CN109364704A - 一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，包括压缩空气供气单元以及与压缩空气供气单元相连的干燥单元，该干燥单元包括一对并列设置并分别与压缩空气供气单元相连通的干燥塔以及与两干燥塔相连通的蒸汽加热再生机构，该蒸汽加热再生机构上设有市政蒸汽输入管及换热站蒸汽输出管。与现有技术相比，本发明将市政蒸汽作为干燥剂的再生热源，且利用后的蒸汽压力及温度又能满足换热站的需求，因而实现了能源的梯级利用，减少了市政蒸汽直接减压供换热站使用所带来的能源损失，提高了市政蒸汽的利用率。

Description

一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统
技术领域
本发明属于压缩空气供气技术领域，涉及一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统。
背景技术
厂区中的压缩空气供气系统中，为了保证压缩空气的供气压力，并对一定量的压缩空气进行储存以起到缓冲作用，通常会在供气系统中设置储气罐，用于储存经空压机加压后的压缩空气，并根据需要为末端用气设备供给压缩空气。然而，由于厂区空压机送入储气罐中的压缩空气的湿度较大，为了保证末端用气设备的正常使用，通常需要在储气罐与末端用气设备之间增加干燥机，利用干燥机中的干燥剂吸附压缩空气中的水蒸气，实现除湿。吸附水蒸气后的饱和干燥剂往往需要经过再生后循环使用。
目前，对饱和干燥剂进行再生的方法主要是将高温空气通入干燥机中，将干燥剂加热的同时吸收干燥剂中的水分，最终高温空气随同水分一同被排入室外，实现干燥剂的再生。然而，现有的高温空气通常采用电加热常温气体的方式，消耗了大量的电能，生产成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，该系统包括压缩空气供气单元以及与压缩空气供气单元相连的干燥单元，该干燥单元包括一对并列设置并分别与压缩空气供气单元相连通的干燥塔以及与两干燥塔相连通的蒸汽加热再生机构，该蒸汽加热再生机构上设有市政蒸汽输入管及换热站蒸汽输出管。压缩空气供气单元中的湿空气进入干燥塔中进行干燥，之后根据实际用气需要送入末端用气设备中。其中一个干燥塔在进行湿空气的吸附干燥时，另一个干燥塔与蒸汽加热再生机构连通以进行干燥剂的脱水再生循环使用，两个干燥塔交替工作。蒸汽加热再生机构利用8～10bar、170℃以上的市政蒸汽作为热源，对蒸汽加热再生机构中的空气加热至170～180℃，之后市政蒸汽压力降为4～6bar，输送至换热站分气缸中为换热站供气，实现梯级利用。
进一步地，所述的压缩空气供气单元包括多个并列设置的空压机以及设置在空压机与干燥单元之间的储气罐。空压机将压缩空气送入至储气罐中，之后根据实际用气需要由储气罐进行统一供气。
其中，空压机能够吸入经过滤的空气，并通过离心叶轮对空气分别进行三级离心压缩，通过逐级压缩提高压缩空气压力。空压机内的冷却器为翅片式冷却器，通过热交换，将一、二级压缩机压缩的压缩空气进行对应的一、二级冷却，三级冷却器冷却三级离心压缩的高温压缩空气。
进一步地，所述的压缩空气供气单元还包括设置在干燥塔一端与储气罐之间的湿空气输入管以及设置在干燥塔另一端的干空气输出管。储气罐内的湿空气经湿空气输入管进入干燥塔中进行干燥，成为干空气，之后经干空气输出管送入末端用气设备中。
进一步地，所述的干燥单元包括依次串联连接的空气过滤器、鼓风机及蒸汽加热器，该蒸汽加热器分别与市政蒸汽输入管、换热站蒸汽输出管相连通。鼓风机将经过空气过滤器过滤后的室内空气送入蒸汽加热器中，与市政蒸汽进行换热升温，加热后的高温空气进入需要再生的干燥塔中对相应的饱和干燥剂进行脱水再生。蒸汽加热器优选为管壳式热交换器。
进一步地，所述的干燥单元还包括空气排气管，所述的干燥塔的一端与蒸汽加热器相连通，另一端与空气排气管相连通。对干燥剂进行脱水再生后的高温空气携带水分一同经空气排气管被排入室外。
