CN107224843A - 一种压缩空气干燥器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气除湿技术设备领域的一种压缩空气干燥器，包括并联设置的内部填充吸附剂的吸附罐A和吸附罐B，吸附罐A、吸附罐B的下部通过两个进气阀门、两个排湿阀门并联连接，在两个进气阀门之间设置进气口，在两个排湿阀门之间设置消声器；吸附罐A和吸附罐B的上部通过节流阀门、先导阀门、两个输出端相对的止回阀门连接，在止回阀门之间连接水分检测仪和出气阀门；本发明同时实现干燥和脱水再生两大功能，以及水分闭环自动控制，结构简单可靠；控制系统采用PLC可编程程序控制器，精确控制，吸附剂为活性氧化铝颗粒，吸附力强，在吸附罐A和吸附罐B中呈现流体状态的吸附剂，进行水分交换和热交换，交换效率提高一倍，值得广泛推广应用。

Description

一种压缩空气干燥器

技术领域

本发明涉及空气除湿技术设备领域，具体是指一种压缩空气干燥器。

背景技术

很多行业的生产和动力均需用干燥的压缩空气，如汽车生产公司车辆喷漆、假发生产、工业流水生产线、设备等动力用气等。使用干燥的压缩空气可以使产品保质保量，使设备延长使用寿命。

众所周知，气体干燥方法有吸附法和冷却法两种。吸附法节能，其干燥露点可以低至-40℃；冷却法能耗大，其露点仅为+3℃。相同产量质量，如果冷却法一天耗电一千元，则吸附法一天耗电才十元，两者相差一百倍。因此，吸附法干燥技术为目前比较流行的技术。

吸附法干燥技术是在一个容器内充填一定数量的吸附剂，含水的压缩空气从容器的一端进入，通过吸附剂，压缩空气中的水分被吸附剂吸附，从而得到干燥的压缩空气，干燥的压缩空气从容器的另一端产出。

由于吸附剂吸附水分的能力是有限度的，当吸附剂吸附足够多的水分后，其吸附能力会下降，甚至不吸附，这时就要对吸附剂进行再生脱水处理，传统的方法是停机，更换吸附剂，然后再开机生产，这样会降低生产效率。后来人们发明了吸附剂在线再生技术，一边的吸附剂在工作，另一边的吸附剂在进行再生，循环反复使用，解决了停机更换吸附剂，降低生产效率问题。

技术上，吸附剂在吸附压缩空气中的水分时，会释放出大量的热量－凝结热，使压缩空气的温度升高；吸附剂在再生脱水时，要吸收大量的热量－汽化热，压缩空气的温度下降。吸附剂再生脱水时，压缩空气进出口方向与吸附剂在吸附时的压缩空气进出口方向相反，将含水量较高的压缩空气作为废气向外排放。

现有技术专利：一种压缩空气干燥吸附系统，专利号2014103626248，公告号CN104128074 A，公开了一种压缩空气干燥吸附系统，包括两台吸附塔，吸附塔内设置换热管，在两台吸附塔的换热管之间设置风机和加热器，形成换热循环；两台吸附塔之间通过阀门连接，且分别与压缩空气入口和压缩空气出口连接，通过控制阀门实现一台吸附塔处于吸附状态时、另一台吸附塔处于再生状态。这一专利实现了一边生产，一边进行吸附剂再生，循环生产，无须停机。

然而，上述专利存在的问题是，结构复杂，容易出现设备故障，表现在三个方面，第一方面，两台吸附塔之间通过风机和加热器进行换热循环，风机或加热器出故障了，则整个系统需要停机维修；第二方面，在两台吸附塔内部设置换热管，占用太多吸附塔内部空间，这样能够容纳的吸附剂的数量少了，更重要的是复杂的换热管，在冷热交替的工作环境中长期工作，时间长了，发生穿孔的可能性大大增加，一旦出现穿孔，也要停机维修；第三方面，控制系统采用电子电路或单片机控制电路，控制阀门有序工作，其抗干扰性差、经常出现误动作、“死机”现象；第四方面，没有在线测定、控制经过干燥的压缩空气水分，供给用户的压缩空气质量无保证。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单，安全可靠的一种压缩空气干燥器。

