BE1027505B1

BE1027505B1 - Droger voor samengeperst gas, compressorinstallatie voorzien van droger en werkwijze voor het drogen van samengeperst gas.

Info

Publication number: BE1027505B1
Application number: BE20195538A
Authority: BE
Inventors: Thibault Crepain; Geert Hellemans
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2021-03-15
Also published as: CN112387085A; DE202020003498U1; CN212383455U; BE1027505A1

Abstract

Droger voor het drogen van een samengeperst gas, omvattende een drukvat; een trommel, voorzien van een regenereerbaar droogmiddel; aandrijfmiddelen voor het laten roteren van de trommel zodanig dat het droogmiddel achtereenvolgens doorheen de droogzone en de regeneratiezone wordt verplaatst; een inlaat voor de toevoer van te drogen, samengeperst gas naar de droogzone; en een uitlaat voor de afvoer van gedroogd samengeperst gas. De droger omvat verder ten minste één koelinrichting voor het koelen van te drogen gas, met een eerste koelcircuit, voorzien voor de koeling van te drogen gas met een eerste koelmedium, en een tweede koelcircuit stroomafwaarts van het eerste koelcircuit, voorzien voor verdere koeling van het te drogen gas met een tweede koelmedium van lagere temperatuur dan het eerste koelmedium.

Description

Droger voor samengeperst gas, compressorinstallatie voorzien van droger en werkwijze voor het drogen van samengeperst gas. Technisch gebied De onderhavige uitvinding betreft een droger voor een samengeperst gas, cen compressorinstallatic voorzien van een dergelijke droger en cen werkwijze voor het drogen van cen samengeperst gas, bijvoorbeeld tucht.

Stand van de Techniek Er zijn recds drogers voor samengeperst gas bekend, welke drogers zijn voorzien van cen drukvat met daarin con droogzone en cen regencratiezone en eventueel cen koelzone, en cen in het drukvat roteerbare trommel met cen regenercerbaar droogmiddel.

Het drukvat omvat een inlaat voor de toevoer van te drogen, samengeperst gas naar de droogzone en cen uitlaat voor de afvoer van gedroogd gas. Aan de regeneratiezone wordt cen warm regeneratiegas toegevoerd voor regeneratie van het droogmiddel. De droger omvat verder aandrijfmiddelen voor het laten roteren van de trommel zodanig dat het droogmiddel achterconvolgens doorheen de droogzone en de regoncratiozone wordt verplaatst.

Het samengeperst gas, dat door de compressie opgewarmd is on daardoor cen lage relatieve vochtigheid heeft, kan gebruikt worden als regeneratiegas voor de regeneratie van het droogmiddel. In een cerste gekende uitvocringsvorm wordt een deel van de tocvocrstroom van het samengeperst gas afgetapt voor de regeneratie en vervolgens via een verbindingsleiding weer toegevoegd aan de stroom samengeperst gas. In cen tweede gekende uitvoermgsvorm wordt een deel van de uitvoersiroom aan gedroogd, samengeperst gas afgetapt en opgewarmd voor de regeneratie en vervolgens via de verbindingsleidmg weer samengevoegd met de toevoerstroom samengeperst gas. In con derde gekende uitvoeringsvorm wordt de volledige toevoerstroom te drogen, samongeperst gas cerst door de regeneratiezone geleid en vervolgens door de droogzone.

Er zijn nog andere uitvoeringsvormen gekend, bijvoorbeeld uit WO 2015/039193 A2.

Beschrijving van de uitvinding

Het is een doel van de uitvinding om te verhelpen aan één of meer nadelen van de stand van de techniek.

Het is cen doel van de uitvinding om cen droger, of drooginrichting, voor een samengeperst gas te verschaffen, waarmee de eigenschappen van het gedroogde, samengeperste gas verbeterd kunnen worden (bv. verlaagd drukdauwpunt).

Het samengeperst gas is bijvoorbeeld lucht, maar kan ook cen ander gas zijn. Het gedroogde gas kan in een stroomafwaarts gelegen persluchtnetwerk worden aangewend voor allerhande doeleinden zoals voor pneumatische transporten, de aandrijving van pneumatisch gedreven gereedschappen en dergelijke.

