CN100446842C - 利用鼓风机使再生空气循环、压缩空气干燥的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用鼓风机使再生空气循环、压缩空气干燥的装置，其包括：两个除湿及再生气罐以及将含有水分的空气选择性地供给向除湿及再生气罐的气压阀门；其中取消了利用将通过鼓风机的外部空气经加热器加热并经冷却而向再生气罐供给的、循环再生式空气干燥装置中的、把经除湿气罐干燥后的压缩空气的一部分向再生气罐供给的供给管路；其中，用加热器给由鼓风机供给的外部低压空气加热，加热器阀门打开即可向再生气罐供给加热后的低压空气；冷却机阀门打开则由鼓风机供给的压缩空气经冷却机冷却后供给再生气罐；在加热下，内装在再生气罐中的加热除湿剂中的水分完全被剥离排放到大气中，第二冷却机将干燥空气冷却后，在鼓风机的作用下继续循环。

Description

利用鼓风机使再生空气循环、压缩空气干燥的装置

技术领域

本发明涉及利用吸着剂(除湿剂)将压缩空气中含有的水分去除的干燥装置。具体地而言是在压缩空气的干燥装置上设置鼓风机，将在除湿气罐中吸着的水分利用外部空气来加热脱湿，将脱湿的空气循环冷却再生。在此过程中，压缩干燥空气没有丝毫的损耗，从而该干燥装置具有非常好的节能效果。

背景技术

一般来说，去除空气中含有的水分的压缩空气干燥装置广泛用于必须使用干燥空气的各种自动化设备、半导体制造工厂的生产线、涂装线、接触水分即会引发化学反应的化学工程、计量检测器具的保护等领域。压缩空气干燥装置大体上可以分两类：一是利用冷冻压缩机将压缩空气的温度降低后，使空气中含有的水分冷凝除湿的冷冻式；再就是将除湿剂加入到气罐中并让含有水分的空气经此气罐通过，使空气中的水分吸着在除湿剂上的无数密细孔中而实现空气干燥的吸着式。

吸着式干燥装置按再生方法分为不需要热源的非加热式和必须具有热源的加热式两种。非加热式中由于没有热源，存在再生空气的消耗比较大、能源消耗也较大的缺点；加热式中由于有热源，具有再生空气消耗小、能源消耗小的优点。

一般的吸着式加热再生干燥装置的技术构成及机能简单介绍如下，即其包括：两个大小相同的除湿气罐(当一个除湿气罐中流入湿空气时，另一个除湿气罐将作为再生气罐使用)，其中加进除湿剂(或吸着剂、吸湿剂)；分置于上部和下部、用于转换压缩空气方向以使除湿和再生气罐的机能交替使用的阀门；再生时排出压缩空气的排出阀门；减少排出噪音的消音器；再生时用于空气加热的加热器(电加热或蒸汽加热等方式)；以及内装有定时器和温度控制器的控制盘等。干燥工程和再生工程过程中的加热、冷却时间以及除湿气罐、再生气罐的转换由定时器来实现控制。温度控制器用来调节加热器的加热温度，一定温度的部分压缩干燥空气流入再生气罐，对吸着有水分的除湿剂起到加热、剥离水分进而干燥的作用。加热工程结束后，加热器将自动停止工作，此时，仍有部分压缩干燥空气继续流入再生气罐，起到冷却作用。图1是外置式的吸着式干燥装置加热器的构成示意图。如图所示，其主要构成包括：

设置在装置的下端部、可将从外部流入的含有水分的空气(WA)向左、右两个气罐(10，20)选择性供给的方向转换阀门(30)；两个可将从其内部流过的含有水分的空气(WA)中的水分除去而变成干燥空气(DA)的除湿及再生气罐(10，20)；消除高压气体喷射时发出的噪音的消音器(清洗消音器，60)；为防止干燥空气(DA)和再生时所必需的再生空气互相混杂而设置在除湿气罐(10，20)上部的四个(气动)截止阀(70，71，72，73)；给再生空气加热的加热器(电加热器，80)；控制加热器的控制盘等；以及安全阀(40，50)。在此装置中，含有水分的空气通过方向转换阀门(30)，经设置于图面左侧的再生气罐(10)的下部流入后，在向上端部流动过程中变成干燥空气(DA)的过程就叫做干燥工程(Drying)。干燥空气(DA)的一部分经加热器(80)变成热空气(hot air)，从图面右侧的再生气罐(20)的上端部流入后，向下端部移动，在设定的时间内起到加热作用，这个过程叫做加热工程(Heating)。加热结束后，加热器(80)的电源(或蒸汽阀)自动切断，已被加热的除湿剂开始冷却，这个过程叫做冷却工程(Cooling)。这个冷却过程也是在设定的时间内进行的，这期间，再生时所需的那部分干燥空气都将变成湿空气(WA)并被排放到大气中。所有这些过程在达到在控制盘上预先设定的时间后，干燥工程会转换到右侧的再生气罐(20)、再生工程会转换到左侧的除湿气罐(10)中进行，如此反复，进行连续工作。