本发明使用的技术方案如下：

一种压缩空气干燥器，其包括主机和控制系统两部分，所述主机包括并联设置的内部填充吸附剂的吸附罐A和吸附罐B，吸附罐A、吸附罐B的下部通过两个进气阀门、两个排湿阀门并联连接，在两个进气阀门之间设置进气口，在两个排湿阀门之间设置消声器；吸附罐A和吸附罐B的上部通过节流阀门、先导阀门、两个输出端相对的止回阀门连接，在两个止回阀门之间连接出气阀门，出气阀门连接水分检测仪；所述控制系统与进气阀门、排湿阀门、先导阀门、出气阀门以及水分检测仪电连接。

所述吸附剂为活性氧化铝颗粒、硅胶、分子筛中的任意一种或者任意两种；所述进气阀门、排湿阀门、先导阀门和出气阀门，为电磁阀门、电动阀门、气动阀门中的一种；所述控制系统采用PLC可编程程序和开关电源组合的控制器；所述吸附罐A、吸附罐B，以及连接管道，采用钢材、铝塑复合材料或者PPR材料制作。

优选的，吸附剂为活性氧化铝颗粒，吸附罐A、吸附罐B采用钢材制作，各种连接管道使用PPR材料制造；各种阀门，采用符合国家标准的抗腐蚀产品，优选气动阀门，即电控气动阀门；所述水分检测仪,也即露点检测仪。

本发明工作原理：压缩空气由进气口从吸附罐A底部流入，吸附罐A中的吸附剂吸附压缩空气中的水分，此时露点温度可达-40℃，干燥后的大部分压缩空气，从出气口输出，供给用户；余下的小部分压缩空气，通过节流阀门从吸附罐B顶部进入，对吸附罐B中的吸附剂进行脱水再生，含水分的压缩空气由吸附罐B底部的排湿电磁阀和消声器排出。相反，当吸附罐B工作时，则吸附罐A脱水再生，如此循环往复，完成一个个完整工作周期。

本发明创造与现有技术相比所具有的优点、特点和积极效果

1）本发明仅用两个填充吸附剂的吸附罐、若干个阀门配合相应的管道，组成压缩空气干燥器，同时实现压缩空气干燥和吸附剂脱水再生两大功能，结构简单，没有易损耗部件，运行可靠安全，经久耐用；

2）采用PLC可编程程序和开关电源组合的控制器，精确控制进气阀门、排湿阀门、先导阀门和出气阀门，以及开机停机等操作，配合水分检测仪，实现压缩空气水分在线检测、闭环控制水分，保证了吸附罐A和吸附罐B循环往复工作，避免了现有技术的系统自动停机、误动作、死机现象；

3）吸附罐A和吸附罐B内部充满吸附剂，压缩空气进入后，吸附剂颗粒呈现流体状态，即在压缩空气中不断进行360度翻转，进行水分交换和热交换，吸附剂吸附水分，将热量传给压缩空气，水分交换效率和热交换效率分别提高一倍以上；吸附剂为活性氧化铝颗粒，对水分的吸附力强；

4）本发明三大运行程序，适应不同含水量的压缩空气，而且自动水分闭环控制，为用户提供稳定、优质的干燥压缩空气，为用户产品的升级换代提供可靠保障，尤其对于压缩空气中水分敏感的电子信息、人工智能产业，作用巨大。

附图说明

图1为一种压缩空气干燥器示意图；

图中，1、2－排湿阀门，3、4－进气阀门，5－消声器，6、7－止回阀门，8－节流阀门，9－控制系统，11－先导阀门，12－出气阀门，13－进气口，14－出气口，15－水分检测仪，21－吸附罐A，22-吸附罐B。

