CN104548885A - 一种鼓风热回收吸附式干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鼓风热回收吸附式干燥机，压缩空气入口部分、压缩空气出口部分、鼓风机、多个单向阀、吸附塔和再生塔，所述干燥机还包括电加热器、冷却器、热回收器，所述鼓风机的一端通过管道与所述冷却器连接，所述冷却器通过单向阀11与所述电加热器连接，所述电加热器通过单向阀10与所述鼓风机的另一端连接，所述电加热器和所述冷却器与压缩空气出口部分相连；所述鼓风机通过单向阀9与所述热回收器连接，所述热回收器通过单向阀7和单向阀8与鼓风机的另一端连接，所述热回收器与所述压缩空气入口部分相连。本发明提供的鼓风热回收吸附式干燥机的耗气率低、加热功率比较低。

Description

一种鼓风热回收吸附式干燥机

技术领域

本发明涉及环保机械领域，尤其涉及一种鼓风热回收吸附式干燥机。

背景技术

随着气动技术在工业自动化领域中的广泛应用，气动系统和各类气动元件对气源质量的要求日益提高，压缩空气净化设备也从一个依附于空气压缩机的辅助设备，发展成了一个门类品种齐全，产品特色鲜明的产业。

在空气水分含量等级为4、5、6级时，可选用冷冻干燥的方法，把温度降低到露点以下，把水分凝结成“露”与空气分离，排除系统，达到降低水分含量的目的。但是，当使用要求水分含量是1、2、3等级时，冷冻除湿存在很多无法解决的难题，例如低温情况下制冷能效比极低的问题以及0℃以下水分结冰产生冰堵的问题等，这时候必须使用另一种方法——吸附式干燥方法。

用某些具有吸附作用的固体物质（如木炭或骨灰）使气体或者液体脱湿、除臭，在人类生活中有着悠久的应用历史。近几十年来，吸附剂的种类在不断增多、性能在不断改善，吸附干燥在化工、冶金、空分等行业中得到了普遍的应用。

吸附式干燥机一般情况下采用图1所示的双塔结构，A塔吸附的过程中，通过微电脑控制气动阀的开关，使压缩空气通过A塔中的吸附剂，在出口处获得-20～-70℃压力露点的成品气，并从成品气中引出一部分，通过减压加热结合的方法，从上而下进入B塔进行吹扫再生。

吸附和再生的原理如下：

①：任何固体表面均会发生吸附现象。自然界存在种类繁多的吸附剂，它们的共同点是表面有数量极多、直径不等的微孔结构，正是这些发达的微孔结构，使吸附剂表面有过剩的能量，称为“表面自由能”，又称“表面引力场”；

②：水蒸气与吸附剂表面的分子有极强的亲和力；

③：水蒸气在Van Der Waals（范德华）力的作用下，会停留在吸附剂表面。同样，在范德华力的作用下，这些吸附在表面的水蒸气可以通过用低压高温的空气加热并吹扫出去；

④：空气的含水能力会随温度的升高而增加，会随压力的减小而增加，而吸附剂则在高温时吸附能力很弱，这就是双塔结构吸附式干燥机吸附和再生能够循环进行的本质原因；

⑤：吸附剂的再生不外乎变压、加热，而且再生过程中必须有再生气体起“运输”作用，将吸附剂的表面附着的水分带走并排至大气环境中。这部分再生气就属于能耗。

最初的双塔结构吸附式干燥机，再生气皆取自自身已干燥过的成品气，耗气率在9%～16.5%之间，这是一个很巨大的能耗，拿一台250Nm³/min（N表示标准状态）的空气压缩机来说，空压机的功率大概在1600KW左右，那么16.5%的耗气转化为电耗就是264Kwh！！！

二十世纪最初几年开始进入市场的鼓风再生吸附式干燥机，其再生气取自鼓风机对环境空气的升压并经过加热器加热，与其它取自身压缩空气来吹扫再生的干燥机相比，耗气率有明显的降低，但是，也存在一定的问题。取自环境的空气，其相对湿度远高于取自自身的成品压缩空气，作为吹扫再生气，其能力肯定不如后者。如果要达到再生效果以保证一个稳定的吸附周期和终端工艺的露点要求，就必须加大加热温度或提高鼓风机风量，用来加热吸附剂，降低吸附剂保持水分的能力。这样做的结果呢，高达250℃以上的加热温度，造成吹扫尾气携带很大一部分热量排放到大气中，耗气率虽然降低到了3%左右，但是加热功率也随之增加。国内外也有一部分厂家试图回收这部分废热，但是效果并不理想。目前市场上流通的热回收方式，均未从根本上解决问题，由于鼓风机的进出风压只有25Kpa左右，换热不理想，阻力加大了鼓风机的运转功率。