Zoals hierin gebruikt, wordt “stroomafwaarts” stcods beschouwd in de stromingsrichting van het samengeperst gas, tenzij expliciet anders vermeld, Volgens een eerste aspect, al dan niet in combinatie met andere hierin beschreven aspecten of mivoermgsvormen, verschaft de uitvinding cen droger, of drooginrichting, voor het drogen van cen samengeperst gas, omvattende een drukvat omvattende cen rotatiosymmetrisch (vb. cilindrisch} deel met daarin cen droogzone en cen regeneratiezone; een in het rotatiesymmetrisch deel opgestelde trommel, voorzien van cen regenereerbaar droogmiddel, aandrijfmiddclen voor het laten roteren van de voornoemde trommel ten opzichte van het rotatiesymmetrisch deel, ‚d.w.z. voor het laten roteren van de trommel en/of het rotatiesymmetrisch deel, zodanig dat het droogmiddel 29 achtercenvolgens doorheen de droogzone en de regeneratiezone wordt verplaatst; een inlaat voor de toevoer van te drogen, samengeperst gas naar de droogzone; en een uitlaat voor de afvoer van gedroogd samengeperst gas. De droger omvat verder ten minste den koelinrichting voor het koelen van te drogen gas dat toegevoerd wordt naar de droogzone, gebruik makend van cen eerste koelmedtam. Ten minste één van de koelinrichtmgen omvat een eerste koelcircuit, voorzien voor de koeling van te drogen gas met het eerste koelmedmum, en cen tweede Koelcircuit stroomafwaarts van het cerste koelcircuit, voorzien voor verdere koeling van het te drogen gas met cen tweede koelmedium van lagere temperatuur dan het corste koelmedium.

Door gebruik te maken van een dergelijke koelinrichting met een eerste en tweede circuit volgens de uitvinding kan een diepere koeling van het te drogen gas verkregen worden. Hierdoor kunnen de eigenschappen van het gedroogde samengepersie gas aan de uitlaat verbeterd worden, bij voorbeeld kan cen lager drukdauwpunt verkregen worden. Door deze circuits te voorzien in dezelfde koelinrichting kan de diepere koeling verkregen worden zonder een bijkomende drukval in de betreffende leiding te veroorzaken.

In wtvoeringsvormen volgens de uitvinding kan, voor len minste &en van de koelinrichtingen, het eerste en tweede koelmedium hetzelfde koelmedium zijn, waarbij de droger con bijkomende Koclinrichting kan omvatten voor het koelen van het koelmedium vóór het tweede koelcircuit, In een dergelijke uitvoeringsvorm kan de koclinrichting bij voorbeeld voorzien zijn voor aansluiting op cen koelwatercircuit, zoals bij voorbeeld cen koelwatercircuit van cen industriële installatie. De bijkomende koclinrichting kan bij voorbeeld een chiller zijn.

In uitvoermgsvormen volgens de uitvinding kan, voor ten nunste 6&n van de koelinrichtingen, het eerste koelcircuit aangesloten zijn op cen eerste koelmedium, zoals bijvoorbeeld een koclwatercireuit, en het tweede koeleircuit afzonderlijk aangesloten zijn op cen tweede koelmedium, zoals bijvoorbeeld cen ijswatercircuit. Deze uitvoering is voordelig voor industriële installaties waar zowel con Koelwatercircuit als cen ijswatercircuit aanwezig is.

In uitvoeringsvormen volgens de uitvinding kan con dergelijke koelinrichting met eerste en tweede circuit voorzien zijn in een toevoerleiding voor te drogen, samengeperst gas; en/of in cen verbindingsleiding die voor regeneratie gebruikt gas samenvoegt met het toegevoerde te drogen, samengeperst gas; en/of m cen toevoerleiding, stroomafwaarts van cen samenvoeging van voor regeneratie gebruikt gas met het toegevoerde te drogen, samengeperst gas.

In uitvoeringsvormen volgens de uitvinding kan de ten minste één koelinrichting voorzien zijn voor het ontvangen van een stuursignaal van een sturingseenheid, bijvoorbeeld een sturingscenheid die de werking van de droger regelt en hiervoor één of meer procesparameters meet, Een verder aspect van de uitvinding betreft gen compressorinstallatie, omvattende cen compressor en cen droger volgens één van de aspecten of uitvoeringsvormen hierin beschreven.

Een verder aspect van de uitvinding betreft cen werkwijze voor het drogen van een samengeperst gas, gebruik makend van cen droger volgens één van de aspecten of uitvoeringsvormen hierin beschreven.

Â BE2019/5538 Korte beschrijving van de figuren De uitvinding zal hieronder nader toegelicht worden aan de hand van in de tekeningen afgebeelde mtvoeringsvoorbeelden volgens de uitvinding.

Figuur I toont cen eerste uitvoeringsvorm van cen compressorinstallatie omvattende con droger volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont cen tweede uitvoermgsvorm van cen compressorinstallatie omvattende cen droger volgens de uitvinding.

