CN107537289B - 一种低能耗气体干燥系统及控制方法 - Google Patents

一种低能耗气体干燥系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低能耗气体干燥系统及控制方法,该系统包括交替的进行吸附操作和再生操作的第一吸收容器和第二吸收容器,连接在第一吸收容器和第二吸收容器间的多个阀门以及多段压缩空气管路。还包括第一检测单元和中央处理器,第一检测单元用于检测处于再生操作的吸收容器排出的再生尾气的温度值t1,并将温度值t1的温度信号输出;中央处理器用于接收温度值t1的温度信号,将温度值t1与预设值T1或预设值T2进行比对,并根据比对结果输出控制信号。本发明利用部分潮湿的压缩空气和干燥的压缩空气对再生吸收容器内的吸附剂进行活化再生,并通过合理的控制方法控制再生过程以及再生与吸附的切换,大大的降低了能耗,提高了再生效率。

Description

一种低能耗气体干燥系统及控制方法
技术领域
本发明涉及气体处理的技术领域,尤其涉及一种低能耗气体干燥系统及控制方法。
背景技术
压缩空气在使用前需要先进行干燥处理,以除去压缩空气中的水汽。干燥机是用于干燥压缩空气的常用设备,其通常包括两个吸附塔,一个处于吸附状态时,另一个处于再生状态,并且两个吸附塔交替进行再生、吸附过程。吸附塔内设置具有吸附功能的吸附剂,当湿压缩空气通过处于吸附状态的吸附塔时,吸附剂可吸附湿压缩空气中的水汽,从而输出干燥的压缩空气。
按照再生方式的不同,压缩空气吸附干燥机可分为采用变压吸附原理进行吸附剂再生的无热吸附干燥机和采用变温吸附原理进行吸附剂再生的有热吸附干燥机。由于加热能脱附吸附剂内表面的水蒸气,使吸附剂实现深层吸附,因此有热吸附干燥机中吸附剂的动态吸附量远远比无热吸附干燥机中的吸附剂动态吸附量大。
有热吸附干燥机工作过程中,再生塔的再生一般需要经过解吸和冷却过程。解吸过程用于使得吸附剂中吸附的水汽脱附,以满足下一次循环中吸附压缩空气中水汽的需求;冷却用于将吸附剂冷却至正常吸附过程的温度范围,为下一步的吸附做准备。
现有技术中的双塔型干燥器,其能耗较大,主要有以下几方面原因:
1)再生尾气常常被直接排放至大气,造成了大量的能量损失;
2)为了实现再生尾气的系统内循环,需要从外界输入能量以补充再生过程的压损,使得再生尾气能够混入潮湿的压缩空气中,进一步进入干燥器干燥;
3)再生过程以及再生与吸附的切换控制不合理,造成大量干燥的压缩空气浪费。
发明内容
针对现有技术的上述问题,本发明的目的在于,提供一种低能耗气体干燥系统及控制方法,利用文丘里效应实现再生尾气的系统内循环,利用部分潮湿的压缩空气和干燥的压缩空气对再生吸收容器内的吸附剂进行活化再生,并通过合理的控制方法控制再生过程以及再生与吸附的切换,从而大大的降低了系统的能耗,并提高了再生效率。
为了解决上述技术问题,本发明一方面提供一种低能耗气体干燥系统,具体技术方案如下:
一种低能耗气体干燥系统包括第一吸收容器、第二吸收容器,连接在第一吸收容器和第二吸收容器间的多个阀门以及多段压缩空气管路,所述第一吸收容器与第二吸收容器交替的进行吸附操作和再生操作,
还包括第一检测单元和中央处理器,所述第一检测单元用于检测处于再生操作的吸收容器排出的再生尾气的温度值t1,并将所述温度值t1的温度信号输出;
所述中央处理器用于接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T1进行比对,并根据比对结果输出控制信号。
进一步地,还包括第二检测单元,所述第二检测单元用于检测进入所述处理再生操作的吸收容器的再生气的温度值t2,并将所述温度值t2的温度信号输出,
所述中央处理器还用于接收所述温度值t2的温度信号,根据所述温度值t2调整所述预设值T1。
进一步地,还包括露点检测装置,所述露点检测装置用于检测干燥后的成品压缩空气的露点温度值t0,并将所述露点温度值t0的温度信号输出;
所述中央处理器还用于接收所述露点温度值t0的温度信号,将所述露点温度值t0与预设露点温度T0进行比对,并根据比对结果输出控制信号。
