CN202569920U

CN202569920U - 一种用于臭氧发生器干燥气源的制备装置

Info

Publication number: CN202569920U
Application number: CN 201220124738
Authority: CN
Inventors: 汪晓军; 詹德明; 顾晓扬
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2022-03-28

Abstract

用于臭氧发生器干燥气源的制备装置，其特征在于：包括依次连接的罗茨风机、Q型过滤器、冷干机、微波干燥器、P型过滤器和S型过滤器；微波干燥器由第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)并联连接组成；第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)都包括顶盖、水蒸气出气口、微波发生器、罐体外壳、硅胶填料、布气头、承托层，待干燥空气进气口、底座、干燥空气出气口和冷却空气进气口；罐体外壳上端设有顶盖，下端设有底座；从上到下，罐体外壳内依次设有微波发生器、硅胶填料、布气头和承托层，布气头均匀布置在承托层上，并伸入硅胶填料下端，硅胶填料上端设有微波发生器；位于硅胶填料与微波发生器之间的罐体外壳上分别设有水蒸气出气口和干燥空气出气口；位于硅胶填料外侧的罐体外壳上设有冷却空气进气口；位于承托层到罐体外壳底部的罐体外壳上设有待干燥空气进气口，水蒸气出气口、待干燥空气进气口、干燥空气出气口和冷却空气进气口处分别设有电磁阀。本实用新型使用寿命长、干燥再生速度快、能源消耗低。

Description

一种用于臭氧发生器干燥气源的制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种臭氧发生器中的气源，具体涉及一种用于臭氧发生器干燥气源的制备装置。

背景技术

臭氧必须采用干燥的空气源或纯氧源。臭氧发生器都采用干燥的空气或纯氧作为气源。现有技术中，干燥空气采用的制备方法是：空压机将空气压缩到压力为6kgf/cm²以上，通过空气冷却器将压缩后的空气进行冷却，脱除空气经压缩后而冷凝下来的水；然后再通过无热再生的吸附式空气干燥器，将空气干燥到露点温度-40℃左右，空气最后进入臭氧发生器。

目前臭氧发生器放电工作时所需的气体压力一般不超过1kgf/cm²，但为了使用无热再生的干燥器(如变压吸附式干燥器)进行干燥处理，常用压缩空气作为主气源。空压机将压缩空气升压到6kgf/cm²以上，当干燥器截留空气中的水份达到饱和时，再通过排空阀，将内部压力减到常压，就可以将截留的水份排出。但这种方法往往浪费了大量的动力用于压缩空气，同时，空压机的使用寿命较短，其维护成本也相对偏高。

罗茨鼓风机输出压力在0.6-1.2kgf/cm²，若采用罗茨鼓风机压缩的空气作为气源，则可大大降低压缩空气的动力消耗(只有原动力消耗的六分之一)，同时，罗茨风机运行稳定，维护方使，使用成本低廉。而使用罗茨风机作为气源，就不可能采用无热再生变压吸附式空气干燥器，只能采用有热再生空气干燥器，普通的有热再生空气干燥器因采用加热热空气进行再生，因而热消耗大，再生周期较长。

实用新型内容

本实用新型的目的是制造出使用寿命长、干燥再生速度快、能源消耗低的用于臭氧发生器干燥气源的制备装置。

微波干燥是利用频率为915～2450MHz的微波能量使物料本身发热升温、蒸发水分进行干燥的方法。本实用新型采用微波再生空气干燥器，通过微波，迅速加热用于干燥的硅胶介质，具有加热再生速度快，加热效率高，能量消耗低的优点。

