CN107890735B - 一种压缩空气质量净化系统及其净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压缩空气净化领域，特别涉及一种应用于医药、食品等行业使用的压缩空气质量净化系统及其净化方法。通过如下技术方案实现：一种压缩空气质量净化系统，其特征在于：包括空压机、气罐、除油器、冷干机及精密过滤器组件，所述的空压机、气罐、除油器、冷干机及精密过滤器组件由气体流通方向依次连接；本发明在于：经过压缩空气净化系统处理后的压缩空气可以实现压缩空气含尘粒径小于0.001μm，含油量小于0.002ppm，水分含量达到压力露点1‑2.9℃(含水蒸汽值0.59g/m3)，除水率达到93%，完全符合医学领域、制药领域及食品领域等方面对压缩空气的要求，消除了医学领域、制药领域及食品加工领域等方面的安全隐患，为人民群众的生命和财产安全提供了更高的保障。
Description
技术领域
本发明涉及压缩空气净化领域，特别涉及一种应用于医药、食品等行业使用的压缩空气质量净化系统及其净化方法。
背景技术
压缩空气是一种重要的动力源，与其动力源相比，它具有下列明显的特点：能效比大，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作。
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，由于压缩空气使用的广泛性与适用的普遍性，与国民经济的很多领域均有密不可分的关系，但不同的产业，不同的工艺要求、不同的设备使用情况、不同的产品，对压缩空气的品质要求高低不同，高品质的压缩空气，对设备正常运行，提升产品质量与档次，提高企业的经济效益具有举足轻重有作用。
而在把压缩空气运用于医学领域、制药领域及食品领域的使用及生产过程需要时。由于压缩空气在制造过程中，由空压机生产的压缩空气混有固定粒子、水份及油；而该固定粒子、水份及油在使用过程中，对医学领域、制药领域及食品领域等方面存在一定的安全隐患，对患者及饮用者的生命安全关系密切，可见压缩空气的质量大大影响医学领域、制药领域及食品领域等方面。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明一方面提供一种空气质量高的压缩空气质量净化系统。
本发明的技术方案是这样实现的：一种压缩空气质量净化系统，其特征在于：包括空压机、气罐、除油器、冷干机及精密过滤器组件，所述的空压机、气罐、除油器、冷干机及精密过滤器组件由气体流通方向依次连接；
所述的除油器包括相互连接的上壳体及下壳体，上壳体内部设置有精密过滤组件，下壳体内部设置有初步过滤组件，初步过滤组件的过滤通道与精密过滤组件的过滤通道沿气体流通方向相通布置，该初步过滤组件的外壁上设置有螺旋分离器，该螺旋分离器与下壳体内壁之间间隔设置，上壳体的顶部设置有与精密过滤组件的过滤通道的气体出口，下壳体的侧部设置有与螺旋分离器对应设置的气体入口；
所述的冷干机包括前置冷却器、预冷器、蒸发器及气水分离器，所述的前置冷却器包括冷却壳体及位于冷却壳体内的冷却管道，冷却壳体上设置有与冷却管道相通的待处理压缩空气入口及空气出口；所述的预冷器包括预冷壳体及预冷管道，预冷壳体上设置有与预冷管道相通的预冷进口及预冷出口，所述的空气出口与预冷进口连接，所述的预冷壳体上设置有已处理压缩空气出口及气体入口；所述的蒸发器包括换热壳体及换热管道，换热壳体上设置有换热进口及换热出口，所述的预冷出口与换热进口连接，换热出口与气水分离器的气体进口连接，气水分离器的气体出口与气体入口连接；所述的换热管道连接有制冷系统。
优选为，所述的精密过滤器组件包括两个依次串联的精密过滤器，该精密过滤器包括壳体，壳体内部设置有将壳体隔断成进气腔体及出气腔体的隔板，所述的壳体的上部设置有与进气腔体相通的进气口及与出气腔体相通的出气口，所述的出气腔体内设置有活性炭精密滤芯，该活性炭精密滤芯固定于隔板上，且隔板上设置有联通进气腔体与活性炭精密滤芯的入气口。
