一种压缩空气干燥系统及其干燥方法与流程

本发明涉及空气干燥，具体涉及一种压缩空气干燥系统及其干燥方法。

背景技术：

1、作为清洁廉价的动力能源，压缩空气由于其具有制备成本低、不燃烧、无毒性、易输送等优点，目前已广泛应用于钢铁行业。

2、压缩空气是空气经空压机压缩后得到的，由于空气被吸入空压机时本身含有水分和灰尘，同时空压机工作过程中其润滑油会混入空气，因此在净化和干燥之前，压缩空气含有大量的水分、灰尘颗粒物和油污等杂质，直接使用会对设备设施造成严重的损坏。比如，压缩空气中含水量大，很可能造成输气管道及金属零件腐蚀生锈，导致相关机械部件及控制仪器发生故障并缩短设备使用寿命；压缩空气中含水量大还可能造成执行元件动作不灵，导致执行器误动作；在北方地区，冬季持续时间较长，气温较低，压缩空气中若含有未经干燥脱除的水分，在通过室外输气管道时，所含的水分会遇冷凝结，导致室外输气管道冻结堵塞，增大气流的阻力。因此，对压缩空气的干燥净化处理一直是压缩空气领域的重要研究方向之一。

3、实际生产生活中，压缩空气对清洁度（灰尘颗粒物和油污等杂质）的要求主要是通过加装过滤器来实现的，同时对压缩空气需要根据不同用气系统进行相应的干燥处理。工程上，一般通过测量压力露点来评价压缩空气的水分含量，相同供气压力下，压力露点越低，表明压缩空气越干燥，空气品质越好。

4、在钢铁行业，随着设备可靠性要求的不断提高，为有效脱除压缩空气中的水分，则需借助各类气体干燥技术。目前，常用的压缩空气干燥技术有：液体吸收法、固体吸附法、膜除湿法、冷冻干燥法等。冷冻干燥法是指将压缩空气温度降低至压力露点以下，使其中的水蒸气凝结进而分离的方法。

5、在冶金行业，生产线设备设施对压缩空气的压力露点温度要求一般在0℃以上即可。目前，一般采用冷冻式干燥机对压缩空气进行降温干燥，然冷冻式干燥机在实际生产过程中，由于处理量大经常发生故障，导致整个系统停产。因此，有必要针对钢铁行业压缩空气的应用现状，发明一种压缩空气干燥系统。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种压缩空气干燥系统及其干燥方法，以解决钢铁行业冶金及轧钢车间压缩空气的有效干燥问题。

2、所述干燥系统

3、包括压缩机、水冷型冷凝器、液体冷媒接收罐、过滤器以及干燥换热器，所述干燥换热器由一级换热腔和二级换热腔组成，一级换热腔与二级换热腔相连通且一级换热腔位于二级换热腔上方，一级换热腔上开设压缩空气进口和压缩空气出口，压缩空气进口和压缩空气出口分别与设置在一级换热腔和二级换热腔内的热交换通道的进、出口连通；一级换热腔和二级换热腔的腔壁内嵌设有冷媒循环管，冷媒循环管的出口端与压缩机的进口端连通，压缩机的出口端与水冷型冷凝器的进口端连通，水冷型冷凝器的出口端与液体冷媒接收罐的进口端连通，液体冷媒接收罐的出口端与过滤器的进口端连通，过滤器的出口端与冷媒循环管的进口端连通。所述热交换通道采用折线形换热结构或螺旋形换热结构，该结构设计在保障了冷却效果，有利于充分换热。

4、所述干燥方法

5、未冷却的压缩空气首先进入干燥换热器上部的一级换热腔中，然后气流通过一级换热腔进入二级换热腔中，在二级换热腔内充分降温并达到露点温度后，气流再次进入一级换热腔中，此时气流在一级换热腔内通过热交换被加热，实现了压缩空气首先在一级换热腔中初步降温→二级换热腔中降温至设定温度→一级换热腔中再升温的处理过程，保障了压缩空气的干燥质量，同时有利于节能。