本实用新型目的通过如下技术方案实现：

用于臭氧发生器干燥气源的制备装置，包括依次连接的罗茨风机、Q型过滤器、冷干机、微波干燥器、P型过滤器和S型过滤器；微波干燥器由第一微波干燥器A和第二微波干燥器B并联连接组成；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B都包括顶盖、水蒸气出气口、微波发生器、罐体外壳、硅胶填料、布气头、承托层，待干燥空气进气口、底座、干燥空气出气口和冷却空气进气口；罐体外壳上端设有顶盖，下端设有底座；从上到下，罐体外壳内依次设有微波发生器、硅胶填料、布气头和承托层，布气头均匀布置在承托层上，并伸入硅胶填料下端，硅胶填料上端设有微波发生器；位于硅胶填料与微波发生器之间的罐体外壳上分别设有水蒸气出气口和干燥空气出气口；位于硅胶填料外侧的罐体外壳上设有冷却空气进气口；位于承托层到罐体外壳底部的罐体外壳上设有待干燥空气进气口，水蒸气出气口、待干燥空气进气口、干燥空气出气口和冷却空气进气口处分别设有电磁阀。

为进一步实现本实用新型的目的，所述第一微波干燥器A和第二微波干燥器B并联连接是指第一微波干燥器A和第二微波干燥器B的各自待干燥空气进气口连通，并与待干燥空气总进口连通；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B各自的冷却空气进气口连通；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B各自的干燥空气出气口连通，并与干燥空气总出口连通。

待干燥空气总进口与冷干机连通，干燥空气总出口与P型过滤器连通。

本实用新型是采用干燥的空气源作为臭氧发生器的气源，而干燥的空气由以下方法产生：

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：

(1)臭氧发生器必须使用干燥的空气作为其气源，气源的压力一般不超过1kgf/cm²，但为了获得干燥空气，目前常用的空气干燥装置都采用压缩空气作为主气源，空压机将压缩空气升压到6kgf/cm²以上，这样，可利用无热再生的变压吸附干燥器，来脱除空气中的水分，再减压到1kgf/cm²以下，进入臭氧发生系统。往往浪费了大量的压缩空气的动力源，同时，空压机的使用寿命较短，其维护成本也相对偏高。本实用新型采用输出压力在0.6-1.2kgf/cm²的罗茨鼓风机作为气源，则可大大降低压缩空气的动力消耗(只有原动力消耗的六分之一)，同时，罗茨风机运行稳定，维护方使，使用成本低廉。

(2)使用罗茨风机作为气源，就不可能采用无热再生变压吸附式空气干燥器，只能采用有热再生空气干燥器，普通的有热再生空气干燥器一般采用蒸汽或电先加热空气，然后再用热空气进行再生，因而热消耗大，加热效率低，加热再生所需的时间较长。本实用新型采用微波再生空气干燥器，通过微波，迅速加热用于干燥的硅胶介质，使空气干燥器中的吸附了水的硅胶介质在数分钟内，升温至150℃以上，这样，用微波再生，就具有加热再生速度快，能量消耗低的优点。加热后的空气干燥器，通过空气，将加热后湿热的空气置换出去，同时，再生加热的硅胶也得到冷却，这样，一个再生周期就完成了。

附图说明

图1为用于臭氧发生器干燥气源的制备装置的结构示意图。

图2为图1中的微波干燥器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施方式表示的范围。

如图1、2所示，用于臭氧发生器干燥气源的制备装置包括依次连接的罗茨风机21、Q型过滤器22、冷干机23、微波干燥器20、P型过滤器24和S型过滤器25；微波干燥器20由第一微波干燥器A和第二微波干燥器B并联组成；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B都包括顶盖1、水蒸气出气口2、微波发生器3、罐体外壳4、硅胶填料5、布气头6、承托层7，待干燥空气进气口8、底座9、干燥空气出气口10和冷却空气进气口11；罐体外壳4上端设有顶盖1，下端设有底座9；从上到下，罐体外壳4内依次设有微波发生器3、硅胶填料5、布气头6和承托层7，布气头6均匀布置在承托层7上，并伸入硅胶填料5下端，硅胶填料5上端设有微波发生器3；位于硅胶填料5与微波发生器3之间的罐体外壳4上分别设有水蒸气出气口2和干燥空气出气口10；位于硅胶填料5外侧的罐体外壳4上设有冷却空气进气口11；位于承托层7到罐体外壳4底部的罐体外壳4上设有待干燥空气进气口8，水蒸气出气口2、待干燥空气进气口8、干燥空气出气口10和冷却空气进气口11处分别设有电磁阀；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B并联连接是指第一微波干燥器A和第二微波干燥器B各自的待干燥空气进气口8连通，并与待干燥空气总进口13连通；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B各自的冷却空气进气口11连通；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B各自的干燥空气出气口10连通，并与干燥空气总出口12连通。待干燥空气总进口13与冷干机23连通，干燥空气总出口12与P型过滤器24连通。