优选为，所述的制冷系统包括冷媒压缩机、冷凝器、干燥过滤器、热力膨胀阀及气液分离器，所述的冷媒压缩机、冷凝器、干燥过滤器、热力膨胀阀、蒸发器的换热管道及气液分离器依次串联。
优选为，所述的螺旋分离器为呈螺旋状本体，该螺旋状本体套设于初步过滤组件的外壁，该螺旋状本体的端部由初步过滤组件向下壳体方向逐渐翘起。
优选为，所述的活性炭精密滤芯由内向外依次包括第一活性碳纤维层、第二活性碳纤维层及第三活性碳纤维层，所述的第一活性碳纤维层的孔径为0.004μm，第二活性碳纤维层的孔径为0.025μm，第三活性碳纤维层的孔径为0.001μm。
优选为，所述的初步过滤组件为初步过滤层，该初步过滤层由纤维滤材折叠而成，精密过滤组件包括滤芯本体，该滤芯本体内部由气体流动方向依次包括设置有第一过滤层、第二过滤层及第三过滤层，第一过滤层的孔径、第二过滤层的孔径及第三过滤层的孔径由气体流动方向依次减小，第三层过滤层的孔径为0.1μm。
优选为，所述壳体的底部设置有依次连接的球阀及自动排水器，该球阀连接于壳体最低点。
本发明另一方面提供一种空气质量高的压缩空气质量净化系统的净化方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
（1）压缩机工作生产出待处理压缩气体，进而注入气罐储存；
（2）气罐内的待处理压缩气体经过除油器过滤处理：待处理压缩气体先经螺旋分离器将待处理压缩气体中的固定粒子、水份及油在离心作用下被析出并沿下壳体内壁向下沉积在底部，除油处理后的待处理压缩气体再经过初步过滤组件及精密过滤组件过滤后，将待处理压缩气体中的固定粒子、水份实现第一步过滤；
（3）干燥处理：将第（2）步处理后的待处理压缩气体注入冷干机的入口内，实现干燥处理。
（4）将第（3）步处理后待处理压缩气体经过精密过滤器组件精密处理，得到医学及食品级用的压缩气体。
优选为，第（3）步中，具体步骤如下：将第（2）步处理后的压缩气体通过冷却壳体的待处理压缩空气入口进入冷却器的冷却管道内进行初次冷却处理；而后进入预冷器的预冷管道内进行二次冷却处理；最后进入蒸发器的管热壳体内实现第三次冷却处理，经过三次冷却处理后的压缩空气进入气水分离器实现了将压缩空气中的水分实现分离，干燥处理后的压缩空气再次进入至预冷器壳体内环绕于预冷管道的外侧，实现回温处理。
优选为，第（4）步中，具体步骤如下：将第（3）步处理后的压缩气体经过进气口进入活性炭精密滤芯实现对压缩空气进行净化处理，依次穿过三层活性碳纤维层对压缩空气中的油、固体颗粒及水分实现最后处理。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、经过压缩空气净化系统处理后的压缩空气可以实现压缩空气含尘粒径小于0.001μm，含油量小于0.002ppm，水分含量达到压力露点1-2.9℃(含水蒸汽值0.59g/m3 )，除水率达到93%，完全符合医学领域、制药领域及食品领域等方面对压缩空气的要求，消除了医学领域、制药领域及食品领域等方面的安全隐患，保证了对患者及饮用者的生命安全。
2、本压缩空气质量净化系统的除油器实现了除油处理的同时，又实现了对压缩气体的固定粒子及水份的初步过滤，将压缩空气中直径大于0.1μm的固体颗粒实现了过滤，并去水处理；冷干机有效的对压缩空气干燥处理，采用对压缩空气的三次冷却处理，有效的将压缩空气中的水蒸气液化，大大提高了压缩空气中的干燥效果，在未增加成本的情况下，由采用预冷器的结构，利用位于预冷器的预冷管道内的高温待处理的压缩空气对处理后的压缩空气进行回升少许温度处理，也对高温待处理的压缩空气起到了冷却处理，可避免预冷管道外壁生锈的情况发生，提高了能源的利用率；经干燥后的气体经过活性炭精密滤芯，通过六层的过滤，大大提高了压缩空气的过滤效果，从而保证过了压缩空气含尘粒径小于0.001μm。
3、运用空气动力学原理，不同分子结构和化学成份的物体在不同相态的情况下运行规轨不同的特性，增大压缩空气循环途径，改变运动方向，增强压缩空气自然净化功效，同时结合物理、吸附和冷冻等物理方法进行综合净化，提高压缩空气质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中冷干机结构示意图。