进一步地，所述的干燥单元还包括与蒸汽加热器并联设置的电加热器，该电加热器的一端与鼓风机相连通，另一端与干燥塔相连通。当市政蒸汽压力及温度产生波动而无法达到干燥剂的再生要求时，利用电加热器进行空气的加热，得到用于对干燥剂进行再生的高温空气。
作为优选的技术方案，所述的市政蒸汽输入管上设有温度传感器及压力传感器，以监测市政蒸汽的温度及压力。
作为优选的技术方案，所述的蒸汽加热器与鼓风机之间设有蒸汽管路，该蒸汽管路上设有蒸汽管路气动阀；所述的电加热器与鼓风机之间设有电加热器管路，该电加热器管路上设有电加热器管路气动阀。通过相应的气动阀，实现不同加热方式的切换。
进一步地，所述的干燥塔与湿空气输入管之间设有湿空气进气支管，所述的干燥塔与干空气输出管之间设有干空气出气支管。每个干燥塔通过相应的湿空气进气支管与湿空气输入管相连通，并通过相应的干空气出气支管与干空气输出管相连通。
进一步地，所述的湿空气进气支管上设有湿空气进气支管气动阀，所述的干空气出气支管上设有干空气出气支管单向阀。通过相应的气动阀调节两干燥塔支路的通断，以实现两干燥塔的交替工作。
进一步地，所述的蒸汽加热器上设有凝结水排放管。蒸汽中的凝结水经凝结水排放管排排出。
本发明在进行干燥剂的再生时，设置在市政蒸汽输入管上的温度传感器及压力传感器监测市政蒸汽的温度及压力，当蒸汽压力大于7bar，温度高于170℃，控制蒸汽管路气动阀打开，并关闭电加热器管路气动阀；鼓风机入口吸入室内常温空气，通过鼓风压力将空气送入蒸汽加热器中，同时8～10bar的市政蒸汽作为干燥剂再生热源，将空气加热至170℃以上，成为高温气体，之后高温气体进入干燥塔中，将干燥剂加热的同时吸收干燥剂中的水分，高温空气随同水分一同排入室外，实现干燥剂的再生。利用后的市政蒸汽输送至换热站分气缸继续被梯级利用。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)将市政蒸汽作为干燥剂的再生热源，因市政蒸汽压力达到了8～10bar，而换热站实际稳定运行所需要的蒸汽压力为4～6bar，所以一般情况下换热站每次使用市政蒸汽前均需要对市政蒸汽进行减压，而干燥剂再生所需的蒸汽压力刚好为市政供应压力，且利用后的蒸汽压力及温度又能满足换热站的需求，因而实现了能源的梯级利用，减少了市政蒸汽直接减压供换热站使用所带来的能源损失，提高了市政蒸汽的利用率；
2)通过设置温度传感器、压力传感器、气动阀等控制元件，实现两干燥塔及两种空气加热方式的自动切换，保证设备的稳定运行；
3)蒸汽加热器与电加热器并联设置，在市政蒸汽状况不佳时可利用电加热器进行辅助加热，保证设备的正常运行。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中干燥单元的结构示意图
图中标记说明：
1—干燥塔、2—市政蒸汽输入管、3—换热站蒸汽输出管、4—空压机、5—储气罐、6—湿空气输入管、7—干空气输出管、8—空气过滤器、9—鼓风机、10—蒸汽加热器、11—空气排气管、12—电加热器、13—湿空气进气支管、14—干空气出气支管、15—湿空气进气支管气动阀、16—干空气出气支管单向阀、17—凝结水排放管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1所示的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，包括压缩空气供气单元以及与压缩空气供气单元相连的干燥单元，如图2所示，该干燥单元包括一对并列设置并分别与压缩空气供气单元相连通的干燥塔1以及与两干燥塔1相连通的蒸汽加热再生机构，该蒸汽加热再生机构上设有市政蒸汽输入管2及换热站蒸汽输出管3。
其中，压缩空气供气单元包括多个并列设置的空压机4以及设置在空压机4与干燥单元之间的储气罐5。压缩空气供气单元还包括设置在干燥塔1一端与储气罐5之间的湿空气输入管6以及设置在干燥塔1另一端的干空气输出管7。