进一步地,所述中央处理器还用于设定吸附操作的执行时间。
进一步地,所述多段压缩空气管路包括连接所述第一吸收容器和第二吸收容器一端部的潮湿的压缩空气进气管路以及连接所述第一吸收容器和第二吸收容器另一端部的干燥后的成品压缩空气出气管路,
所述进气管路与出气管路间设有并联的解吸气流管路和第一冷却气流管路,
所述解吸气流管路和第一冷却气流管路上分别设有允许或阻止压缩空气通过的第一阀门和第二阀门,所述第一阀门和第二阀门均与所述中央处理器连接,
所述解吸气流管路上设有用于加热流经压缩空气流的加热器。
进一步地,所述多段压缩空气管路还包括第一旁路、第二旁路和循环管路,
所述第一旁路与所述潮湿的压缩空气进气管路并联,所述循环管路设置在第一旁路与潮湿的压缩空气进气管路之间,所述循环管路上设有文丘里装置,
所述第二旁路与所述干燥的压缩空气出气管路并联。
进一步地,所述进气管路、第一旁路、出气管路和第二旁路上均设有并联的两个阀门。
本发明另一方面还提供一种低能耗气体干燥控制方法,所述气体干燥控制方法包括以下步骤:
S01、将潮湿的压缩空气一部分引入处于吸附操作的吸收容器进行吸附干燥,同时另一部分通过解吸气流管路经过加热器加热后作为再生气从处于再生操作的吸收容器的一端引入,再生尾气从处于再生操作的吸收容器的另一端排出;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T1进行比对,若温度值t1大于预设值T1,则继续执行步骤S01,若温度值t1小于或等于预设值T1,则输出控制信号并执行下一步;
S02、解吸气流管路上的第一阀门接收控制信号并关闭,同时第一冷却气流管路上的第二阀门接收控制信号并打开,使得未经加热的部分潮湿的压缩空气从处于再生操作的吸收容器的一端引入,处于再生操作的吸收容器内的吸附剂被冷却,再生尾气从处于再生操作的吸收容器的另一端排出;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T2进行比对,若温度值t1大于预设值T2,则继续执行步骤S02,若温度值t1小于或等于预设值T2,则输出控制信号并执行下一步;
S03、第一冷却气流管路上的第二阀门接收控制信号并关闭,处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀接收信号并打开,使得部分干燥后的成品压缩空气进入,处于再生操作的吸收容器内的吸附剂被进一步冷却;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收温度值t1信号,若温度值t1未降到目标温度,则继续执行步骤S03,若温度值t1降至目标温度,则输出控制信号并执行下一步;
S04、处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀接收信号并关闭,使得所述处于再生操作的吸收容器处于等待切换状态。
进一步地,所述步骤S04中,通过露点检测装置检测干燥后的成品压缩空气的露点温度值t0,并将所述露点温度值t0的温度信号输出;
中央处理器接收所述露点温度值t0的温度信号,将所述露点温度值t0与预设露点温度T0进行比对,若露点温度值t0大于预设露点温度T0,则所述处于再生操作的吸收容器保持在等待切换状态,若露点温度值t0小于或等于预设露点温度T0,则执行切换,使得处于再生操作的吸收容器进行吸附操作,处于吸附操作的吸收容器进行再生操作。
进一步地,所述步骤S04中,当处于吸附操作的吸收容器的执行时间达到设定的执行时间,则执行切换,使得处于再生操作的吸收容器进行吸附操作,处于吸附操作的吸收容器进行再生操作。
本发明的一种低能耗气体干燥系统及控制方法,具有如下有益效果:
1、为了实现由处于再生操作的吸收容器排出的含湿气体的再循环,本发明通过在待干燥的压缩空气进气管路上设置文丘里装置,并将循环管路与该文丘里装置的支路连通,利用文丘里效应使得低压再生尾气能够混合于高压的潮湿的压缩空气中,混合后的混合气体流入处于吸附操作的吸收容器中进行干燥,得到成品的干燥的压缩空气。与现有技术相比,本发明不需要另外设置耗能的增压泵或者鼓风机等压力补偿设备,不但降低了系统的复杂程度,也大大降低了系统的能耗,提高了干燥后的压缩空气的品质。