图3为本发明具体实施方式中精密过滤器结构示意图。
图4为本发明具体实施方式中除油器结构示意图。
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作出创造性劳动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。
如图1—图4所示，本发明公开了一种压缩空气质量净化系统，在本发明具体实施例中，包括空压机100、气罐200、除油器300、冷干机400及精密过滤器组件500，所述的空压机、气罐、除油器、冷干机及精密过滤器组件由气体流通方向依次连接；
所述的除油器300包括相互连接的上壳体301及下壳体302，上壳体301内部设置有精密过滤组件303，下壳体302内部设置有初步过滤组件304，初步过滤组件34的过滤通道与精密过滤组件303的过滤通道沿气体流通方向相通布置，该初步过滤组件304的外壁上设置有螺旋分离器305，该螺旋分离器305与下壳体302内壁之间间隔设置，上壳体301的顶部设置有与精密过滤组件的过滤通道的气体出口308，下壳体302的侧部设置有与螺旋分离器对应设置的气体入口309；
所述的冷干机400包括前置冷却器401、预冷器402、蒸发器403及气水分离器404，所述的前置冷却器401包括冷却壳体12及位于冷却壳体12内的冷却管道13，冷却壳体12上设置有与冷却管道13相通的待处理压缩空气入口14及空气出口15；所述的预冷器402包括预冷壳体21及预冷管道22，预冷壳体21上设置有与预冷管道22相通的预冷进口24及预冷出口25，所述的空气出口15与预冷进口24连接，所述的预冷壳体21上设置有已处理压缩空气出口26及气体入口27；所述的蒸发器403包括换热壳体31及换热管道32，换热壳体31上设置有换热进口33及换热出口34，所述的预冷出口25与换热进口33连接，换热出口34与气水分离器404的气体进口连接，气水分离器404的气体出口与气体入口27连接；所述的换热管道32连接有制冷系统405。
在本发明具体实施例中，所述的精密过滤器组件500包括两个依次串联的精密过滤器，该精密过滤器501包括壳体502，壳体502内部设置有将壳体隔断成进气腔体503及出气腔体504的隔板505，所述的壳体502上设置有与进气腔体相通503的进气口506及与出气腔体504相通的出气口507，所述的出气腔体504内设置有活性炭精密滤芯508，该活性炭精密滤芯508固定于隔板505上，且隔板505上设置有联通进气腔体503与活性炭精密滤芯508的入气口。
在本发明具体实施例中，所述的制冷系统405包括冷媒压缩机51、冷凝器52、干燥过滤器53、热力膨胀阀54及气液分离器55，所述的冷媒压缩机51、冷凝器52、干燥过滤器53、热力膨胀阀54、蒸发器的换热管道32及气液分离器55依次串联。
在本发明具体实施例中，所述的螺旋分离器305为呈螺旋状本体，该螺旋状本体套设于初步过滤组件的外壁，该螺旋状本体的端部由初步过滤组件向下壳体方向逐渐翘起。
在本发明具体实施例中，所述的活性炭精密滤芯508由内向外依次包括第一活性碳纤维层、第二活性碳纤维层及第三活性碳纤维层，所述的第一活性碳纤维层的孔径为0.004μm，第二活性碳纤维层的孔径为0.025μm，第三活性碳纤维层的孔径为0.001μm。
在本发明具体实施例中，所述的初步过滤组件为初步过滤层，该初步过滤层由纤维滤材折叠而成，精密过滤组件包括滤芯本体，该滤芯本体内部由气体流动方向依次包括设置有第一过滤层、第二过滤层及第三过滤层，第一过滤层的孔径、第二过滤层的孔径及第三过滤层的孔径由气体流动方向依次减小，第三层过滤层的孔径为0.1μm。
在本发明具体实施例中，所述壳体的底部设置有依次连接的球阀509及自动排水器510，该球阀509连接于壳体502最低点。