Figuur 3 en 4 tonen cen detail van uitvoermgsvormen van koelinrichtingen voor toepassing in de uitvoeringsvormen van Fig. | en 2.

Uitgebreide beschrijving van de figuren De onderhavige uitvinding zal worden beschreven met betrekking tot bepaalde uitvoeringsvormen on met verwijzing naar bepaalde tekeningen maar de uitvinding is daartoc niet beperkt on wordt enkel door de conclusies bepaald. De beschreven tekeningen zijn enkel schematisch en niet-beperkend. In de tekeningen kan de grootte van bepaalde elementen overdreven en niet op schaal getekend zijn voor illustratieve doeleinden. De afmetingen en de relatieve afmetingen stemmen niet noodzakelijk overeen met werkelijke praktijkuitvoeringen van de uitvinding.

29 Bovendien worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om onderscheid te maken tussen gelijkaardige elementen en niet noodzakelijkerwijze om een sequentiêle of chronologische volgorde te beschrijven, De termen zijn onder passende omstandigheden onderling uitwisselbaar en de uitvoeringsvormen van de uitvinding kannen in andere sequenties dan hierin beschreven of geïllustreerd toegepast worden.

Daarenboven worden de termen bovenaan, onderaan, over, onder en dergelijke in de beschrijving en de conclusies gebruikt voor illustratieve doeleinden en niet noodzakelijkerwijze om relatieve posities te beschrijven, De aldus gebruikte termen zijn onder passende omstandigheden onderling uitwisselbaar en de hierin beschreven uitvocringsvormen van de uitvinding kunnen in andere oriënteringen dan hierin beschreven of geïllustreerd worden toegepast.

Verder dienen de verschillende uitvoeringsvormen, hoewel genoemd als “voorkeursvormen”, eerder te worden opgevat als wijze van voorbeeld waarop de uitvinding kan uitgevoerd worden dan als cen beperking van de reikwijdte van de uitvinding, 5 De term “omvattend”, gebruikt in de conclusies, dient niet geïnterpreteerd te worden als zijnde beperkt tot de erna vermelde middelen of stappen; de term sluit andere elementen of stappen niet uit. De term dient geïnterpreteerd te worden als specificerend voor de aanwezigheid van de genoemde kenmerken, clementen, stappen of componenten waamaar wordt verwezen, maar sluit de aanwezigheid of de toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, clementen, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit. De draagwijdte van de uitdrukking “een inrichting omvattende middelen A en B” dient dus niet te worden beperkt tot inrichtingen die enkel uit de componenten À en B bestaan. De betekenis is dat met betrekking tot de onderhavige uitvinding alleen de componenten À en B van de inrichting opgesomd worden, en de conclusie dient verder zo geïnterpreteerd te worden dat ze ook cquivalenten van deze componenten bevat.

De getoonde uitvoeringsvormen van compressorinstallaties volgens Fig. 1 en 2 omvatten telkens cen compressor 60 met een droger 10; 30 voor samengeperst gas. De droger omvat telkens cen drukvat 11 omvattende cen rotatiesymmetrisch deel waarin cen droogzone 12 en cen regeneratiezone 13 gedefinieerd zijn, cen trommel 14, opgesteld in het rotatiesymmetrisch deel en voorzien van een regenereerbaar droogmiddel, aandrijfmiddelen, bijvoorbeeld een clektromotor, voor het laten roteren van de voornoemde trommel ten opzichte van het rotatiesymmetrisch deel, d.w.z. voor bet laten roteren van de trommel in het rotatiesymmetrisch deel of het laten roteren van het rotatiosymmetrisch deel rond cen stilstaande trommel, zodanig dat het droogmiddel achtereenvolgens doorheen de droogzone en de regeneratiezone wordt verplaatst. Het rotaticsymmetrisch deel is bij voorkeur cilindrisch, maar dit is niet essonticel, andere rotatiesymmetrische vormen zijn ook mogelijk. De droger omvat verder een inlaat 15 verbonden met cen inlaatzijde van de droogzone van het drukvat 11 on voorzien voor de toevoer van te drogen, samengeperst gas en cen uitlaat 16 verbonden met een uitlaatzijde van de droogzone van het drukvat 11 en voorzien voor de afvoer van gedroogd samengeperst gas. Het toegevoerde, te drogen gas wordt aangeleverd door een compressor 60, die een eerste compressietrap 61, ecn tweede compressietrap 62 en cen intercooler (IC) 63 kan omvatten. In de toevoerleiding van de compressor 60 naar de inlaat 15 kan het samengeperste gas passeren langs con warmtewisselaar (Heat Exchanger HE) 64 en/of cen koclinrichting (Aftercooler AC} 65.

