CN103949139A - 一种压缩空气净化装置及压缩空气净化冷冻干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压缩空气净化装置，在进气口与出气口之间依次连接有吸附压缩空气中杂质的爆气净化器以及水气分离器，该爆气净化器包括一容器以及安装于容器中的爆气管，容器内盛装有吸附水，爆气管沉浸于吸附水中且与进气口直接连通；所述爆气管为具有一端开口的管状，在管壁上密布有爆气小孔。本发明还公开了一种压缩空气净化冷冻干燥装置。本发明可以有效降低压缩空气含尘粒径、含油量、水分含量,使之符合绝大多数工业用途要求。同时还具有减少压缩空气阻力，减少压缩空气系统功耗，提高压缩空气的质量。
Description
技术领域
本发明涉及工业使用压缩空气气源处理技术领域，特别是一种压缩空气净化装置及压缩空气净化冷冻干燥装置。
背景技术
在现代工业生产中，压缩空气同电力一样，是一种广泛使用的动力。不同的工艺、不同的设备、不同的产品，对压缩空气的品质要求高低不同。但高品质的压缩空气，有利于设备正常运行，有利于提高产品质量，提高企业的经济效益。
为了生产压缩空气，目前有二种螺杆压缩机：一种为无油螺杆压缩机，另一种为喷油螺杆压缩机。
无油螺杆空压机的特点是：空压机转速高、工作温度高，其可靠性、寿命大大低于喷油螺杆机，其压缩效率约比喷油螺杆机低13%。其价格是喷油螺杆空压机的3-4倍。但由于是无油压缩，压缩空气中不含油份，因而适用所有生产需要；
喷油螺杆空压机的特点是：空压机工作稳定、可靠、寿命长，压缩效率高，节能，产品价格实惠；同时由于压缩空气中有油，必须用精密过滤器除油、除尘，使压缩空气的质量达到相应的工业要求。但对于半导体，医药等某些行业，喷油螺杆空压机的压缩空气质量不能满足要求，因而限制使用；
目前压缩空气净化主要采用纤维过滤器技术，要达到除尘0.01um，除油0.01ppm效果，至少需要3级精密过滤器,有的甚至需要4级精密过滤器。每级过滤器初始压降为0.15 bar，4级过滤器初始总压降为0.6 bar；随着生产运行，过滤器逐渐堵塞，过滤器压降逐渐增大，除尘、除油效果逐渐变差，其寿命末期总压降至少超过1.2 bar。过滤器压降，其本质增加了空压机功耗。一般来说，空压机工作压力每提高1 bar，其功耗约增加7%-8%。因此，过滤净化系统的阻力，增加了空压机系统的功耗。
空气水浴净化原理为灰尘、油份与水膜的碰撞与吸附，其净化效果已被实践所证明：比如医院呼吸氧气的水瓶净化。虽然水浴净化空气的效果为大家所公认，但目前的空气水浴净化系统不能连续、不间断、长期地工作，需要在系统停机的情况下定期更换逐渐污染的水，以保证净化效果，因而不符合工业连续生产要求。
压缩空气干燥，目前广泛采用冷冻式干燥机，理论上它可以将压缩空气干燥到压力露点3~6℃。但由于它是用冷冻蒸发器直接冷却压缩空气，不仅有0.25 bar 压降损失，压缩空气与蒸发器之间至少有3-7℃温差。绝大多数冷冻式干燥机的压力露点在8-10℃。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种提高压缩空气质量、减少压缩空气中水分的压缩空气净化装置及压缩空气净化冷冻干燥装置。
本发明采用的技术方案为：一种压缩空气净化装置，具有压缩空气进入的进气口以及排出经过处理的压缩空气的出气口，在进气口与出气口之间依次连接有吸附压缩空气中杂质的爆气净化器以及水气分离器，该爆气净化器包括一容器1以及安装于容器中的爆气管，容器内盛装有吸附水，爆气管沉浸于吸附水中且与进气口直接连通；所述爆气管为具有一端开口且该开口与进气口连通的管状，在管壁上密布有爆气小孔。
作为进一步改进方案，所述的进气口位于容器下部，容器上部通过管路与水气分离器连通，容器上端设置一限定吸附水水位且排出超过水位线后多余吸附水的溢流自动排水器。
作为进一步改进方案，在容器上设置有除去吸附水中油污的吸附水净化循环组件，该吸附水净化循环组件包括一抽取吸附水的进水管、将净化的吸附水回流至容器中的回水管以及依次连接于进水管与回水管之间的液压泵、过滤器、油水分离器，进水管、回水管均与容器连通、且进水管位于回水管上方，所述的油水分离器包括一排出吸附水中的油脂的排油管以及排出吸附水中的杂质的排污管，排污管和排油管末端均安装有一个阀门。
作为进一步改进方案，在水气分离器与容器之间设置有收集水气分离器中水的收集管，该收集管与爆气净化器中的容器连通。
