CN103480246A - 一种多功能组合式低露点气体干燥装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能组合式低露点气体干燥装置，属于干燥装置技术领域。其包括冷冻式干燥系统和微热再生吸附式干燥系统，冷冻式干燥系统包括高效预冷器、与高效预冷器连接的蒸发器、与蒸发器连接的制冷系统、与蒸发器连接的气水分离器，气水分离器一路连接高效预冷器，另一路连接微热再生吸附式干燥系统，微热再生吸附式干燥系统包括变压吸附筒A、变压吸附筒B、加热器R和消声器S，变压吸附筒A出口一路与高效预冷器连接，另一路通过加热器R与变压吸附筒B成品气出口连接，变压吸附筒B底部进口与消声器S连接。本发明可以实现根据用户工况的不同，选择性运行设备，以达到用户对净化压缩空气露点的要求，节约气源、能耗、设备运行投资成本。

Description

一种多功能组合式低露点气体干燥装置

技术领域

本发明属于干燥装置技术领域，具体涉及一种多功能组合式低露点气体干燥装置。

背景技术

目前，常用的气体干燥装置为冷冻式干燥机和微热再生吸附式干燥机，并且需要加工得到不同露点的气体需要选择不同的干燥机。这样导致加工过程复杂繁琐，根据产品的不同，需要在不同的干燥机上加工，同时也给使用者增加了加工成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种多功能组合式低露点气体干燥装置的技术方案。

所述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于包括冷冻式干燥系统和微热再生吸附式干燥系统，所述的冷冻式干燥系统包括高效预冷器、与高效预冷器连接的蒸发器、与蒸发器连接的制冷系统、与蒸发器连接的气水分离器，所述的气水分离器一路连接高效预冷器，另一路连接微热再生吸附式干燥系统，所述的微热再生吸附式干燥系统包括变压吸附筒A、变压吸附筒B、加热器R和消声器S，所述的变压吸附筒A出口一路与高效预冷器连接，另一路通过加热器R与变压吸附筒B成品气出口连接，所述的变压吸附筒B底部进口与消声器S连接。

所述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于所述的制冷系统包括与蒸发器中制冷剂管回路连接的气液分离器、冷媒压缩机、油水分离器、风冷凝器、干燥过滤器和热力膨胀阀。

所述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于所述的气水分离器与其上依次连接球阀、电子排水阀构成排污系统。

所述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于所述的油水分离器与蒸发器中制冷剂管进口之间并联有热气旁通阀，所述的油水分离器与蒸发器中制冷剂管出口之间并联有高低压开关，所述的干燥过滤器和热力膨胀阀之间设有视镜。

上述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，结构紧凑，设计合理，可以根据客户现场的工况，实现多功能干燥装置运行方式供用户选择：

1）将冷冻式干燥系统和微热再生吸附式干燥系统有机的结合在一起；

2）当加热器根据工况不投入工作时，可将冷冻式干燥系统和无热再生吸附式干燥系统有机的结合在一起；

3）单独运行冷冻式干燥系统；

4）单独运行无热再生吸附式干燥系统；

5）单独运行微热再生吸附式干燥系统；

另外，使用时，潮湿空气进入冷冻式干燥系统的高效预冷器(通过进出口气大面积热交换除水)换热面较大,可除去压缩空气中总含水量73%左右的水份,蒸发器(冷媒制冷)可除去压缩空气中总含水量19%左右的水份,进入气水分离器把从冷冻式干燥系统带来的液态水、液态油除掉，提高了微热再生吸附式干燥系统中吸附剂的使用寿命、使用效率，从而达到节能的目的，然后再进入微热再生吸附式干燥系统，只需除去压缩空气中总含水量8%左右的水份就可达到深度干燥压缩空气的目的，提高了干燥效率，降低了干燥成本。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明是冷冻式干燥系统与微热再生吸附式干燥系统二位一体有机结合的低露点干燥设备；