具体实施方式

图1为一种压缩空气干燥器立体示意图，包括并联设置的内部填充吸附剂的两个吸附罐A和吸附罐B，吸附罐A、B的下部通过两个进气阀门、两个排湿阀门并联连接，在两个进气阀门3、4之间设置进气口，在两个排湿阀门1、2之间设置消声器；吸附罐A和吸附罐B的上部通过节流阀门、先导阀门、两个输出端相对的止回阀门连接，在两个止回阀门6、7之间连接出气阀门，出气阀门连接水分检测仪；所述控制系统与进气阀门、排湿阀门、先导阀门、出气阀门以及水分检测仪电连接。

吸附剂为活性氧化铝颗粒，吸附罐A、吸附罐B采用钢材制作，各种连接管道使用PPR材料制造，各种阀门，采用符合国家标准的抗腐蚀产品，通常为不锈钢材质的产品。

本发明运行过程中由PLC可编程程序控制器控制的各个阀门开关顺序为：

1）吸附罐A吸附水分、吸附罐B脱水：打开进气阀门3、出气阀门12、排湿阀门2和进气口13，关闭进气阀门4、排湿阀门1和先导阀门11，调整节流阀门达到工艺要求的流量，通入压缩空气；

2）吸附罐B吸附水分、吸附罐A脱水：关闭进气阀门3、排湿阀门2和先导阀门11，打开进气阀门4、排湿阀门1、进气口13和出气阀门12，调整节流阀门达到工艺要求的流量，通入压缩空气；

3）吸附剂快速脱水再生、自我修复：打开先导阀门11，关闭出气阀门12，打开进气阀门3、排湿阀门2和进气口13，关闭进气阀门4、排湿阀门1，对吸附罐B的吸附剂进行脱水再生；相反，打开进气阀门4、排湿阀门1和进气口13，关闭进气阀门3、排湿阀门2，则对吸附罐A的吸附剂进行脱水再生。由于将百分百的干燥压缩空气对吸附剂进行脱水再生，脱水再生速度极快，称为快速脱水再生，适应于压缩空气含水量较高、吸附剂含水量也较高的场合，脱水再生极快，基本不影响用户压缩空气供应。

本发明的各个运行程序，由PLC软件程序预先设定，在生产过程中，水分检测仪在线检测出气口的压缩空气的水分是否达标，如果达标，则按原来设定的标准程序运行，如果水分超标，则控制系统自动调整PLC软件程序的相关控制参数，选择合适的运行程序，控制相应阀门的开度，直至出气口处的压缩空气水分达标，形成闭环控制水分，控制系统的三大运行程序如下：

第一运行程序：提供80－90%压缩空气供用户使用，余下10－20%压缩空气对吸附剂进行脱水再生，以下按压缩空气含水量高低分为四个子程序，含水量越低，程序运行时间越长，节能效果越好，以下为四个子程序具体运行时间：

1.标准程序：10分钟工作周期，即吸附罐A进行5分钟吸附压缩空气水分，然后输出80－90%的压缩空气供用户使用，与此同时有10－20%的压缩空气对吸附罐B进行4分钟对吸附剂进行脱水再生，对外排放潮湿的压缩空气，1分钟充压、均压；接着，吸附罐B进行5分钟吸附压缩空气水分，吸附罐A对吸附剂进行4分钟脱水、排湿气，1分钟充压、均压，这两个步骤后，完成一个完整工作周期，称10分钟工作周期，即5+4+1工作周期；这是我国南方城市使用的干燥器普遍选择的程序，称为标准程序，通常设定为85%压缩空气供用户使用，余下15%的压缩空气对吸附剂进行脱水再生；