6、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

7、该系统能有效去除压缩空气中的颗粒、水蒸气和其他水分含量，防止设备腐蚀，延长管道、工具和设备的使用年限，节省设备维护成本，具有较好的实用性和推广应用价值。

技术特征：

1.一种压缩空气干燥系统，其特征在于：包括压缩机（1）、水冷型冷凝器（2）、液体冷媒接收罐（3）、过滤器（4）以及干燥换热器（5），所述干燥换热器（5）由一级换热腔（51）和二级换热腔（52）组成，一级换热腔（51）与二级换热腔（52）相连通且一级换热腔（51）位于二级换热腔（52）上方，一级换热腔（51）上开设压缩空气进口（6）和压缩空气出口（7），压缩空气进口（6）和压缩空气出口（7）分别与设置在一级换热腔（51）和二级换热腔（52）内的热交换通道（8）的进、出口连通；一级换热腔（51）和二级换热腔（52）的腔壁内嵌设有冷媒循环管（9），冷媒循环管（9）的出口端与压缩机（1）的进口端连通，压缩机（1）的出口端与水冷型冷凝器（2）的进口端连通，水冷型冷凝器（2）的出口端与液体冷媒接收罐（3）的进口端连通，液体冷媒接收罐（3）的出口端与过滤器（4）的进口端连通，过滤器（4）的出口端与冷媒循环管（9）的进口端连通。

2.如权利要求1所述一种压缩空气干燥系统，其特征在于：所述热交换通道（8）采用折线形换热结构或螺旋形换热结构。

3.如权利要求1所述一种压缩空气干燥系统，其特征在于：所述二级换热腔（52）顶部插设有数显温度计（13），底部设置有自动排水器（12）。

4.如权利要求3所述一种压缩空气干燥系统，其特征在于：所述过滤器（4）与干燥换热器（5）之间的管路上设置有膨胀阀（14）和流量窥视器（15），该膨胀阀（14）位于流量窥视器（15）下游侧，并与数显温度计（13）联动控制。

5.如权利要求1所述一种压缩空气干燥系统，其特征在于：所述压缩机（1）的进、出口端均设置有数显压力表（17），该数显压力表（17）与设置在水冷型冷凝器（2）的进/出水端的水冷流量控制阀（18）联动控制。

6.如权利要求1所述一种压缩空气干燥系统，其特征在于：所述压缩机（1）与水冷型冷凝器（2）之间连接有冷媒旁路控制管（10），冷媒旁路控制管（10）另一端与冷媒循环管（9）的出口端连接。

7.如权利要求6所述一种压缩空气干燥系统，其特征在于：所述冷媒旁路控制管（10）上还安装有冷媒控制阀（11）。

8.如权利要求1所述一种压缩空气干燥系统，其特征在于：所述液体冷媒接收罐（3）顶部设置有泄压阀（19）。

9.一种采用如权利要求1所述干燥系统进行的压缩空气干燥方法，其特征在于：未冷却干燥的压缩空气首先通过压缩空气进口6进入干燥换热器5上部的一级换热腔51中，随后进入二级换热腔52，在二级换热腔52内充分降温并达到露点温度后，气流再次进入一级换热腔51中通过与进入的未冷却干燥的压缩空气进行热交换被加热，实现了压缩空气首先在一级换热腔51中初步降温→二级换热腔52中降温至设定温度→一级换热腔51中再升温的处理过程，最终通过压缩空气出口7外排。

10.如权利要求9所述的压缩空气干燥方法，其特征在于：所述露点温度设定值在0℃~10℃之间。

技术总结
本发明公开一种压缩空气干燥系统，包括压缩机、水冷型冷凝器、液体冷媒接收罐、过滤器以及干燥换热器。使用时潮湿的压缩空气首先进入干燥换热器上部的一级换热腔中，然后气流通过一级换热腔进入二级换热腔中，在二级换热腔内充分降温并达到露点温度后，气流再次进入一级换热腔中，此时气流在一级换热腔内通过热交换被加热，实现了压缩空气首先在一级换热腔中初步降温→二级换热腔中降温至设定温度→一级换热腔中再升温的处理过程，保障了压缩空气的干燥质量，同时有利于节能。在此过程中，压缩空气因充分降温冷凝出的水通过干燥换热器下部安装的自动排水器排出。

技术研发人员：何成善,党俊,丁凯
受保护的技术使用者：酒泉钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14