本发明另一方面提供一种空气质量高的压缩空气质量净化系统的净化方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
（1）压缩机工作生产出待处理压缩气体，进而注入气罐储存；
（2）气罐内的待处理压缩气体经过除油器过滤处理：待处理压缩气体先经螺旋分离器将待处理压缩气体中的固定粒子、水份及油在离心作用下被析出并沿下壳体内壁向下沉积在底部，除油处理后的待处理压缩气体再经过初步过滤组件及精密过滤组件过滤后，将待处理压缩气体中的固定粒子、水份实现第一步过滤；
（3）干燥处理：将第（2）步处理后的待处理压缩气体注入冷干机的入口内，实现干燥处理。
（4）将第（3）步处理后待处理压缩气体经过精密过滤器组件精密处理，得到医学及食品级用的压缩气体。
在本发明具体实施例中，第（3）步中，具体步骤如下：将第（2）步处理后的压缩气体通过冷却壳体的待处理压缩空气入口进入冷却器的冷却管道内进行初次冷却处理；而后进入预冷器的预冷管道内进行二次冷却处理；最后进入蒸发器的管热壳体内实现第三次冷却处理，经过三次冷却处理后的压缩空气进入气水分离器实现了将压缩空气中的水分实现分离，干燥处理后的压缩空气再次进入至预冷器壳体内环绕于预冷管道的外侧，实现回温处理。
其中冷媒经冷媒压缩机压缩后成为高压高温的气体，冷媒先经冷凝器散热后，冷凝液化，并通过干燥过滤器以除去冷媒管路中的水分及杂质，然后高压液体冷媒经热力膨胀阀节流后形成低压低温液体进入蒸发器的换热管道中，吸收压缩空气的热量，经吸热气化成低压低温的气态冷媒，最后经气液分离器回流至压缩机，完成制冷循环。
所述的制冷系统405包括冷媒压缩机51、冷凝器52、干燥过滤器53、热力膨胀阀54及气液分离器55，所述的冷媒压缩机51、冷凝器52、干燥过滤器53、热力膨胀阀54、蒸发器的换热管道32及气液分离器55依次串联。
在本发明具体实施例中，第（4）步中，具体步骤如下：将第（3）步处理后的压缩气体经过进气口进入活性炭精密滤芯实现对压缩空气进行净化处理，依次穿过三层活性碳纤维层对压缩空气中的油、固体颗粒及水分实现最后处理。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、经过压缩空气净化系统处理后的压缩空气可以实现压缩空气含尘粒径小于0.001μm，含油量小于0.002ppm，水分含量达到压力露点1-2.9℃(含水蒸汽值0.59g/m3 )，除水率达到93%，完全符合医学领域、制药领域及食品领域等方面对压缩空气的要求，消除了医学领域、制药领域及食品领域等方面的安全隐患，保证了对患者及饮用者的生命安全。
2、本压缩空气质量净化系统的除油器实现了除油处理的同时，又实现了对压缩气体的固定粒子及水份的初步过滤，将压缩空气中直径大于0.1μm的固体颗粒实现了过滤，并去水处理；冷干机有效的对压缩空气干燥处理，采用对压缩空气的三次冷却处理，有效的将压缩空气中的水蒸气液化，大大提高了压缩空气中的干燥效果，在未增加成本的情况下，由采用预冷器的结构，利用位于预冷器的预冷管道内的高温待处理的压缩空气对处理后的压缩空气进行回升少许温度处理，也对高温待处理的压缩空气起到了冷却处理，可避免预冷管道外壁生锈的情况发生，提高了能源的利用率；经干燥后的气体经过活性炭精密滤芯，通过六层的过滤，大大提高了压缩空气的过滤效果，从而保证过了压缩空气含尘粒径小于0.001μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压缩空气质量净化系统，其特征在于：包括空压机、气罐、除油器、冷干机及精密过滤器组件，所述的空压机、气罐、除油器、冷干机及精密过滤器组件由气体流通方向依次连接；
所述的除油器包括相互连接的上壳体及下壳体，上壳体内部设置有精密过滤组件，下壳体内部设置有初步过滤组件，初步过滤组件的过滤通道与精密过滤组件的过滤通道沿气体流通方向相通布置，该初步过滤组件的外壁上设置有螺旋分离器，该螺旋分离器与下壳体内壁之间间隔设置，上壳体的顶部设置有与精密过滤组件的过滤通道的气体出口，下壳体的侧部设置有与螺旋分离器对应设置的气体入口；
