 滤器、排气管2排出。

2]干燥罐B的再生工艺流程

干燥罐B的再生工艺流程分为四个阶段:

2.1]原料气先全流量流经干燥罐B,再流经干燥罐A;

在该时段,原料气对干燥罐B内再生吸附剂加热时的工艺流程与1.1]相同。

2.2]原料气不经干燥罐B,直接进入干燥罐A;

在该时段,原料气不经干燥罐B直接进入干燥罐A的工艺流程与1.2]相同。与此同时,对干燥罐B进行排放泄压。此时,下管系103的阀门B4、阀门F6开启,干燥罐B内气体依次经下管系103的阀门B4、连接管13、18、阀门F6及消音器19排出,干燥罐B内气体压力降低至再生压力(1个大气压)。

2.3]对再生吸附剂进行二次再加热;

将大气中的空气经风机增压、加热升温后进入干燥罐B,对再生吸附剂再加热。其具体流程如下:

大气中的空气通过入口过滤器和连接管6进入风机,经增压并通过连接管5进入加热器加热升温后,再经过连接管4、阀门F8、连接管3、阀门B2进入干燥罐B,对再生吸附剂进行二次再加热。加热后的气体依次经下管系103的阀门B4、连接管13、15、阀门F5和排气管20排出。此时,阀门F8、B2、B4、F5、F2、A1、A3开启状态,其余阀门关闭状态。

2.4]对再生吸附剂进行吹冷;

该时段内,步骤2.3]中加热器停止工作,风机继续运行,空气依次经过入口过滤器、连接管6、风机,连接管5、连接管4、阀门F8、连接管3、阀门B2进入干燥罐B,对再生吸附剂吹冷,吹冷气体再依次经下管系103的阀门B4、连接管13、15、阀门F4进入表冷器,被冷却和分离后,经连接管17、6进入风机循环吹冷,直至再生结束。此时,阀门F4、F8、B2、B4、F2、A1、A3开启状态,阀门F1、F3、F5、F6、F7、A2、A4、B1、B3关闭状态。

3]干燥罐B再生完成后,A、B两干燥罐进入均压程序。

此时段,上管系102的阀门F7开启,阀门B1、B2、下管系103的阀门B3、B4关闭,干燥罐A排出的成品干燥气通过阀门F7进入干燥罐B,罐内压力逐步升高,当A、B两干燥罐压力相等时,均压完成,阀门F7关闭。

4]A、B两干燥罐均压完成后,进行工作状态切换:干燥罐A进入再生程序,干燥罐B进行吸附过程。

干燥罐A与干燥罐B之间的工作状态切换通过阀门实现,干燥罐A进行吸附剂再生的同时,干燥罐B内的吸附剂进行吸附工作,其工作程序与步骤1和2相同。

切换阀门手动切换或自动控制实现。

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