2、本发明处于再生操作的吸收容器内的吸附剂的冷吹分别采用潮湿的压缩空气和干燥的压缩空气,并通过再生尾气温度合理的控制两个冷吹阶段的转换点,大大减少了对干燥的压缩空气的浪费。
3、本发明当处于再生操作的吸收容器冷吹至目标温度后即进入等待切换状态,在等待切换状态通过干燥后的成品压缩空气的露点温度值确定切换点,本发明将再生操作状态的温度控制和等待切换状态的露点控制相结合,合理的控制了再生操作与吸附操作的切换时间点,大大降低了能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。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它附图。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是本发明一实施例提供的一种低能耗气体干燥系统的结构示意图;
图中:1-第一吸收容器,2-第二吸收容器,3-进气管路,4-出气管路,5-循环管路,6-解吸气流管路,7-第一冷却气流管路,8-文丘里装置,9-冷却器,10-加热器,11-中央处理器,12-显示器,k1~k8-阀门,v1–第一阀门,v2-第二阀门,31-第一旁路,41-第二旁路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
本实施例提供了一种低能耗气体干燥系统,如图1所示。
潮湿的压缩空气通过管道从压缩空气源如空压机输送至本实施例1的低能耗气体干燥系统,并通过进气管道3接入。经过本系统的处理后,干燥后的成品压缩空气从出气管路4排出并接至用气设备。
具体的,请参阅图1,本发明的低能耗气体干燥系统包括第一吸收容器1和第二吸收容器2,且第一吸收容器1和第二吸收容器2并联设置。可以理解的,第一吸收容器1和第二吸收容器2可以为吸收塔也可以为吸收罐。第一吸收容器1和第二吸收容器2内均装填有吸收剂,该吸收剂用于吸收潮湿的压缩空气中的水汽。吸收剂可以为活性氧化铝和/或分子筛,也可以为其他可吸收潮湿的压缩空气中水汽的物质,本发明对此不作限制。
第一吸收容器1和第二吸收容器2间连接有多个阀门和多段压缩空气管路,所述第一吸收容器1和第二吸收容器2总是一个处于吸收操作,同时另一个处于再生操作。可以理解的,所述多个阀门优选的为电磁阀。
具体的,所述多段压缩空气管路包括连接所述第一吸收容器1和第二吸收容器2一端部(如图1中的下部)的潮湿的压缩空气进气管路3以及连接所述第一吸收容器1和第二吸收容器2另一端部(如图1中的上部)的干燥后的成品压缩空气出气管路4。
所述潮湿的压缩空气进气管路3与干燥后的成品压缩空气出气管路4间设有并联的解吸气流管路6和第一冷却气流管路7。所述解吸气流管路6和第一冷却气流管路7上分别设有允许或阻止压缩空气通过的第一阀门v1和第二阀门v2,优选的,第一阀门v1和第二阀门v2均为电磁阀。为了对流经解吸气流管路6的气体进行加热,在所述解吸气流管路6上设有用于加热流经压缩空气流的加热器10。
为了充分解吸处于再生操作的吸收容器中的吸附剂结合的水汽,在解吸压缩空气流流入处于再生操作的吸收容器前,对其进行加热是需要的,因为解吸压缩空气流温度的升高可以有效的降低气流中的水汽分压,从而在该气流通过结合有水汽的吸附剂时,水份由吸附剂表面脱附至该气流的推动力增大,进而使得吸附剂达到了深层脱水的目的,提高了其在下一个循环中吸收待干燥的压缩空气中的水汽的效果。
可以理解的,解吸气流管路6上设置的加热器10可以为一个加热器的一级加热或两个加热器的二级加热,具体的选择可根据实际生产中对干燥后的压缩空气的品质要求进行调整。当然,所述加热器10的形式可以是是板翅式换热器、管翅式换热器或管壳式换热器中的一种或几种。用于加热解吸压缩空气流的热媒可以是低压蒸汽也可以是电加热。