2、本发明是冷冻式干燥系统与无热再生吸附式干燥系统二位一体有机结合的低露点干燥设备；

3、本发明亦可单独实现冷冻式干燥系统运行；

4、本发明亦可单独实现无热再生吸附式干燥系统运行；

5、本发明亦可单独实现微热再生吸附式干燥系统运行；

6、本发明能使压缩空气干燥至常压露点≤-70℃（进气温度≤45℃），干燥程度大为提高；

7、本发明以风冷方式冷却，特别适用于水资源缺乏的工作环境；

8、本发明结构紧凑合理、易于操作、运行平稳、节约能源、费用低、安装方便等优点；

9、本发明可以实现根据用户工况的不同，选择性运行设备，以达到用户对净化压缩空气露点的要求，节约气源、能耗、设备运行投资成本；提高设备的使用寿命、设备工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-冷媒压缩机；2-热气旁通阀；3-风冷凝器；4-干燥过滤器；5-视镜；6-热力膨胀阀；7-高低压开关；8-气液分离器；9-蒸发器；10-高效预冷器；11-气水分离器；12-球阀；13-电子排水器；14-油水分离器；15-控制器；QV1-QV11气动阀；S-消音器；DV1-DV2高温球阀；ZV1-ZV4-单向阀；A、B-变压吸附筒；R-加热器。

具体实施方式

以下结合说明书附图来进一步说明本发明。

如图1所示，一种多功能组合式低露点气体干燥装置包括冷冻式干燥系统和微热再生吸附式干燥系统。

冷冻式干燥系统包括高效预冷器10、与高效预冷器10连接的蒸发器9、与蒸发器9连接的制冷系统、与蒸发器9连接的气水分离器11，气水分离器11一路连接高效预冷器10，该路上设有气动阀QV6，另一路连接微热再生吸附式干燥系统，该路上设有气动阀QV7。高效预冷器10的潮湿空气入口上设有气动阀QV2，高效预冷器10的干燥空气出口上设有气动阀QV1。制冷系统包括与蒸发器9中制冷剂管回路连接的气液分离器8、冷媒压缩机1、油水分离器14、风冷凝器3、干燥过滤器4和热力膨胀阀6，其中油水分离器14与蒸发器9中制冷剂管进口之间并联有热气旁通阀2，油水分离器14与蒸发器9中制冷剂管出口之间并联有高低压开关7，干燥过滤器4和热力膨胀阀6之间设有视镜5。视镜5的作用是：观察制冷剂的状态等，方便设备维护人员检测、调试、维修制冷系统；热力膨胀阀6的作用是：当冷冻式干燥系统负荷增大时，蒸发器9中的制冷剂温度升高，通过热力膨胀阀6传感器的信号传递自动调节热力膨胀阀6，直至达到新的平衡；当冷干机负荷过小，蒸发温度下降时，热力膨胀6自动关小阀，同时热气旁通阀6自动地向蒸发器9提供一个负载，以保持蒸发温度的稳定，防止蒸发器9冰堵现象发生，并且保证冷媒压缩机1的吸气量，使冷冻式干燥系统能够正常工作。高低压开关7的作用是当制冷系统出现泄漏或冷凝系统散热不良时，以保护冷媒压缩机1不致损坏。气水分离器11与其上依次连接球阀12、电子排水阀13构成排污系统进行排污。

微热再生吸附式干燥系统包括变压吸附筒A、变压吸附筒B、加热器R和消声器S。变压吸附筒A出口和变压吸附筒B成品气出口之间并联2组阀，一组是串联的单向阀ZV1和单向阀ZV2，另一组是高温球阀DV1；变压吸附筒A进口和变压吸附筒B底部进口之间并联2组阀，一组是串联的气动阀QV8和气动阀QV9，另一组是串联的气动阀QV10和气动阀QV11。气动阀QV8和气动阀QV9之间的管路分别通过气动阀QV7与气水分离器11相通，通过气动阀QV3与潮湿空气入口相通。气动阀QV10和气动阀QV11之间的管路与消声器S相通。单向阀ZV1和单向阀ZV2之间的管路通过气动阀QV5与干燥空气出口相通，通过气动阀QV4与高效预冷器10相通，通过高温球阀DV2与加热器R相通。加热器R通过单向阀ZV3与变压吸附筒A相通，通过单向阀ZV4与变压吸附筒B相通。