作为进一步改进方案，补水装置包括连通外部供水管的进水管、与进水管连通且具有储存水功能的补水容器以及设置在补水容器上与爆气净化器中容器连通的补水管，连通外部供水管道的进水管的管道上设置一阀门和防止倒流的单向止回阀，连通爆气净化器的补水管上设置一控制流水单向流动的单向止回阀，补水容器上部设置一排出补水容器内空气的排空管以及与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管，排空管和压力平衡管上均设置一阀门。
本发明采用的另一种技术方案为：一种压缩空气净化冷冻干燥装置，具有与压缩空气进气管连通的进气口以及排出经过处理的压缩空气的出气口，在进气口与出气口之间依次连接有吸附压缩空气中杂质的爆气净化器、水气分离器以及利用进气口中压缩空气的热能干燥出气口中的压缩空气的热交换器，该爆气净化器包括一容器1以及安装于容器中的爆气管，容器内盛装有吸附水，爆气管沉浸于吸附水中且与进气口直接连通，在容器上设置有除去吸附水中油污的吸附水净化循环组件，在吸附水净化循环组件上设置有对吸附水进行冷却的冷却组件；所述爆气管为具有一端开口且该开口与进气口连通的管状，在管壁上密布有爆气小孔。
作为进一步改进方案，所述的进气口位于容器下部，容器上部通过管路与水气分离器连通，容器上端设置一限定吸附水水位且排出超过水位线后多余吸附水的溢流自动排水器。
作为进一步改进方案，所述吸附水净化循环组件包括一抽取吸附水的进水管、将净化的吸附水回流至容器中的回水管以及依次连接于进水管与回水管之间的液压泵、过滤器、油水分离器，进水管、回水管均与容器连通、且进水管位于回水管上方，所述的油水分离器包括一排出吸附水中的油脂的排油管以及排出吸附水中的杂质的排污管，排污管和排油管末端均安装有一个阀门。
作为进一步改进方案，在水气分离器与容器之间设置有收集水气分离器中水的收集管，该收集管与爆气净化器中的容器连通。
作为进一步改进方案，所述补水装置包括连通外部供水管的进水管、与进水管连通且具有储存水功能的补水容器以及设置在补水容器上与爆气净化器中容器连通的补水管，连通外部供水管道的进水管的管道上设置一阀门和防止倒流的单向止回阀，连通爆气净化器的补水管上设置一控制流水单向流动的单向止回阀，补水容器上部设置一排出容器内空气的排空管以及与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管，排空管和压力平衡管上均设置一阀门。
作为进一步改进方案，所述冷却组件包括一设置在回水管中的热交换器以及提供冷源的制冷机，制冷机通过冷冻管与热交换器连通。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.经过压缩空气净化装置及压缩空气净化冷冻干燥装置处理后的压缩空气可以实现压缩空气含尘粒径小于0.01um，含油量小于0.003ppm，水分含量达到压力露点3~6℃( 含水蒸汽值0.69-0.78 g/m3),符合绝大多数工业用途要求。并且该系统压缩空气压降小于0.15 bar，且压降稳定不变，压缩空气净化效果稳定不变。
2.具有节约空压机系统功耗的效果，同时还具有减少压缩空气阻力，提高压缩空气的质量。
附图说明
图1 为本发明设计为压缩空气净化装置的结构示意图。
图2为本发明设计为压缩空气净化冷冻干燥装置的结构示意图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
本发明的压缩空气净化装置的实施方式如图1所示，一种压缩空气净化装置，具有压缩空气进入的进气口11以及排出经过处理的压缩空气的出气口12，在进气口11与出气口12之间依次连接有吸附压缩空气中杂质的爆气净化器1以及水气分离器2，该爆气净化器1包括一容器13以及安装于容器中的爆气管14，容器13内盛装有吸附水，爆气管14沉浸于吸附水中且与进气口11直接连通；该爆气管14设置为具有一端开口且该开口与进气口连通的管状，在管壁上密布有爆气小孔，当含油份、杂质的压缩空气进入爆气管14后，经爆气管14处理后油份、杂质吸附溶于水中。
进气口11位于爆气净化器1内的容器13下部，容器13上部通过管路与水气分离器2连通，容器13上端设置一限定吸附水水位且排出超过水位线后多余吸附水的溢流自动排水器15，以防止和避免补水时容器内的吸附水水位过高导致大量的水被处理后的压缩空气带出，增加压缩空气的湿度。