所述多段压缩空气管路还包括第一旁路31、第二旁路41和循环管路5。所述第一旁路31与所述潮湿的压缩空气进气管路3并联,所述循环管路5设置在第一旁路31与潮湿的压缩空气进气管路3之间,所述第二旁路41与所述干燥的压缩空气出气管路4并联。干燥后的成品压缩空气接出点位于出气管路4的中部。
本实施例在进气管路3、第一旁路31、出气管路4和第二旁路41上均设有并联的两个电磁阀,如图1中所示的k1-k8。其中,k3和k4可以实现气体的双向流通,其余的k1、k2以及k5至k8可以为单向流通的电磁阀也可以为双向流通的电磁阀。
本实施例的低能耗气体干燥系统还包括文丘里装置8,通过文丘里效用实现再生尾气在干燥系统的内循环。
作为一种优选的实施方式,文丘里装置8设置进气管路3上,该文丘里装置8的支路与循环管路5连接,并通过循环管路5与处于再生操作的吸收容器连通。可以理解的,在气流穿过处于再生操作的吸收容器以及流经管路时,存在一定的压力降,从而使得循环管路5内的再生尾气的压力低于进气管路3内的潮湿的压缩空气的压力。为了实现循环管路5内的再生尾气能够混合于进气管路3内的潮湿的压缩空气主流气流中。当循环管路5内的再生尾气由文丘里装置8的支路进入文丘里装置8时,由于气体流速增大,从而在高速流体附近产生负压,进而产生推动力,使得循环管路5内的再生尾气混入潮湿的压缩空气的气流中,为实现再生尾气的内循环提供动力。此外,文丘里装置8还可以达到控制再生气流量的效果,使得进入处于再生操作的吸收容器的再生气流量稳定,大大简化了气体干燥系统的管路以及阀门的设置和控制。
作为一种更优的实施方式,所述循环管路5上还设有冷却器9,所述冷却器9设置在处于再生操作的吸收容器与文丘里装置8之间,最大程度的减小该再生尾气混入潮湿的压缩空气的气流中对混合气体中水汽含量的影响,进而有效的减小处于吸附操作的吸收容器的吸附剂的负荷。
本实施例的低能耗气体干燥系统还包第一检测单元和中央处理器11,所述第一检测单元用于检测处于再生操作的吸收容器排出的再生尾气的温度值t1,并将所述温度值t1的温度信号输出;所述中央处理器11用于接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T1或者预设值T2进行比对,并根据比对结果输出控制信号。
如图1所示,第一检测单元分别设置在第一吸收容器1和第二吸收容器2的下端部,第一检测单元可以为温度传感器。
在一个实施方式中,低能耗气体干燥系统还包括第二检测单元,所述第二检测单元用于检测进入所述处理再生操作的吸收容器的再生气的温度值t2,并将所述温度值t2的温度信号输出;所述中央处理器11还用于接收所述温度值t2的温度信号,根据所述温度值t2调整所述预设值T1。
如图1所示,第二检测单元分别设置在第一吸收容器1和第二吸收容器2的上端部,第二检测单元可以为温度传感器。
需要说明的是,预设值T1和预设值T2与再生气的温度值t2存在如下关系:T1(T2)=δ*t2;
其中,变量δ是吸附剂热阻、吸附剂脱水效率以及吸附面积的函数即δ=F(r,η,S),其中,
r为吸附剂热阻;η为吸附剂脱水效率,S为吸附面积。
在一个实施方式中,低能耗气体干燥系统还包括露点检测装置,所述露点检测装置用于检测干燥后的成品压缩空气的露点温度值t0,并将所述露点温度值t0的温度信号输出;所述中央处理器还用于接收所述露点温度值t0的温度信号,将所述露点温度值t0与预设露点温度T0进行比对,并根据比对结果输出控制信号。
如图1所示,在出气管路4上设有用于检测干燥后的成品压缩空气露点温度的露点检测仪,该露点检测仪与中央处理器11连接,能够将检测到的露点温度输送至中央处理器11。
本实施例中的电磁阀v1、v2以及k1至k8均与所述中央处理器11连接,并根据中央处理器11的控制信号执行相应阀门的打开或关闭。
作为优选的,还包括与中央处理器11连接并且能够接收不同的显示信号而显示对应信息的显示器12,如图1所示。
具体的,所述中央处理器11包括信息接收单元、预设值设置单元、判断单元和控制单元。
所述信息接收单元包括第一接收单元、第二接收单元和第三接收单元,其中,第一接收单元用于接收第一检测单元输入的温度值t1,第二接收单元用于接收第二检测单元输入的温度值t2,第三接收单元用于接收露点检测装置输入的露点温度值t0。