In de uitvoeringsvormen volgens Fig, 1 en 2 is aan de uitlaatzijde van de droger een verbindingsleiding 17 voorzien voor het aflakken van een declstroom van het gedroogde samengeperste gas, Deze decistroom wordt door de warmtewisselaar 64 geleid, voor verwarming met warmte die aanwezig is in de toevoerstroom ten gevolge van de compressie, en vervolgens verdergeleid naar de regeneratiezone 13, In andere uitvocringsvormen kan aan de uitlaatzijde van de compressor 60 cen deel van het te drogen samengeperste gas (dat door de compressie cen verhoogde temperatuur heeft) afgetakt worden en naar de regeneratiezone geleid voor de regeneratie. In nog andere uitvoeringsvormen kan de volledige tocvoerstroom te drogen, samengeperst gas cerst door de regeneratiezone geleid worden en vervolgens door de droogzone. Er zijn nog andere uitvoeringsvormen mogelijk, bijvoorbeeld volgens diegene beschreven in WO 2015/039193 A2, In bovengenoemde uitvoeringsvormen, onder meer volgens Fig. 1 en 2, kan de voor regeneratie gebruikte deelstroom via cen verbindingsleidmng 19 weer samengevoegd worden met de hoofdieiding 18 voor toevoerstroom te drogen, samengeperst gas. Dit gebeurt via middelen zoals bijvoorbeeld een venturi ejector 21, of andere middelen voor het creëren van een drukverschil en het onderhouden van de deelstroom voor regeneratie, zoals bijvoorbeeld een blower. In de verbindingsleiding 19, de hoofdleiding 18 en/of aan de inlaat 15 (na de samenvoeging) konnen één of meer koelingsinrichtingen voorzien zijn, zoals bijvoorbeeld de getoonde nakoeler 65 (“After Cooler” AC), regeneratiekoeler 20 (“Regeneration Cooler” RC) en/of proceskoeler 22 (“Process Cooler” PC), Ten minste één van deze koelinrichtingen 20, 22, 65 omvat een eerste koelcircuit 31, voorzien voor de koeling van te drogen gas met cen eerste koelmedium, bijvoorbeeld koelwater, en een tweede koelcireuit 32 stroomafwaarts van het eerste koelcircuit, voorzien voor verdere kocling van het te drogen gas met cen twoede koelmedium van lagere temperatour dan het eerste koelmedium, zoals bijvoorbeeld ijswater.

Fig. 3 en 4 tonen twee mogelijke uitvoeringen voor deze koclinrichtingen 20, 22,

65.

In uitvoeringsvormen volgens Fig. 3 is het eerste koelcircuit 31 aangesloten op cen eerste koelmedium, zoals bijvoorbeeld cen koelwatercircuit, en het tweede koelcireuit 32 afzonderlijk aangesloten op cen tweede koelmedium, zoals bijvoorbeeld cen ijswatercircuit, Deze uitvoering is voordelig voor industriële installaties waar zowel een koelwatercircuit als cen ijswatercircuit aanwezig is. Algemener kan deze uitvoering op voordelige wijze toegepast worden in industriële installaties waar twee afzonderlijke koelmediumcircuits aanwezig zijn, met koelmedia van verschillende temperaturen.

In uitvoeringsvormen volgens Fig. 4 zijn het cerste en tweede koelmedium hetzelfde koelmedium, waarbij de droger cen bijkomende koelinrichting 33 kan omvatten voor het koelen van het koelmedium vóór de inlaat van het tweede kocicircuit. In con dergelijke uitvoeringsvorm kan de koelinrichting bij voorbeeld voorzien zijn voor aansluiting op cen koclwatercircuit, zoals bij voorbeeld cen koelwatercircuit van cen industriële installatie. De bijkomende koelinrichting 33 kan bij voorbeeld een chiller zijn.

In de Koelinrichtingen volgens Fig. 3 en 4 kunnen in de compressor- en drogerimstallatie voorzien zijn in de toevoerleiding 18 voor te drogen, samengeperst gas; en/of in de verbindingsleiding 19 die voor regeneratie gebruikt gas samenvoegt met het tocgevoerde te drogen, samengeperst gas; en/of in de toevoerleiding 23, stroomafwaarts van de samenvoeging van het voor regeneratie gebruikt gas met het toegevoerde te drogen, samengeperst gas, d.w.z. tussen de venturi sjector 21 en de inlaat 15.

29 Ten minste één van de koelinrichtingen 20, 22, 65 kan voorzien zijn voor het ontvangen van cen stuursignaal van cen sturingseenheid, bijvoorbeeld een storingscenheid die de werking van de droger regelt en hiervoor één of meer procesparameters meet.