发明内容

鉴于目前鼓风热回收吸附式干燥机存在的上述不足，本发明提供一种耗气率低、加热功率比较低的鼓风热回收吸附式干燥机。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种鼓风热回收吸附式干燥机，包括压缩空气入口部分、压缩空气出口部分、鼓风机、多个单向阀、吸附塔和再生塔，所述干燥机还包括电加热器、冷却器、热回收器，所述鼓风机的一端通过管道与所述冷却器连接，所述冷却器通过单向阀11与所述电加热器连接，所述电加热器通过单向阀10与所述鼓风机的另一端连接，所述电加热器和所述冷却器与压缩空气出口部分相连；所述鼓风机通过单向阀9与所述热回收器连接，所述热回收器通过单向阀7和单向阀8与鼓风机的另一端连接，所述热回收器与所述压缩空气入口部分相连。

依照本发明的一个方面，所述热回收器上设置有控制气过滤器，所述热回收器通过控制气过滤器与空气出口管连接。

依照本发明的一个方面，所述单向阀1、单向阀2、单向阀3、单向阀4、单向阀5、单向阀6通过管道连接在吸附塔和再生塔的下部，单向阀1和单向阀2之间的管道与空气入口管连接。

依照本发明的一个方面，所述单向阀12、单向阀13、单向阀14、单向阀15、单向阀16、单向阀17通过管道连接在吸附塔和再生塔的上部，单向阀16和单向阀17之间的管道与空气出口管连接，单向阀14和单向阀15之间的管道与空气出口管相通。

依照本发明的一个方面，所述热回收器为热管热回收器。

本发明还提供一种采用鼓风热回收吸附式干燥机进行再生气回收吸附的方法，包括以下步骤：

打开放压器进行放压；

启动鼓风机和启动电加热器，进行空气加热，所述空气通过热回收器送入鼓风机的入口；

打开冷却器，冷却器吹冷空气；

根据再生塔吹冷尾气温度与设定的吹冷尾气温度情况停止鼓风机；

打开单向阀14进入均压期；

均压期过后，根据出口压力露点温度与设定的出口压力露点温度情况，进入下一个吸附循环。

依照本发明的一个方面，所述吹冷尾气温度＜50℃时，停止鼓风机。

依照本发明的一个方面，所述出口压力露点温度＞-40℃时，进入下一个吸附循环。

依照本发明的一个方面，所述热回收器为热管热回收器。

本发明实施的优点：由于本发明的鼓风机的一端通过管道与冷却器连接，冷却器通过单向阀11与电加热器连接，所述电加热器通过单向阀10与鼓风机的另一端连接，电加热器和冷却器与压缩空气出口部分相连；鼓风机通过单向阀9与热管热回收器连接，热管热回收器通过单向阀7和单向阀8与鼓风机的另一端连接，热管热回收器与压缩空气入口部分相连，热管热回收器是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内液体的蒸发与凝结来传递热量，因此鼓风热回收吸附式干燥机的耗气率低、加热功率比较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的一种鼓风热回收吸附式干燥机的结构示意图；

图2为本发明所述的一种鼓风热回收吸附式干燥机加热过程的示意图；

图3为本发明所述的一种鼓风热回收吸附式干燥机吹冷过程的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，一种鼓风热回收吸附式干燥机，包括压缩空气入口部分、压缩空气出口部分、鼓风机24、多个单向阀、吸附塔19和再生塔18，所述干燥机还包括电加热器21、冷却器20、热回收器23，鼓风机24的一端通过管道与冷却器20连接，冷却器20通过单向阀11与电加热器21连接，电加热器21通过单向阀10与鼓风机24的另一端连接，电加热器21和冷却器20与压缩空气出口部分相连；鼓风机24通过单向阀9与热回收器23连接，热回收器23通过单向阀7和单向阀8与鼓风机24的另一端连接，热回收器24与压缩空气入口部分相连。

在实际应用中，热回收器24通过控制气过滤器22与空气出口管连接，单向阀1、单向阀2、单向阀3、单向阀4、单向阀5、单向阀6通过管道连接在吸附塔19和再生塔18的下部，单向阀1和单向阀2之间的管道与空气入口管连接，单向阀3和单向阀4之间设有多个泄气口25；单向阀12、单向阀13、单向阀14、单向阀15、单向阀16、单向阀17通过管道连接在吸附塔19和再生塔18的上部，单向阀16和单向阀17之间的管道与空气出口管连接，单向阀14和单向阀15之间的管道与空气出口管相通。

本发明的优选方案为热回收器23选用热管热回收器，热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内液体的蒸发与凝结来传递热量，利用毛细作用等流体原理，起到良好的制冷效果；热管可根据设计要求增加翅片，以增加外表面积，让空气从翅片中间流通，流动阻力非常小；另外，因为热管内部是相变传热，其热导系数是普通金属的100倍以上，可以大大减少有色金属的使用，且无噪音、功耗小，能将鼓风再生吸附式干燥机的3%气耗率降低到0.03%，符合“绿色”工业的要求。