在此，能源消耗主要与装置流量所需的加热器(80)热量和再生时所需干燥空气(DA)有关。所需加热器(80)的热量为压缩空气每达到1000m³/HR时需要15KW，再生空气损耗约8％。图中(90)是两通气压阀门，(91)是调节再生空气流放的控制阀门，(92)是温度计，(93)是压力计，(94)是管孔。

图2是加热鼓风机排气式(外装加热器鼓风机的加热式)的示意图。

如图所示，虽然加热鼓风机的加热式与前面所述的外装加热器式构成要素相同，但其不同之处在于增加了鼓风机(未图示)。这种装置的干燥工程与外装加热器式相同；再生工程时，外装加热器式必须使用一部分干燥空气(DA)，而在这种装置中，鼓风机(未图示)将外部空气吸入后，经加热器(80)加热后使用；冷却工程时与加热器外装式一样使用一部分压缩干燥空气。因此，这种装置在能量消耗方面，要比外装加热器式多消耗去除加热时所使用的大气中的饱和水分所需的能量，同时，鼓风机的电机也要消耗一部分电力，这是该装置的缺点。

如前所述的吸着式干燥装置在使用再生时所必需的能量(干燥空气、或电力、蒸汽等)时要做到适量使用，并尽可能地节省才能取得节约能源的效果。其中，再生时的能源消耗是不可避免的，节能上也是有限度的。针对能源消耗比较大的压缩干燥工程，虽然采用了多种方法，取得了一些节能的效果，但是，就算是没有任何的消耗，也没有在过高的干燥度(越低越好)和目前尚未解决的技术问题上取得实质性的进展。

发明内容

本发明要解决的技术问题：

本发明参照了上述存在的实际问题，提出以下技术课题，即不使用压缩干燥空气，而是利用由鼓风机供给的大气进行加热、循环冷却而达到再生的目的，从而保证了在保持压缩空气干燥度的同时，能源消耗的大幅度降低。同时，低压再生(0.1～0.3kg/cm²)保证了机械稳定性并消除了压缩空气通过管孔时的噪音公害，为用户提供环保型的干燥装置。

为了解决上述技术问题，本发明围绕着吸着式空气干燥装置所追求的——在维持压缩空气的干燥度不变的同时，如何降低再生所需能源和压缩空气的消耗的问题，做了大量的努力。这也是绝大多数空气干燥装置制造企业所面临的实际问题。即，在干燥空气干燥度的目标预定值保持不变的情况下，如果能够在再生时不消耗能源损耗较大的压缩空气，则其将是吸着式空气干燥装置比较理想化的节约能源方式。

本发明的核心是再生时利用鼓风机使大气中的空气流入到再生气罐中，加热时，由于有鼓风机的压缩热(摄氏80度)，消耗的加热器热量较少；冷却时，不使用压缩空气，而是用大气空气直接循环，在保持了空气干燥度的同时实现了冷却，从而获得节能的效果。

为此，本发明提供一种利用鼓风机使再生空气循环、压缩空气干燥的装置，所述装置包括：两个除湿及再生气罐，其将从其内部通过的含有水分的空气中的水分去除而使其转变为干燥空气；气压阀门，其将从外部流入的含有水分的空气选择性供给分别置于左、右两侧的除湿及再生气罐；鼓风机，其用于从外部向所述装置中供给低压空气；以及加热器，其用于加热所述鼓风机供给的外部低压空气并且设置有加热器阀门，其特征在于，所述装置还包括第一冷却机和第二冷却机，所述第一冷却机设置有冷却机阀门。

其中，所述加热器对所述鼓风机供给的外部低压空气进行加热，当所述加热器阀门打开时，即可向再生气罐供给加热后的低压空气；加热结束后，与所述加热器阀门动作正相反的所述冷却机阀门打开时，所述鼓风机供给的压缩空气经所述冷却机冷却后供给所述再生气罐；在加热过程中，内装在所述再生气罐中的加热除湿剂中的水分完全被剥离排放到大气中，所述第二冷却机将干燥空气冷却后，在所述鼓风机的作用下继续循环。

本发明的效果：

如上所述，在保持压缩空气的干燥度的同时，由于没有消耗能源损耗最大的再生时所必需的压缩空气，本发明作为比较理想化的吸着式空气干燥装置，在节约能源方面取得了非常好的效果。