Claims

Conclusies

1. Een droger (10; 30) voor samengeperst gas, omvattende een drokvat (11) omvattende cen rotatiesymmetrisch deel met daarin een droogzone (12} en een regeneratiezone (13); cen in het drukvat rotcerbaar opgestelde trommel (14), voorzien van een regenereerbaar droogmiddel, aandrijfmiddelen voor het laton roteren van de voornoemde trommel ten opzichte van het rotatiesymmetrisch deel, of vice versa, zodanig dat het droogmiddel! achtereenvolgens doorheen de droogzone en de regoncraticzono wordt verplaatst: een inlaat (15) voor de toevoer van te drogen, samengeperst gas naar de droogzone; een uitlaat (16) voor de afvoer van gedroogd samengeperst gas; en ten minste één koelinrichting (20, 22, 65) voor het koelen van te drogen gas dat toegevoerd wordt naar de droogzone, gebruik makend van een eerste koelmedium; daardoor gekenmerkt, daf ten minste één van de koelinrichtingen cen eerste Koelcircuit (31) omvat, voorzien voor de koeling van te drogen gas met het eerste koelmedium, en een tweede koelcireuit (32) stroomafwaarts van het eerste koelcircuit, voorzien voor verdere koeling van het te drogen gas met een tweede koelmedium van lagere temperatuur dan het eerste koolmedium,

2, De droger volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat voor ten minste den van de koclinrichtingen het eerste en tweede koelmedium hetzelfde koelmedium zijn en dat de droger een bijkomende koelinrichting (33) omvat voor het koelen van het koelmedium vóór het tweede koelcitcuit (32).

3, De droger volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt, dat de koelinrichting voorzien is voor aansluiting op cen koelwatercircuit.

4. De droger volgens conclusie 2 of 3, daardoor gekenmerkt, dat de bijkomende koclinrichting (33) een chiller is.

5, De droger volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat voor ten minste één van de koelinrichtingen het eerste en tweede koeleireuit (31, 32) afzonderlijk aangesloten zijn op verschillende koelmedia.

6. De droger volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt, dat het eerste koelcircuit (31) aangesloten is op con kociwatercircuit en het tweede koelcircuit (32) aangesloten is op een ijswatercircuit,

7. De droger volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt, dat de koclinrichting voorzien is in cen toevoerleiding (18) voor te drogen, samengeperst gas.

8. De droger volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt, dat de koelinrichting voorzien is in con verbindingsleiding (19) die voor regeneratie gebruikt gas samenvoegt met het toegevoerde te drogen, samengeperst gas.

3, De droger volgens sen van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt, dat de koelinrichting voorzien is in con toevoerleiding (23), stroomafwaarts van een samenvoeging van voor regeneratie gebruikt gas met het toegevoerde te drogen, samengeperst gas. 29

19. De droger volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt, dat de koelinrichting voorzien is voor het ontvangen van cen stuursignaal.

11. De droget volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt, dat de droger cen sturingscenheid omvat, voorzien voor het genereren van het stuursignaal op basis van één of meer gemeten procesparameters.

12. Een compressorinstallatic, omvattende cen compressor on con droger volgens den van de voorgaande conclusies.

13. Een werkwijze voor het drogen van cen samengeperst gas, gebruik makend van cen droger omvattende cen drukvat omvattende cen rotatiesymmetrisch deel met daarin cen droogzone en cen regeneratiezone en cen in het rotatiesymmetrisch deel opgestelde trommel, voorzien van regencerbaar droogmiddel, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat:

het laten roteren van de voornoemde trommel ten opzichte van het rotatiesymmetrisch deel, of vice versa, door middel van aandrijfmiddelen, zodanig dat het droogmiddel achtercenvolgens doorheen de droogzone en de rogeneratiozone wordt verplaatst; het tocvocron van te drogen, samengeperst gas via cen inlaat naar cen inlaatzijde van de droogzone van het drukvat; het afvoeren van gedroogd samengeperst gas via cen uitlaat vanaf cen uitlaatzijde van de droogzone van het drukvat; en het koelen van te drogen gas dat toegevoerd wordt naar de droogzone, door middel van ten minste gen koclinrichting gebruik makend van een eerste kocimedium; daardoor gekenmerkt, dat ton minste cén van de koelinrichtingen cen cerste Kkoclcircuit omvat, waarmee het te drogen gas gekoeld wordt door middel van het cerste koelmedium, en stroomafwaarts daarvan cen tweede koelcircuit, waarmee het te drogen gas verder gekoeld wordt door middel van con tweede kocimedium van lagere temperatuur dan het eerste koelmedium.