2.节能程序一：12分钟工作周期，即6+5+1工作周期；

3.节能程序二：16分钟工作周期，即8+7+1工作周期；

4.节能程序三：26分钟工作周期，即13+12+1工作周期；

通常新购设备或更换吸附剂运行半年内的均可选择以上节能程序一、二、三，减少再生空气排放、节约能源且能保证成品压缩空气质量；

第二运行程序，针对水分含量较高的压缩空气设计：提供80－10%压缩空气供用户使用，余下20－90%压缩空气对吸附剂进行脱水再生，压缩空气含水量越高，则供给用户使用的压缩空气越少，对吸附剂进行脱水再生的压缩空气赿多，控制系统通过改变PLC软件程序的相关参数，对阀门的开度进行调节，将出气阀门12调整为80－10%中的任意开度，打开先导阀门，则提供给用户使用的压缩空气为80－10%，余下20－90%压缩空气对吸附剂进行脱水再生。压缩空气含水量越高，则出气阀门12的开度越低，直至完全关闭。

如果100%的压缩空气对吸附剂进行脱水再生，则进入以下的第三运行程序。

第三运行程序：也称为快速自我脱水再生修复程序：或者叫4分钟工作周期，当压缩空气干燥器工作在极其潮湿的环境，压缩空气的含水量较高，运行较长时间后吸附剂含水量也较高，或压缩空气干燥器年久失修，必须选择4分钟工作周期，控制系统自动关闭出气阀门12，打开先导阀门11，全部干燥的压缩空气全力将吸附罐A或吸附罐B内的吸附剂的潮气吸附排走；吸附罐A和吸附罐B各自运行一个4分钟工作周期后，所有吸附剂快速得到再生而达到自我修复效果。当水分检测仪检测排出的压缩空气水分达标准后，再返回标准程序或节约程序继续运行。

以上第一运行程序为标准工作程序，正常情况下采用的程序；第二运行程序和第三运行程序为不正常情况下运行的程序，即压缩空气中水分过高，吸附剂中水分过高，环境湿度也偏高的“三高”情况的一种应急状态，不是常态，解决问题后就立即恢复正常工作程序，保证系统安全可靠，长久运行。为了应对“三高” 情况，在进气口处加装水分检测仪（图中未示出），及时掌握进气口和出气口处的压缩空气水分含量，即露点的高低，有的放矢地应对可能运行的第二运行程序和第三运行程序，保证压缩空气稳定供应。

以上试验运行程序结果，在湖北十堰市东风二汽、辽宁辽阳石化总公司等长达几个月供气系统运行、维修改造得到证实。

本发明控制系统采用直流24伏电源，24伏电控气动阀门多只，配用大功率24伏开关电源供电，满足要求、确保安全可靠运行。

本发明整机的常见参数：220V/60W，3-100m³/min,工作压力0.8MPa,最大工作压力1.6MPa，出气露点≤-30℃，进气露点+20至+30℃，即进气水分含量为17.3－30.4g/m³，出气水分含量≤0.45g/m³ ,极大地满足社会需求。

Claims (2)

1.一种压缩空气干燥器，其包括主机和控制系统两部分，其特征在于：所述主机包括并联设置的内部填充吸附剂的吸附罐A和吸附罐B，吸附罐A、吸附罐B的下部通过两个进气阀门（3、4）、两个排湿阀门（1、2）并联连接，在两个进气阀门（3、4）之间设置进气口，在两个排湿阀门（1、2）之间设置消声器；吸附罐A和吸附罐B的上部通过节流阀门、先导阀门、两个输出端相对的止回阀门连接，在两个止回阀门之间连接出气阀门，出气阀门连接水分检测仪；所述控制系统与进气阀门（3、4）、排湿阀门（1、2）、先导阀门、出气阀门以及水分检测仪电连接。

2.根据权利要求1所述的一种压缩空气干燥器，其特征在于：所述吸附剂为活性氧化铝颗粒、硅胶、分子筛中的任意一种或者任意两种；所述进气阀门（3、4）、排湿阀门（1、2）、先导阀门和出气阀门，为电磁阀门、电动阀门、气动阀门中的一种；所述控制系统采用PLC可编程程序和开关电源组合的控制器；所述吸附罐A、吸附罐B，以及连接管道，采用钢材、铝塑复合材料或者PPR材料制作。