为了便于控制各个气动阀，该装置还设有控制器15。

控制器15的作用是：从成品气出口管道引入洁净干燥的压缩空气经过减压稳压措施、导入电磁阀组控制模块，通过智能PLC控制器实现有规律的控制气动阀门开/闭状态，为了实现并完善多功能组合式低露点气体干燥装置提供了关键的作用。

本发明的工作流程如下：

1）成品气体常压露点达到≤-23℃，冷冻式干燥机投入工作。

待加工的气体从潮湿空气入口进入，通过气动阀QV2进入高效预冷器10的壳层进行初步降温除去部分水分，再进入蒸发器9，在蒸发器9中与制冷系统进行热交换，然后经气水分离器11、气动阀QV6进入高效预冷器10的管层，最后经过气动阀QV1排出常压露点≤-23℃的成品气体。

制冷系统的工作流程如下：低温液态制冷剂流进（经管程）蒸发器9，经蒸发成气态，气态的制冷剂从蒸发器9出口进入气液分离器8，待微量液态制冷剂在其内完全气化后进入冷媒压缩机1吸气口，冷媒压缩机1将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气体，通过热气旁通阀2的自动调节作用，有小部分气体直接进入蒸发器9，而大部分气体则进入风冷凝器3冷凝并降温。从风冷凝器3出来的高压低温液态制冷剂通过干燥过滤器4及视镜5进入热力膨胀阀6中被节流降压，变为低压液体进入（经管程）蒸发器9，冷却已经进入（经壳程）该蒸发器9的压缩空气。干燥过滤器4的作用是去除制冷剂中的微量水分及污染物。视镜5的作用是：观察制冷剂的状态等，方便设备维护人员检测、调试、维修制冷系统。如此，周而复始循环。

2）成品气体常压露点达到≤-55℃，微热再生吸附式干燥系统投入工作。

吸附工序

当以变压吸附筒A为吸附（干燥）筒时：应先关闭进气动阀QV9、打开气动阀QV11（根据干燥工艺，某一时刻），未经干燥带水分的压缩空气由气动阀QV3进入，流经气动阀QV8到变压吸附筒A下部湿空气在筒内自下而上流经干燥剂，湿空气中的水分被吸附，干燥的压缩空气通过单向阀ZV1、气动阀QV5从干燥空气出口排出常压露点≤-55℃的成品气体。另外，约4%-6%的干燥空气通过高温球阀DV2、加热器R升温120℃（可根据需要另行设定）流入变压吸附筒B，以使变压吸附筒B中的干燥剂解吸（再生）。

解吸工序

当变压吸附筒B为解吸（再生）筒时，变压吸附筒A的干燥空气通过高温球阀DV2（约4%-6%）作为再生气加热器R升温120℃（可根据需要另行设定）流经变压吸附筒B，吹走被吸附的水分，经气动阀QV11（根据干燥工艺，某一时刻）、消声器S中排出。

下半周期变压吸附筒A为解吸工序，变压吸附筒B为吸附工序，切换周期一般为60分钟（可根据需要另行设定）。 

3）成品气体常压露点达到≤-70℃，组合式吸干系统（冷冻式干燥系统与微热再生吸附式干燥系统二位一体有机结合）投入工作。

待加工的气体从潮湿空气入口进入，通过气动阀QV2进入高效预冷器10的壳层进行初步降温除去部分水分，进入蒸发器9，在蒸发器9中与制冷系统进行热交换，在进入气水分离器11进行气水分离，得到的气体经过气动阀QV7、QV8进入变压吸附筒A，经变压吸附筒A的干燥空气通过高温球阀DV2（约4%-6%）作为再生气加热器R升温120℃（可根据需要另行设定）流经变压吸附筒B，吹走被吸附的水分，经气动阀QV11（根据干燥工艺，某一时刻）、消声器S中排出后，然后经单向阀ZV1、气动阀QV4进入高效预冷器10的管层，最后经过气动阀QV1从干燥空气出口排出常压露点≤-77℃的成品气体。