所述预设值设置单元包括第一预设值单元、第二预设值单元和第三预设值单元,其中,第一预设值单元与第二接收单元连接,用于按照前述预设值T1/预设值T2与温度值t2的关系确定预设值T1和预设值T2,第二预设值单元用于设置预设露点温度T0;第三预设单元用于设置再生操作结束时冷却至的目标温度。
所述判断单元包括第一判断单元和第二判断单元,其中,第一判断单元分别与第一预设值单元、第一接收单元和第三预设值单元连接,用于判断温度值t1是否大于预设值T1或者预设值T2或者目标温度,并根据判断结果输出第一控制信号;第二判断单元分别与第二预设值单元和第三接收单元连接,用于判断露点温度值t0是否大于预设露点温度T0,并根据判断结果输出第二控制信号。
所述控制单元包括第一控制单元和第二控制单元,其中,第一控制单元用于接收第一控制信号,并根据第一控制信号控制相应阀门的启闭以使得处于再生操作的吸收容器完成再生操作;第二控制单元用于接收第二控制信号,并根据第二控制信号控制相应阀门的启闭以使得处于再生操作的吸收容器切换至吸附操作,处于吸附操作的吸收容器切换至再生操作。
作为一种优选的实施方式,所述中央处理器11还包括时间设定单元,所述时间设定单元用于设定吸收操作的执行时间。
实施例2
本实施例提供了一种利用实施例1所述低能耗气体干燥系统的控制方法,请参阅图1,以左边的第一吸收容器1处于再生操作状态,右边的第二吸收容器2处于吸附操作状态为例,说明本发明的低能耗气体干燥系统的控制方法。
所述控制方法包括以下步骤:
S01、将潮湿的压缩空气一部分引入处于吸附操作的吸收容器进行吸附干燥,同时另一部分通过解吸气流管路经过加热器加热后作为再生气从处于再生操作的吸收容器的一端引入,再生尾气从处于再生操作的吸收容器的另一端排出;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T1进行比对,若温度值t1大于预设值T1,则继续执行步骤S01,若温度值t1小于或等于预设值T1,则输出控制信号并执行下一步;
具体的,潮湿的压缩空气一部分经过进气管路3引入第二吸附容器2进行吸附干燥,干燥后的压缩空气经出气管路4上的阀门k3排至用气点;潮湿的压缩空气的另一部分通过解吸气流管路6经过加热器10加热后作为再生气从第一吸收容器1的上端口引入,再生尾气从第一吸收容器1的下端口排出,并进入循环管路5。再生气在经过第一吸收容器1时,吸附剂被加热,其中结合的水被释放至气流中。
在第一吸收容器1的下端口设置有第一检测单元,该检测单元将检测到的再生尾气的温度值t1发送至中央处理器11的第一接收单元。
需要说明的是,在第一吸收容器1的上端口还设有第二检测单元,该第二检测单元用于检测进入第一吸收容器1的再生气的温度值t2,预设值T1与温度值t2存在以下关系:
T1=δ*t2,
其中,变量δ是吸附剂热阻、吸附剂脱水效率以及吸附面积的函数即
δ=F(r,η,S),
其中,r为吸附剂热阻;η为吸附剂脱水效率,S为吸附面积。
S02、解吸气流管路上的第一阀门接收控制信号并关闭,同时第一冷却气流管路上的第二阀门接收控制信号并打开,使得未经加热的部分潮湿的压缩空气从处于再生操作的吸收容器的一端引入,处于再生操作的吸收容器内的吸附剂被冷却,再生尾气从处于再生操作的吸收容器的另一端排出;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T2进行比对,若温度值t1大于预设值T2,则继续执行步骤S02,若温度值t1小于或等于预设值T2,则输出控制信号并执行下一步;
具体的,解吸气流管路6上的第一电磁阀v1接收中央处理器11发送出的关闭信号并执行关闭,与此同时第一冷却气流管路7上的第二电磁阀v2接收中央处理器11发送的打开信号并执行打开。由于解吸气流管路6和第一冷却气流管路7为并联设置,因此从进气管路3上分出的部分潮湿的压缩空气可以不经过加热直接从第一冷却气流管路7进入第一吸收容器1,对其中的吸附剂进行初步的冷吹。冷吹后的再生尾气从第一吸收容器1的下端口排出,并进入循环管路5。