另外，本发明是利用鼓风机使外部空气流入到再生气罐中，加热时，由于有鼓风机的压缩热(摄氏80度)，可以用小容量的加热器；冷却时，不消耗压缩空气，而是利用外部空气直接循环，在保持空气的干燥度的同时，实现冷却，从而取得了良好的节能效果。

附图说明

图1是现有的加热器外装式压缩空气干燥装置构成示意图；

图2是现有的加热器、鼓风机排气式压缩空气干燥装置构成示意图；

图3是本发明的加热工程构成示意图；

图4是本发明的冷却工程构成示意图；

图5是本发明的均压工程构成示意图；

图6是本发明的排出工程构成示意图；

图7是本发明和现有方案的特性比较图表。

具体实施方式

本装置详细说明如下：

本发明的利用鼓风机作为再生空气循环、压缩空气干燥的装置的示意图如图所示，图3是干燥时加热工程的加热系统的示意图。

其中取消了利用将通过鼓风机(100)的外部空气经加热器加热、并经冷却向再生气罐(20)供给的循环再生式空气干燥装置，以及把经除湿气罐干燥后的压缩空气的一部分向再生气罐供给的供给管路。

用加热器(80)给由鼓风机(100)供给的外部低压空气加热，当加热器阀门(81)打开时，即可向再生气罐供给加热后的低压空气；加热结束后，与加热器阀门(81)动作正相反的冷却机阀门(111)打开时，由鼓风机(100)供给的压缩空气经冷却机(110)冷却的后，供给再生气罐(20)；利用内装在再生气罐(20)的加热除湿剂加热过的空气，经第二冷却机(120)重新冷却后，在鼓风机(100)的作用下继续循环。以上介绍的是新增的组成要素。

上述中，经再生气罐(20)排出空气的排出口处安装有控制阀门(PV1，PV2)，将通过鼓风机(100)的外部空气加热时，阀门(PV2)打开并实施排放，冷却时，为了实现向鼓风机(100)循环，阀门(PV1，PV2)中开着的将关闭。阀门(PV1)与消音器(60)相连接，阀门(PV2)控制排气孔(PN)。鼓风机(100)的外部空气进入口依次装有过滤器(101)和吸入阀门(102)。从再生气罐(20)流出的再生空气经气压阀门(32)供给冷却机(120)，经冷却机(120)的再生空气通过气压阀门(103)回到鼓风机(100)实现循环。气压阀门(30，33)的开、关动作正好相反，从而实现了含有水分的空气(WA)的正常流入。气压阀门(31，32)与气压阀门(30，33)桥式连接，开、关动作也是正好相反的，可将再生空气向外部排出，这两个阀门组构成了进出入阀门系(D1)。气动截止阀(70，71，72，73)也是以桥式连接，除湿气罐(10)的出口连接阀门(70)，干燥空气(DA)经此阀门排出。再生气罐(20)的加热空气供给由气压阀门(73)来控制。气体从再生气罐(20)向除湿气罐(10)、从除湿气罐(10)向再生气罐(20)流动时，阀门(70，73)是从开状态转为关状态，阀门(71，72)的开、关状态正好与之对应相反。

如此构成的本发明中，压缩湿空气(WA)经过开启的阀门(1V1，30)从充进除湿剂的第一气罐(即除湿气罐(10))的下部流入，并在向上移动过程中变成干燥空气(DA)，通过阀门(70)和连接管道进入干燥工程阶段。与此同时，另一个充有除湿剂的第二气罐(即再生气罐(20))进入加热工程阶段。在这个加热工程中，鼓风机启动，吸入口阀门(102)、加热器阀门(81)以及阀门(73，72，PV2)打开，阀门(102，111，PV1)关闭。随之，外部空气通过过滤器(101)和吸入口阀门(102)吸入，排出的低压空气(0.1～0.3kg/cm²)通过加热器阀门(81)在与鼓风机同时启动的加热器(81)的加热下，达到预先设定的温度，再经过阀门(73)从第二气罐(即再生气罐(20))的上部流入，在向下部流动过程中，对除湿剂起到加热作用，从除湿剂中受热分离出来的水分通过阀门(32)并经过阀门(PV2)和排出孔(PN)排出到大气中。排出空气此时的状态是保持一定温度的湿空气，排出到大气中后，在相当一段时间内与外部空气进行热交换，使排出的湿空气中的水分分离出去。这个加热工程的时间长短，由时间控制器或设置在排出口的温控器的预先设置来决定。