本实用新型采用罗茨风机作为空气源，空气经过Q型过滤器22过滤后通过冷干机23将空气冷却到5-20℃，冷却后的空气进入微波干燥器20进行干燥处理，并定期排出空气冷却器冷凝出的水。微波干燥器20设有并联组成第一微波干燥器A和第二微波干燥器B；第一微波干燥器A和第二微波干燥器B都设有微波发生器3；通过自动控制阀控制二个缸体的工作状态，正常一个处于工作状态，另一个采用微波再生状态，并通过空气冷却后备用。一个工作状态的空气干燥器，工作4-8小时后，硅胶的吸湿容量接近饱和，这时，自动控制阀门自动将备用的另一个微波干燥器20切换成工作状态，而原来工作的微波干燥器20首先通过微波发生器3(功率900W，频率2450Hz)加热3-10分钟，将吸附有水的硅胶填料5加热到150℃以上，然后通入空气，将微波加热过程中产生的湿热空气置导出，并同时将微波干燥器进行冷却，达到要求的冷却温度30-40℃后，再生及冷却工作全部完成，干燥器处于已再生冷却好的备用状态，一个工作循环全部完成。

本实用新型工作过程中，若第一微波干燥器A开始吸附工作，第二微波干燥器B处于待机状态，整套系统各工作单元初始状态如下：控制阀门处于打开状态，第一微波干燥器A和第二微波干燥器B的两微波发生器3处于关闭状态，第一微波干燥器A和第二微波干燥器B各自的待干燥空气进气口8和干燥空气出气口10处的电磁阀处于打开状态；第一微波干燥器A水蒸气出气口2和冷却空气进气口11，第二微波干燥器B的水蒸气出气口2、待干燥空气进气口8、干燥空气出气口10以及冷却空气进气口11处的电磁阀都处于关闭状态；随后的处理过冲中，待干燥空气从待干燥空气总进口13进入，从干燥空气总出口12流出，具体过程包括干燥阶段、硅胶热再生阶段和循环阶段：

1)干燥阶段：第一微波干燥器A从待干燥空气进气口8引入待干燥空气，空气经硅胶填料5吸水后从干燥空气出气口10流出，经干燥空气总出口12流出，该阶段运行4h，随后干燥空气依次经过P型过滤器24和S型过滤器25，最后进入臭氧发生器。

2)硅胶热再生：第一微波干燥器A运行4h后，第一微波干燥器A的水蒸气出气口2处电磁阀打开，第一微波干燥器A的待干燥空气进气口8、干燥空气出气口10、冷却空气进气口11处的电磁阀都关闭，第一微波干燥器A的微波发生器3启动，对吸附饱和的硅胶填料5进行热再生，水蒸气从水蒸气出气口2排出。

在第一微波干燥器A的微波发生器3启动同时，第二微波干燥器B的待干燥空气进气口8和干燥空气出气口10处的电磁阀打开，第二微波干燥器B的水蒸气出气口2、冷却空气进气口11电磁阀关闭，第二微波干燥器B开始进行吸附工作；10min后，第一微波干燥器A的冷却空气进气口11电磁阀打开，从总出气管中引入第二微波干燥器B已经干燥好的部分气体，对干燥器A中的硅胶进行冷却。1h后，第一微波干燥器A的水蒸气出气口2和冷却空气进气口11的电磁阀关闭，第一微波干燥器A中的硅胶填料5再生完成，第一微波干燥器A进入待机状态。