在容器13上设置有除去吸附水中油污的吸附水净化循环组件3，该吸附水净化循环组件3包括一抽取吸附水的进水管31、将净化的吸附水回流至容器中的回水管32以及依次连接于进水管与回水管之间的液压泵33、过滤器34、油水分离器35，进水管31、回水管32均与容器13连通、且进水管31位于回水管32上方，所述的油水分离器35包括一排出吸附水中的油脂的排油管351以及排出吸附水中的杂质的排污管352，排污管351和排油管352末端均安装有一个阀门。
在水气分离器2与容器13之间设置有收集水气分离器中水的收集管21，该收集管21与爆气净化器中的容器13连通，将含有水分的压缩空气经水气分离器干燥处理后收集的吸附水经管道引回爆气净化器内的容器13，减少吸附水的损失和浪费，节约水资源。
补水装置4包括连通外部供水管的进水管41、与进水管连通且具有储存水功能的补水容器42以及设置在补水容器上与爆气净化器中的容器连通的补水管43，连通外部供水管道的进水管41的管道上设置一阀门和防止倒流的单向止回阀，连通爆气净化器的补水管43上设置一控制流水单向流动的单向止回阀，补水容器42上部设置一排出补水容器内空气的排空管44以及与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管45，排空管44和压力平衡管45上均设置一阀门。
含油份、杂质的压缩空气从进气口11进入爆气净化器1，经过爆气管14处理将油份、杂质吸附溶于吸附水中，处理后的压缩空气从出气口12排出进入水气分离器2进行除水处理，处理后收集到的水汽通过收集管21引回爆气净化器中的容器，干净的压缩空气排出使用。
吸附了压缩空气中油份及杂质的吸附水从进水管31进入过滤净化循环组件3，过滤净化循环组件3中的液压泵33引导吸附水流至净化吸附水中杂质的过滤器34进行初步净化，经过除杂质后的吸附水流入油水分离器35进行进一步净化，经油水分离器35净化后的吸附水流入回水管32，处理后的吸附水通过回水管32流回爆气净化器中的容器13。而吸附水中的油份和杂质由油水分离器35的排油管351和排污管352排出。
外部供水管道往补水器的容器42注水时，设置在外部供水管与补水容器进水管41之间管道上的阀门以及设置在放空管44上的阀门打开，与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管45上的阀门关闭，往补水容器内注水并排出补水容器42内的空气。当爆气净化器内的吸附水减少时，外部供水管与补水容器进水管41之间管道上的阀门以及设置在放空管44上的阀门关闭，与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管45上的阀门打开，利用补水器的容器42中水的重力将补水器中的水通过补水管43流入低处的爆气净化器1。
本发明的压缩空气净化冷冻干燥装置的实施方式如图2所示，一种压缩空气净化冷冻干燥装置，具有与压缩空气进气管连通的进气口11以及排出经过处理的压缩空气的出气口12，在进气口11与出气口12之间依次连接有吸附压缩空气中杂质的爆气净化器1、水气分离器2以及利用进气口中压缩空气的热能干燥出气口中的压缩空气的热交换器5，该爆气净化器包括一容器13以及安装于容器中的爆气管14，容器13内盛装有吸附水，爆气管14沉浸于吸附水中且与进气口11直接连通，在容器13上设置有除去吸附水中油污的吸附水净化循环组件3，在吸附水净化循环组件3上设置有对吸附水进行冷却的冷却组件6；该爆气管14设置为具有一端开口且该开口与进气口连通的管状，在管壁上密布有爆气小孔，当含油份、杂质的压缩空气进入爆气管14后，经爆气管处理后油份、杂质吸附溶于吸附水中。
进气口11位于爆气净化器中的容器13下部，容器13上部通过管路与水气分离器2连通，容器13上端设置一限定吸附水水位且排出超过水位线后多余吸附水的溢流自动排水器15，以防止和避免补水时容器内的吸附水水位过高导致增大系统阻力，影响净化效果。
在爆气净化器中的容器13上设置有除去吸附水中油污的吸附水净化循环组件3，该吸附水净化循环组件3包括一抽取吸附水的进水管31、将净化的吸附水回流至容器中的回水管32以及依次连接于进水管与回水管之间的液压泵33、过滤器34、油水分离器335，进水管31、回水管32均与容器13连通、且进水管31位于回水管32上方，所述的油水分离35器包括一排出吸附水中的油脂的排油管351以及排出吸附水中的杂质的排污管352，排污管351和排油管352末端均安装有一个阀门。