4）成品气体常压露点达到≤-55℃，无热再生吸附式干燥系统投入工作。

吸附工序

当以变压吸附筒A为吸附（干燥）筒时：应先关闭进气动阀QV9、打开气动阀QV11（根据干燥工艺，某一时刻），未经干燥带水分的压缩空气由气动阀QV3进入，流经气动阀QV8到变压吸附筒A下部湿空气在筒内自下而上流经干燥剂，湿空气中的水分被吸附，干燥的压缩空气通过单向阀ZV1、气动阀QV5从干燥空气出口排出常压露点≤-55℃的成品气体。另外，约12%-15%的干燥空气通过高温球阀DV1流入变压吸附筒B，以使变压吸附筒B中的干燥剂解吸（再生）。

解吸工序

当变压吸附筒B为解吸（再生）筒时，变压吸附筒A的干燥空气通过高温球阀DV1（约12%-15%）作为再生气流经变压吸附筒B，吹走被吸附的水分，经气动阀QV11（根据干燥工艺，某一时刻）、消声器S中排出。

下半周期变压吸附筒A为解吸工序，变压吸附筒B为吸附工序，切换周期一般为60分钟（可根据需要另行设定）。 

5）成品气体常压露点达到≤-70℃，组合式吸干系统（冷冻式干燥系统与无热再生吸附式干燥系统二位一体有机结合）投入工作。

待加工的气体从潮湿空气入口进入，通过气动阀QV2进入高效预冷器10的壳层进行初步降温除去部分水分，进入蒸发器9，在蒸发器9中与制冷系统进行热交换，在进入气水分离器11进行气水分离，得到的气体经过气动阀QV7、QV8进入变压吸附筒A，经变压吸附筒A的干燥空气通过高温球阀DV1（约12%-15%）作为再生气流经变压吸附筒B，吹走被吸附的水分，经气动阀QV11（根据干燥工艺，某一时刻）、消声器S中排出后，然后经单向阀ZV1、气动阀QV4进入高效预冷器10的管层，最后经过气动阀QV1从干燥空气出口排出常压露点≤-77℃的成品气体。

Claims (4)

1.一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于包括冷冻式干燥系统和微热再生吸附式干燥系统，所述的冷冻式干燥系统包括高效预冷器（10）、与高效预冷器（10）连接的蒸发器（9）、与蒸发器（9）连接的制冷系统、与蒸发器（9）连接的气水分离器（11），所述的气水分离器（11）一路连接高效预冷器（10），另一路连接微热再生吸附式干燥系统，所述的微热再生吸附式干燥系统包括变压吸附筒A、变压吸附筒B、加热器R和消声器S，所述的变压吸附筒A出口一路与高效预冷器（10）连接，另一路通过加热器R与变压吸附筒B成品气出口连接，所述的变压吸附筒B底部进口与消声器S连接。

2.如权利要求1所述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于所述的制冷系统包括与蒸发器（9）中制冷剂管回路连接的气液分离器（8）、冷媒压缩机（1）、油水分离器（14）、风冷凝器（3）、干燥过滤器（4）和热力膨胀阀（6）。

3.如权利要求1所述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于所述的气水分离器（11）与其上依次连接球阀（12）、电子排水阀（13）构成排污系统。

4.如权利要求2所述的一种多功能组合式低露点气体干燥装置，其特征在于所述的油水分离器（14）与蒸发器（9）中制冷剂管进口之间并联有热气旁通阀（2），所述的油水分离器（14）与蒸发器（9）中制冷剂管出口之间并联有高低压开关（7），所述的干燥过滤器（4）和热力膨胀阀（6）之间设有视镜（5）。

Images