干燥单元包括依次串联连接的空气过滤器8、鼓风机9及蒸汽加热器10，该蒸汽加热器10分别与市政蒸汽输入管2、换热站蒸汽输出管3相连通。干燥单元还包括空气排气管11，干燥塔1的一端与蒸汽加热器10相连通，另一端与空气排气管11相连通。干燥单元还包括与蒸汽加热器10并联设置的电加热器12，该电加热器12的一端与鼓风机9相连通，另一端与干燥塔1相连通。
干燥塔1与湿空气输入管6之间设有湿空气进气支管13，干燥塔1与干空气输出管7之间设有干空气出气支管14。湿空气进气支管13上设有湿空气进气支管气动阀15，干空气出气支管14上设有干空气出气支管单向阀16。蒸汽加热器10上设有凝结水排放管17。
在进行干燥剂的再生时，设置在市政蒸汽输入管2上的温度传感器及压力传感器监测市政蒸汽的温度及压力，当蒸汽压力大于7bar，温度高于170℃，控制蒸汽管路气动阀打开，并关闭电加热器管路气动阀；鼓风机9入口吸入室内常温空气，通过鼓风压力将空气送入蒸汽加热器10中，同时8～10bar的市政蒸汽作为干燥剂再生热源，将空气加热至170℃以上，成为高温气体，之后高温气体进入干燥塔1中，将干燥剂加热的同时吸收干燥剂中的水分，高温空气随同水分一同排入室外，实现干燥剂的再生。利用后的市政蒸汽输送至换热站分气缸继续被梯级利用。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，该系统包括压缩空气供气单元以及与压缩空气供气单元相连的干燥单元，该干燥单元包括一对并列设置并分别与压缩空气供气单元相连通的干燥塔(1)以及与两干燥塔(1)相连通的蒸汽加热再生机构，该蒸汽加热再生机构上设有市政蒸汽输入管(2)及换热站蒸汽输出管(3)。
2.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的压缩空气供气单元包括多个并列设置的空压机(4)以及设置在空压机(4)与干燥单元之间的储气罐(5)。
3.根据权利要求2所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的压缩空气供气单元还包括设置在干燥塔(1)一端与储气罐(5)之间的湿空气输入管(6)以及设置在干燥塔(1)另一端的干空气输出管(7)。
4.根据权利要求3所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的干燥单元包括依次串联连接的空气过滤器(8)、鼓风机(9)及蒸汽加热器(10)，该蒸汽加热器(10)分别与市政蒸汽输入管(2)、换热站蒸汽输出管(3)相连通。
5.根据权利要求4所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的干燥单元还包括空气排气管(11)，所述的干燥塔(1)的一端与蒸汽加热器(10)相连通，另一端与空气排气管(11)相连通。
6.根据权利要求4所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的干燥单元还包括与蒸汽加热器(10)并联设置的电加热器(12)，该电加热器(12)的一端与鼓风机(9)相连通，另一端与干燥塔(1)相连通。
7.根据权利要求4所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的干燥塔(1)与湿空气输入管(6)之间设有湿空气进气支管(13)，所述的干燥塔(1)与干空气输出管(7)之间设有干空气出气支管(14)。
8.根据权利要求7所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的湿空气进气支管(13)上设有湿空气进气支管气动阀(15)，所述的干空气出气支管(14)上设有干空气出气支管单向阀(16)。
9.根据权利要求4所述的一种基于蒸汽加热再生的压缩空气供气系统，其特征在于，所述的蒸汽加热器(10)上设有凝结水排放管(17)。
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