3)循环：第二微波干燥器B在完成剩余的吸附工作后，切换至硅胶填料5热再生(同步骤2)，同时第一微波干燥器A开始吸附工作。以上工作状态反复切换。

例如，应用本实用新型处理过程中，当空气温度在30摄氏度，相对湿度为68％时，罗茨风机21的处理风量为1.5m³/min，微波干燥器20吸附干燥时间设定为4h；加热再生时间为1h+10min，其中10min是用功率900W、频率2450Hz的微波发生器3对硅胶填料5进行热再生，1h进行硅胶填料5冷却。经测试，空气经过冷冻干燥器第一次冷冻脱水后，温度为15℃，此时空气的露点为15℃，相对湿度为100％；冷干机出来的气体进入干燥器中的硅胶层中继续进行脱水，在4h内，硅胶共处理3600m³湿气体，在经过露点仪检测其露点达到-40℃时达标，经P型过滤器24和S型过滤器25送入臭氧机中。

需要说明的是68％的相对湿度是广州气候的年平均湿度，实际上，该系统处理的空气的进口湿度是不受限制的。

本实用新型用罗茨风机的空气源来代替常用的空压机产生的压力大得多的压缩空气空气源；微波再生的空气干燥器代替常规的热空气再生的空气干燥器；并将新型的产生干燥空气的系统，应用到臭氧发生器中，作为臭氧发生器的干燥空气气源。本实用新型采用输出压力在0.6-1.2kgf/cm²的罗茨鼓风机作为气源，则可大大降低压缩空气的动力消耗。以罗茨风机流量为1.5m³/min，整套系统运行4h，热再生过程为10min，计算电力消耗，能耗对比情况如下：

1)罗茨风机作气源，功率为4KW，运行4h耗电16度；热再生时微波头功率0.9KW，运行10min耗电0.15度。新系统共耗电16.15度；

2)螺杆空气压缩机作气源，功率11KW，运行4h耗电44度。

由此可见，本实用新型在能耗上要比传统无热再生系统节省更多电力。

由于本实用新型和现有技术都需要用到冷干机(冷冻干燥机)作为预脱水处理，能耗对比中没有具体计算冷干机的电力消耗。

Claims

1.用于臭氧发生器干燥气源的制备装置，其特征在于：包括依次连接的罗茨风机、Q型过滤器、冷干机、微波干燥器、P型过滤器和S型过滤器；微波干燥器由第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)并联连接组成；第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)都包括顶盖、水蒸气出气口、微波发生器、罐体外壳、硅胶填料、布气头、承托层，待干燥空气进气口、底座、干燥空气出气口和冷却空气进气口；罐体外壳上端设有顶盖，下端设有底座；从上到下，罐体外壳内依次设有微波发生器、硅胶填料、布气头和承托层，布气头均匀布置在承托层上，并伸入硅胶填料下端，硅胶填料上端设有微波发生器；位于硅胶填料与微波发生器之间的罐体外壳上分别设有水蒸气出气口和干燥空气出气口；位于硅胶填料外侧的罐体外壳上设有冷却空气进气口；位于承托层到罐体外壳底部的罐体外壳上设有待干燥空气进气口，水蒸气出气口、待干燥空气进气口、干燥空气出气口和冷却空气进气口处分别设有电磁阀。

2.根据权利要求1所述用于臭氧发生器干燥气源的制备装置，其特征在于：所述第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)并联连接是指第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)的各自待干燥空气进气口连通，并与待干燥空气总进口连通；第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)各自的冷却空气进气口连通；第一微波干燥器(A)和第二微波干燥器(B)各自的干燥空气出气口连通，并与干燥空气总出口连通。

3.根据权利要求1所述用于臭氧发生器干燥气源的制备装置，其特征在于：待干燥空气总进口与冷干机连通，干燥空气总出口与P型过滤器连通。