加热工程结束后将进入冷却工程阶段。如图4所示，第一气罐(即除湿气罐(10))内的干燥工程和第二气罐(即再生气罐(20))内的加热工程结束后，即进入了冷却阶段。在这个阶段中，鼓风机(100)一直处于启动状态，蒸汽或加热器(80)的电源被切断，吸入阀门(102)、加热器阀门(81)、消音器以及排出阀门(PV1，PV2)同时关闭，阀门(103)、冷却机阀门(111)打开，此时，充满在冷却系统内的空气，在鼓风机(100)的连续作用下进行循环；为了加热工程中所加热的除湿剂的冷却，第二冷却机(120)将受热后出来的空气进行冷却，在鼓风机(100)的再次作用下，继续循环；第一冷却机(110)将在鼓风机(100)中压缩成低压空气(0.1～0.3kg/cm²)时的压缩热冷却后，连续性地将冷空气供应给第二气罐，即再生气罐(20)。这个冷却工程的时间长短，也是由时间控制器和设置在排出口处的温控器的预先设置来调控的。该冷却工程对具有温度越高除湿效率越低特性的除湿剂在下一个干燥工程中发挥较高的除湿效率是非常必要的。

冷却工程结束后进行的是均压工程，如图5所示。鼓风机(100)启动的同时，吸入阀门(102)打开，在冷却机阀门(111)和阀门(32)关闭状态下打开阀门(EV)，使一部分压缩干燥空气通过阀门(73)进入第二气罐，即再生气罐(20)中，使其中的压力徐徐上升，当上升到与除湿气罐(10)中的压力相同时，均压完全形成。湿空气流入阀门(33，72，71)打开，阀门(30，32，70，73)关闭，湿空气从再生气罐(20)的下部流入，向上部移动。这个过程就是气罐切换。

气罐切换后的排出，如图6所示。气罐切换后，比阀门(PV2)小的阀门(PV1)打开，充满在第一气罐(即除湿气罐(10))中的压缩空气通过消音器(60)徐徐地向外部空气中排出，直到除湿气罐(10)中的压力下降到0kg/cm²。气罐切换也就完成了。

如上面所述的第一气罐(即除湿气罐(10))向干燥工程、第二气罐(即再生气罐(20))向干燥工程的切换过程，除湿气罐(10)的再生工程(加热，冷却)与已经动作过的再生气罐(20)的再生工程以同样的方式动作，这些动作根据时间控制器的预先设定，可以连续地、反复地进行。

采用上述相同过程的本发明(加热器外装的鼓风机再生空气循环式)与基本方式在再生空气、加热器、鼓风机及冷却等方面的消耗量及费用方面的比较结果如图7所示。从图7中可以看出，本发明，即加热器外装的鼓风机循环加热式的费用最低，是最经济的方式。这是因为本发明的除湿干燥空气的再循环采取外部空气以低压方式导入的方式，加热时所需热量少，而且不单纯是加热，冷却时起用了另外的冷却回路，两个冷却机系统的结构既保证了外部空气的直接参与系统循环，又保证了在保持系统内空气干燥度的条件下冷却，降低了能源消耗。

Claims (2)

1.一种利用鼓风机使再生空气循环、压缩空气干燥的装置，所述装置包括：两个除湿及再生气罐(10，20)，其将从其内部通过的含有水分的空气(WA)中的水分去除而使其转变为干燥空气(DA)；气压阀门(30，33)，其将从外部流入的含有水分的空气(WA)选择性供给分别置于左、右两侧的除湿及再生气罐(10，20)；鼓风机(100)，其用于从外部向所述装置中供给低压空气；以及加热器(80)，其用于加热所述鼓风机(100)供给的外部低压空气并且设置有加热器阀门(81)，

其特征在于，所述装置还包括第一冷却机(110)和第二冷却机(120)，所述第一冷却机(110)设置有冷却机阀门(111)，

其中，所述加热器(80)对所述鼓风机(100)供给的外部低压空气进行加热，当所述加热器阀门(81)打开时，即可向再生气罐供给加热后的低压空气；加热结束后，与所述加热器阀门(81)动作正相反的所述冷却机阀门(111)打开时，所述鼓风机(100)供给的压缩空气经所述冷却机(110)冷却后供给所述再生气罐(20)；在加热过程中，内装在所述再生气罐(20)中的加热除湿剂中的水分完全被剥离排放到大气中，所述第二冷却机(120)将干燥空气冷却后，在所述鼓风机(100)的作用下继续循环。

2.如权利要求1所述的利用鼓风机使再生空气循环、压缩空气干燥的装置，其特征在于，经再生气罐(20)向外界排出空气的排出口处设置有起控制是否进行排出的控制阀门(PV1，PV2)，当将由鼓风机供应的外部空气加热时，阀门(PV1，PV2)打开，空气排出；冷却时，阀门(PV1，PV2)关闭，使空气在鼓风机的作用下循环。

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