本发明还公布了一种采用鼓风热回收吸附式干燥机进行再生气回收吸附的方法，它包括以下工艺步骤：

打开放压器进行放压；

启动鼓风机24和启动电加热器21，进行空气加热，所述空气通过热回收器23送入鼓风机的入口；

打开冷却器20，冷却器20吹冷空气；

根据再生塔18吹冷尾气温度与设定的吹冷尾气温度情况停止鼓风机24；

打开单向阀14进入均压期；

均压期过后，根据出口压力露点温度与设定的出口压力露点温度情况，进入下一个吸附循环。

在实际应用中，放压时间到，关闭单向阀3，打开单向阀9、控制阀10、控制阀12、控制阀5、控制阀7，错时5Ｓ，启动鼓风机24，错时60Ｓ启动电加热器21，开始加热空气，这样操作的好处是：防止单向阀尚未完全打开就开启鼓风机24，防止鼓风机24尚未完全开启就启动电加热器21，影响电加热器21的寿命。延时20min后比较再生塔18加热尾气温度TIS3与设定加热尾气温度140℃的值，当TIS3>140℃时，关闭电加热器21，进入加热延后时间，在加热延后时间内，空气带走电加热器21以及筒体内的余热。

在实际应用中，加热延后时间到，关闭Ｖ7、控制阀9，控制阀10,打开控制阀11、控制阀8，冷却器20开始吹冷空气，延时20min后比较再生塔18吹冷尾气温度TIS2与设定吹冷尾气温度50℃的值，当TIS2<50℃时，停止鼓风机24。

在实际应用中，停止鼓风机24后，关闭控制阀5、控制阀8、控制阀11、控制阀12，延时5s后打开控制阀14进入均压时间；均压时间到，关闭控制阀14，进入备用时间，如果出口压力露点温度AIA<-40℃时，再生塔18进行等待，如果达到干燥机的吸附能力，也就是说AIA>-40℃时，吸附塔19与再生塔18开始切换；提前5min打开控制阀1、控制阀16阀，进入并行操作，压缩空气将同时流向吸附塔19与再生塔18，提前2min关闭控制阀2、控制阀17，进入下一个吸附循环。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种鼓风热回收吸附式干燥机，包括压缩空气入口部分、压缩空气出口部分、鼓风机、多个单向阀、吸附塔和再生塔，其特征在于，所述干燥机还包括电加热器、冷却器、热回收器，所述鼓风机的一端通过管道与所述冷却器连接，所述冷却器通过单向阀（11）与所述电加热器连接，所述电加热器通过单向阀（10）与所述鼓风机的另一端连接，所述电加热器和所述冷却器与压缩空气出口部分相连；所述鼓风机通过单向阀（9）与所述热回收器连接，所述热回收器通过单向阀（7）和单向阀（8）与鼓风机的另一端连接，所述热回收器与所述压缩空气入口部分相连。

2.根据权利要求1所述的鼓风热回收吸附式干燥机，其特征在于，所述热回收器上设置有控制气过滤器，所述热回收器通过控制气过滤器与空气出口管连接。

3.根据权利要求2所述的鼓风热回收吸附式干燥机，其特征在于，所述单向阀（1）、单向阀（2）、单向阀（3）、单向阀（4）、单向阀（5）、单向阀（6）通过管道连接在吸附塔和再生塔的下部，单向阀（1）和单向阀（2）之间的管道与空气入口管连接。

4.根据权利要求3所述的鼓风热回收吸附式干燥机，其特征在于，所述单向阀（12）、单向阀（13）、单向阀（14）、单向阀（15）、单向阀（16）、单向阀（17）通过管道连接在吸附塔和再生塔的上部，单向阀（16）和单向阀（17）之间的管道与空气出口管连接，单向阀（14）和单向阀（15）之间的管道与空气出口管相通。

5.根据权利要求1至4任一所述的鼓风热回收吸附式干燥机，其特征在于，所述热回收器为热管热回收器。

6.一种采用鼓风热回收吸附式干燥机进行再生气回收吸附的方法，包括以下步骤：

打开放压器进行放压；

启动鼓风机和启动电加热器，进行空气加热，所述空气通过热回收器送入鼓风机的入口；

打开冷却器，冷却器吹冷空气；

根据再生塔吹冷尾气温度与设定的吹冷尾气温度情况停止鼓风机；

打开单向阀（14）进入均压期；

均压期过后，根据出口压力露点温度与设定的出口压力露点温度情况，进入下一个吸附循环。

7.根据权利要求6所述的采用鼓风热回收吸附式干燥机进行再生气回收吸附的方法，其特征在于，所述吹冷尾气温度＜50℃时，停止鼓风机。

8.根据权利要求6所述的采用鼓风热回收吸附式干燥机进行再生气回收吸附的方法，其特征在于，所述出口压力露点温度＞-40℃时，进入下一个吸附循环。

9.根据权利要求6至8任一所述的采用鼓风热回收吸附式干燥机进行再生气回收吸附的方法，其特征在于，所述热回收器为热管热回收器。