在第一吸收容器1的下端口设置有第一检测单元,该检测单元将检测到的再生尾气的温度值t1发送至中央处理器11的第一接收单元。
需要说明的是,在第一吸收容器1的上端口还设有第二检测单元,该第二检测单元用于检测进入第一吸收容器1的再生气的温度值t2,预设值T2与温度值t2存在以下关系:
T2=δ*t2,
其中,变量δ是吸附剂热阻、吸附剂脱水效率以及吸附面积的函数即
δ=F(r,η,S),
其中,r为吸附剂热阻;η为吸附剂脱水效率,S为吸附面积。
S03、第一冷却气流管路上的第二阀门接收控制信号并关闭,处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀接收信号并打开,使得部分干燥后的成品压缩空气进入,处于再生操作的吸收容器内的吸附剂被进一步冷却;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收温度值t1信号,若温度值t1未降到目标温度,则继续执行步骤S03,若温度值t1降至目标温度,则输出控制信号并执行下一步;
具体的,第一冷却气流管路7上的第二电磁阀v2接收中央处理器11发出的关闭信号并执行关闭,与此同时第一吸收容器1的出气管路上的电磁阀k4接收中央处理器11发送的打开信号并执行打开。由于出气管路4连接在第一吸收容器1和第二吸收容器2的出气端口间,电磁阀k4为双向流通的阀门,当电磁阀k4打开后,干燥后的成品压缩空气流经电磁阀k4进入第一吸收容器1,对其中的吸附剂进行进一步的冷吹。冷吹后的再生尾气从第一吸收容器1的下端口排出,并进入循环管路5。
现有技术中,在用干燥后的成品压缩空气冷吹时,常需要另外设置旁路,并在旁路上设置流量控制装置如孔板或是针型阀,本实施例的低能耗气体干燥系统,由于在进气管路3上设有文丘里装置8,通过文丘里效应不但可以提供再生尾气系统内循环的动力还可以实现很好的流量控制。
设置在第一吸收容器1下端口的第一检测单元检测再生尾气的温度t1,并将该温度信号传送给中央处理器11的第一接收单元。中央处理器11接收温度t1信号,比对t1与目标温度如目标温度为室温,若不相符,则继续执行步骤S03,直至t1降至室温值,则输出控制信号并执行下一步。
本实施例中的室温为吸附剂进入吸附状态时的温度,可以理解的,室温只是一种选择,也可以是其他的温度值,只要满足工艺上对吸附剂进入吸附状态时的温度要求即可。
现有技术在再生操作的冷吹阶段通常全程采用干燥的压缩空气,造成了成品干燥的压缩空气大量浪费,降低了供用气点使用的干燥的压缩空气供应量。本实施例的上述S02和S03冷吹步骤的结合不仅达到了冷吹的效果,而且可以大大减少成品干燥的压缩空气的浪费量。
S04、处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀接收信号并关闭,使得所述处于再生操作的吸收容器处于等待切换状态。
具体的,第一吸收容器1的出气管路上的电磁阀k4接收中央处理器11发出的关闭信号并执行关闭,阻止干燥的压缩空气继续进入第一吸收容器1。此时第一吸收容器1的再生操作结束,其中的吸附剂处于目标温度,为其切换到吸附操作状态做准备。
在一个实施方式中,所述步骤S04中,通过露点检测装置检测干燥后的成品压缩空气的露点温度值t0,并将所述露点温度值t0的温度信号输出;中央处理器接收所述露点温度值t0的温度信号,将所述露点温度值t0与预设露点温度T0进行比对,若露点温度值t0大于预设露点温度T0,则所述处于再生操作的吸收容器保持在等待切换状态,若露点温度值t0小于或等于预设露点温度T0,则执行切换,使得处于再生操作的吸收容器进行吸附操作,处于吸附操作的吸收容器进行再生操作。
通过采用上述的温度控制与露点温度控制相结合的方式确定切换时间点,大大降低了系统的能耗。
在另一实施方式中,所述步骤S04中,当处于吸附操作的吸收容器的执行时间达到设定的执行时间,则执行切换,使得处于再生操作的吸收容器进行吸附操作,处于吸附操作的吸收容器进行再生操作。
本发明的一种低能耗气体干燥系统及控制方法,具有如下有益效果:
1、为了实现由处于再生操作的吸收容器排出的含湿气体的再循环,本发明通过在待干燥的压缩空气进气管路上设置文丘里装置,并将循环管路与该文丘里装置的支路连通,利用文丘里效应使得低压再生尾气能够混合于高压的潮湿的压缩空气中,混合后的混合气体流入处于吸附操作的吸收容器中进行干燥,得到成品的干燥的压缩空气。与现有技术相比,本发明不需要另外设置耗能的增压泵或者鼓风机等压力补偿设备,不但降低了系统的复杂程度,也大大降低了系统的能耗,提高了干燥后的压缩空气的品质。
2、本发明处于再生操作的吸收容器内的吸附剂的冷吹分别采用潮湿的压缩空气和干燥的压缩空气,并通过再生尾气温度合理的控制两个冷吹阶段的转换点,大大减少了对干燥的压缩空气的浪费。
3、本发明当处于再生操作的吸收容器冷吹至目标温度后即进入等待切换状态,在等待切换状态通过干燥后的成品压缩空气的露点温度值确定切换点,本发明将再生操作状态的温度控制和等待切换状态的露点控制相结合,合理的控制了再生操作与吸附操作的切换时间点,大大降低了能耗。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是,熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地,本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种低能耗气体干燥系统,包括第一吸收容器、第二吸收容器,连接在第一吸收容器和第二吸收容器间的多个阀门以及多段压缩空气管路,所述第一吸收容器与第二吸收容器交替的进行吸附操作和再生操作,其特征在于,还包括第一检测单元和中央处理器;
所述多段压缩空气管路包括连接所述第一吸收容器和第二吸收容器一端部的潮湿的压缩空气进气管路以及连接所述第一吸收容器和第二吸收容器另一端部的干燥后的成品压缩空气出气管路,所述进气管路与出气管路间设有并联的解吸气流管路和第一冷却气流管路,所述解吸气流管路和第一冷却气流管路上分别设有允许或阻止压缩空气通过的第一阀门和第二阀门,所述第一阀门和第二阀门均与所述中央处理器连接;
所述多段压缩空气管路还包括第一旁路、第二旁路和循环管路,所述第一旁路与所述潮湿的压缩空气进气管路并联,所述循环管路设置在第一旁路与潮湿的压缩空气进气管路之间,所述循环管路与所述压缩空气进气管的连接处设有文丘里装置;
所述第一检测单元用于检测处于再生操作的吸收容器排出的再生尾气的温度值t1,并将所述温度值t1的温度信号输出;
所述中央处理器用于接收所述温度值t1的温度信号,并在解吸阶段将所述温度值t1与预设值T1进行比对,在温度值t1小于或等于预设值T1时输出控制所述解吸气流管路上第一阀门关闭的控制信号和控制所述第一冷却气流管路上第二阀门打开的控制信号,使得未经加热的部分潮湿的压缩空气从处于再生操作的吸收容器的一端引入;在第一冷吹阶段将所述温度值t1与预设值T2进行比对,在温度值t1小于或等于预设值T2时输出控制所述第一冷却气流管路上第二阀门关闭的控制信号和控制处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀打开的控制信号,使得部分干燥后的成品压缩空气进入处于再生操作的吸收容器;在第二冷吹阶段当所述温度值t1降至目标温度时输出控制处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀关闭的控制信号;其中,所述预设值T1大于预设值T2,所述预设值T2大于所述目标温度。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗气体干燥系统,其特征在于,还包括第二检测单元,所述第二检测单元用于检测进入所述处理再生操作的吸收容器的再生气的温度值t2,并将所述温度值t2的温度信号输出,
所述中央处理器还用于接收所述温度值t2的温度信号,根据所述温度值t2调整所述预设值T1和预设值T2。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗气体干燥系统,其特征在于,还包括露点检测装置,所述露点检测装置用于检测干燥后的成品压缩空气的露点温度值t0,并将所述露点温度值t0的温度信号输出;