在水气分离器2与容器13之间设置有收集水气分离器中水的收集管21，该收集管21与爆气净化器中的容器13连通，水气分离器2与出气管连通，将含有水分的压缩空气经水气分离器干燥处理后收集的吸附水进管道引回爆气净化器内的容器13，减少吸附水的损失和浪费，节约水资源，经处理后的压缩空气从出气管排出。补水装置4包括连通外部供水管的进水管41、与进水管连通且具有储存水功能的补水容器42以及设置在容器上与爆气净化器中容器连通的补水管43，连通外部供水管道的进水管41的管道上设置一阀门和防止倒流的单向止回阀，连通爆气净化器的补水管43上设置一控制流水单向流动的单向止回阀，补水容器上部设置一排出补水容器内空气的排空管44以及与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管45，排空管44和压力平衡管45上均设置一阀门。
冷却组件6包括一设置在连通爆气净化器的容器13与吸附水净化循环组件3之间的回水管中且具有冷却循环水功能的热交换器61以及提供冷源的制冷机662，制冷机62通过冷冻管与热交换器61连通。
安装在进气管和出气管上的热交换器5吸收通过进气管中含油份、杂质的压缩空气的热能。压缩空气通过进气口11进入爆气净化器1，经过爆气管14处理将油份、杂质吸附溶于吸附水中，处理后的压缩空气从出气口12排出进入水气分离器2进行除水处理，处理后收集到的水汽通过收集管21引回容器，处理后的压缩空气通过排气管上的热交换机5，热交换机5将进气管吸收的热能干燥以及提高压缩空气的温度，从而有效、循环利用热能，减少制冷机的功率。
吸附了压缩空气中油份及杂质的吸附水从进水管31进入过滤净化循环组件3，过滤净化循环组件3中的液压泵引导吸附水流至净化吸附水中杂质的过滤器34进行初步净化，经过除杂质后的吸附水流入油水分离器35进行进一步净化，经油水分离器35净化后的吸附水流入回水管32，设置在回水管32上的热交换机61对吸附水进行冷却处理，制冷机62产生的冷源通过冷冻管道输送到热交换器61，热交换机61将吸附水冷却至3～6℃，经冷却处理后的吸附水通过回水管32流回爆气净化器中的容器13。而吸附水中的油份和杂质由油水分离器35的排油管351和排污管352排出。将吸附水冷却至3～6℃后，由于水与压缩空气的充分接触，将压缩空气温度也冷却到3～6℃；温度降低后，压缩空气中水蒸汽含量大大降低，经气水分离器将液态水分离后，压缩空气变得干燥。
外部供水管道往补水装置4中的补水容器42注水时，设置在外部供水管与补水容器进水管之间管道上的阀门以及设置在放空管上的阀门打开，与爆气净化器的出气口12连通的压力平衡管45上的阀门关闭，往补水容器内注水并排出补水容器42内的空气。当爆气净化器1内的过滤水减少时，外部供水管与补水容器42进水管之间管道上的阀门以及设置在放空管上的阀门关闭，与爆气净化器的出气口12连通的压力平衡管45上的阀门打开，利用补水器的容器42中水的重力将补水器中的水通过补水管43流入低处的爆气净化器1。
以上本发明压缩空气净化装置及压缩空气净化冷冻干燥装置的两种实施技术方案中所使用的阀门均通过装置中的一个智能控制器集中控制，实现整个装置的自动化操作，所述的控制器及对应的控制线路为本领域技术人员所熟悉的公知常识。并且，所采用的水气分离器以及油水分离器均为本领域技术人员熟知的装置，可市售获得，在此不作赘述。
以上为本发明较佳的实现方式，需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种压缩空气净化装置，具有压缩空气进入的进气口（11）以及排出经过处理的压缩空气的出气口（12），其特征在于，在进气口（11）与出气口（12）之间依次连接有吸附压缩空气中杂质的爆气净化器（1）以及水气分离器（2），该爆气净化器（1）包括一容器（13）以及安装于容器中的爆气管（14），容器内盛装有吸附水，爆气管（14）沉浸于吸附水中且与进气口(11)直接连通；所述爆气管为具有一端开口且该开口与进气口连通的管状，在管壁上密布有爆气小孔。