所述的冷干机包括前置冷却器、预冷器、蒸发器及气水分离器，所述的前置冷却器包括冷却壳体及位于冷却壳体内的冷却管道，冷却壳体上设置有与冷却管道相通的待处理压缩空气入口及空气出口；所述的预冷器包括预冷壳体及预冷管道，预冷壳体上设置有与预冷管道相通的预冷进口及预冷出口，所述的空气出口与预冷进口连接，所述的预冷壳体上设置有已处理压缩空气出口及气体入口；所述的蒸发器包括换热壳体及换热管道，换热壳体上设置有换热进口及换热出口，所述的预冷出口与换热进口连接，换热出口与气水分离器的气体进口连接，气水分离器的气体出口与气体入口连接；所述的换热管道连接有制冷系统；
所述的精密过滤器组件包括两个依次串联的精密过滤器，该精密过滤器包括壳体，壳体内部设置有将壳体隔断成进气腔体及出气腔体的隔板，所述的壳体上设置有与进气腔体相通的进气口及与出气腔体相通的出气口，所述的出气腔体内设置有活性炭精密滤芯，该活性炭精密滤芯固定于隔板上，且隔板上设置有联通进气腔体与活性炭精密滤芯的入气口；
所述的螺旋分离器为呈螺旋状本体，该螺旋状本体套设于初步过滤组件的外壁，该螺旋状本体的端部由初步过滤组件向下壳体方向逐渐翘起。
2.根据权利要求1所述的压缩空气质量净化系统，其特征在于：所述的制冷系统包括冷媒压缩机、冷凝器、干燥过滤器、热力膨胀阀及气液分离器，所述的冷媒压缩机、冷凝器、干燥过滤器、热力膨胀阀、蒸发器的换热管道及气液分离器依次串联。
3.根据权利要求1所述的压缩空气质量净化系统，其特征在于：所述的活性炭精密滤芯由内向外依次包括第一活性碳纤维层、第二活性碳纤维层及第三活性碳纤维层，所述的第一活性碳纤维层的孔径为0.004μm，第二活性碳纤维层的孔径为0.025μm，第三活性碳纤维层的孔径为0.001μm。
4.根据权利要求1所述的压缩空气质量净化系统，其特征在于：所述的初步过滤组件为初步过滤层，该初步过滤层由纤维滤材折叠而成，精密过滤组件包括滤芯本体，该滤芯本体内部由气体流动方向依次包括设置有第一过滤层、第二过滤层及第三过滤层，第一过滤层的孔径、第二过滤层的孔径及第三过滤层的孔径由气体流动方向依次减小，第三层过滤层的孔径为0.1μm。
5.根据权利要求1或4所述的压缩空气质量净化系统，其特征在于：所述壳体的底部设置有依次连接的球阀及自动排水器，该球阀连接于壳体最低点。
6.一种如权利要求1至5任意一项所述的压缩空气质量净化系统的净化方法，其特征在于：
(1)压缩机工作生产出待处理压缩气体，进而注入气罐储存；
(2)气罐内的待处理压缩气体经过除油器过滤处理：待处理压缩气体先经螺旋分离器将待处理压缩气体中的固定粒子、水份及油在离心作用下被析出并沿下壳体内壁向下沉积在底部，除油处理后的待处理压缩气体再经过初步过滤组件及精密过滤组件过滤后，将待处理压缩气体中的固定粒子、水份实现第一步过滤；
(3)干燥处理：将第(2)步处理后的待处理压缩气体注入冷干机的入口内，实现干燥处理。
(4)将第(3)步处理后待处理压缩气体经过精密过滤器组件精密处理，得到医学及食品级用的压缩气体。
7.根据权利要求6所述的压缩空气质量净化系统的净化方法，其特征在于：第(3)步中，具体步骤如下：将第(2)步处理后的压缩气体通过冷却壳体的待处理压缩空气入口进入冷却器的冷却管道内进行初次冷却处理；而后进入预冷器的预冷管道内进行二次冷却处理；最后进入蒸发器的管热壳体内实现第三次冷却处理，经过三次冷却处理后的压缩空气进入气水分离器实现了将压缩空气中的水分实现分离，干燥处理后的压缩空气再次进入至预冷器壳体内环绕于预冷管道的外侧，实现回温处理。
8.根据权利要求7所述的压缩空气质量净化系统的净化方法，其特征在于：第(4)步中，具体步骤如下：将第(3)步处理后的压缩气体经过进气口进入活性炭精密滤芯实现对压缩空气进行净化处理，依次穿过三层活性碳纤维层对压缩空气中的油、固体颗粒及水分实现最后处理。
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