所述中央处理器还用于接收所述露点温度值t0的温度信号,将所述露点温度值t0与预设露点温度T0进行比对,并根据比对结果输出控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗气体干燥系统,其特征在于,所述中央处理器还用于设定吸附操作的执行时间。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗气体干燥系统,其特征在于,
所述解吸气流管路上设有用于加热流经压缩空气流的加热器。
6.根据权利要求5所述的一种低能耗气体干燥系统,其特征在于,
所述第二旁路与所述干燥的压缩空气出气管路并联。
7.根据权利要求6所述的一种低能耗气体干燥系统,其特征在于,所述进气管路、第一旁路、出气管路和第二旁路上均设有并联的两个阀门。
8.一种低能耗气体干燥控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01、将潮湿的压缩空气一部分引入处于吸附操作的吸收容器进行吸附干燥,同时另一部分通过解吸气流管路经过加热器加热后作为再生气从处于再生操作的吸收容器的一端引入,再生尾气从处于再生操作的吸收容器的另一端排出至循环管路,所述循环管路的出气口与压缩空气进气管连接,且在所述连接处设有文丘里装置;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T1进行比对,若温度值t1大于预设值T1,则继续执行步骤S01,若温度值t1小于或等于预设值T1,则输出控制信号并执行下一步;
S02、解吸气流管路上的第一阀门接收控制信号并关闭,同时第一冷却气流管路上的第二阀门接收控制信号并打开,使得未经加热的部分潮湿的压缩空气从处于再生操作的吸收容器的一端引入,处于再生操作的吸收容器内的吸附剂被冷却,再生尾气从处于再生操作的吸收容器的另一端排出;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收所述温度值t1的温度信号,将所述温度值t1与预设值T2进行比对,若温度值t1大于预设值T2,则继续执行步骤S02,若温度值t1小于或等于预设值T2,则输出控制信号并执行下一步;
S03、第一冷却气流管路上的第二阀门接收控制信号并关闭,处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀接收信号并打开,使得部分干燥后的成品压缩空气进入,处于再生操作的吸收容器内的吸附剂被进一步冷却;
通过第一检测单元检测再生尾气的温度值t1,并将该温度值t1的温度信号输出;
中央处理器接收温度值t1信号,若温度值t1未降到目标温度,则继续执行步骤S03,若温度值t1降至目标温度,则输出控制信号并执行下一步;
S04、处于再生操作的吸收容器出气管路上的电磁阀接收信号并关闭,使得所述处于再生操作的吸收容器处于等待切换状态。
9.根据权利要求8所述的一种低能耗气体干燥控制方法,其特征在于,所述步骤S04中,通过露点检测装置检测干燥后的成品压缩空气的露点温度值t0,并将所述露点温度值t0的温度信号输出;
中央处理器接收所述露点温度值t0的温度信号,将所述露点温度值t0与预设露点温度T0进行比对,若露点温度值t0大于预设露点温度T0,则所述处于再生操作的吸收容器保持在等待切换状态,若露点温度值t0小于或等于预设露点温度T0,则执行切换,使得处于再生操作的吸收容器进行吸附操作,处于吸附操作的吸收容器进行再生操作。
10.根据权利要求8所述的一种低能耗气体干燥控制方法,其特征在于,所述步骤S04中,当处于吸附操作的吸收容器的执行时间达到设定的执行时间,则执行切换,使得处于再生操作的吸收容器进行吸附操作,处于吸附操作的吸收容器进行再生操作。
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