2.根据权利要求1所述的压缩空气净化装置，其特征在于，所述的进气口(12)位于容器(13)下部，容器(13)上部通过管路与水气分离器(2)连通，容器(13)上端设置一限定吸附水水位且排出超过水位线后多余吸附水的溢流自动排水器(15)。
3.根据权利要求1所述的压缩空气净化装置，其特征在于，在容器(13)上设置有除去吸附水中油污的吸附水净化循环组件(3)，该吸附水净化循环组件包括一抽取吸附水的进水管(31)、将净化的吸附水回流至容器中的回水管(32)以及依次连接于进水管与回水管之间的液压泵(33)、过滤器(34)、油水分离器(35)，进水管(31)、回水管(32)均与容器(13)连通、且进水管位于回水管上方，所述的油水分离器(35)包括一排出吸附水中的油脂的排油管(351)以及排出吸附水中的杂质的排污管(352)，排污管(351)和排油管(352)末端均安装有一个阀门。
4.根据权利要求3所述的压缩空气净化装置，其特征在于，在水气分离器(2)与容器(13)之间设置有收集水气分离器中水的收集管(21)，该收集管(21)与爆气净化器中的容器(13)连通。
5.根据权利要求4所述的压缩空气净化装置，其特征在于，补水装置(4)包括连通外部供水管的进水管(41)、与进水管连通且具有储存水功能的补水容器(42)以及设置在补水容器上与爆气净化器中容器连通的补水管(43)，连通外部供水管道的进水管(41)的管道上设置一阀门和防止倒流的单向止回阀，连通爆气净化器的补水管上(43)设置一控制流水单向流动的单向止回阀，补水容器上部设置一排出补水容器内空气的排空管(44)以及与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管(45)，排空管(44)和压力平衡管(45)上均设置一阀门。
6.一种压缩空气净化冷冻干燥装置，具有压缩空气进入的进气口（11）以及排出经过处理的压缩空气的出气口（12），其特征在于，在进气口（11）与出气口（12）之间依次连接有吸附压缩空气中杂质的爆气净化器（1）以及水气分离器（2），该爆气净化器（1）包括一容器（13）以及安装于容器中的爆气管（14），容器内盛装有吸附水，爆气管（14）沉浸于吸附水中且与进气口(11)直接连通，在容器(13)上设置有除去吸附水中油污的吸附水净化循环组件(3)，在吸附水净化循环组件(3)上设置有对吸附水进行冷却的冷却组件(6)；所述爆气管为具有一端开口且该开口与进气口连通的管状，在管壁上密布有爆气小孔。
7.根据权利要求6所述的压缩空气净化冷冻干燥装置，其特征在于，所述的进气口(11)位于容器(13)下部，容器(13)上部通过管路与水汽分离器(2)连通，容器(13)上端设置一限定吸附水水位且排出超过水位线后多余吸附水的溢流自动排水器(15)。
8.根据权利要求7所述的压缩空气净化冷冻干燥装置，其特征在于，所述吸附水净化循环组件(3)包括一抽取吸附水的进水管(31)、将净化的吸附水回流至容器中的回水管(32)以及依次连接于进水管与回水管之间的液压泵(33)、过滤器(34)、油水分离器(35)，进水管(31)、回水管(32)均与容器(13)连通、且进水管(31)位于回水管(32)上方，所述的油水分离(35)器包括一排出吸附水中的油脂的排油管(351)以及排出吸附水中的杂质的排污管(352)，排污管(351)和排油管(352)末端均安装有一个阀门。
9.根据权利要求8所述的压缩空气净化冷冻干燥装置，其特征在于，在水气分离器(2)与容器(13)之间设置有收集水气分离器中水的收集管(21)，该收集管(21)与爆气净化器中的容器(13)连通；所述补水装置(4)包括连通外部供水管的进水管(41)、与进水管连通且具有储存水功能的补水容器(42)以及设置在补水容器上与爆气净化器中容器连通的补水管(43)，连通外部供水管道的进水管(41)的管道上设置一阀门和防止倒流的单向止回阀，连通爆气净化器的补水管(43)上设置一控制流水单向流动的单向止回阀，补水容器上部设置一排出容器内空气的排空管(44)以及与爆气净化器的出气口连通的压力平衡管(45)，排空管(44)和压力平衡管(45)上均设置一阀门。
10.根据7～9中任一项所述的压缩空气净化冷冻干燥装置，其特征在于，所述冷却组件(6)包括一设置在回水管(32)中的热交换器(61)以及提供冷源的制冷机(62)，制冷机(61)通过冷冻管与热交换器(62)连通。
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