CN109381975A - 一种压缩空气站房的自动化节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩空气站房的自动化节能控制系统，该装置包括并联设置的第一吸收容器和第二吸收容器。第一吸收容器和第二吸收容器的第一端部均与进气管路连通，第二端部均与出气管路连通。进气管路上设有文丘里装置，且该文丘里装置通过第一支路分别与第一吸收容器和第二吸收容器的第一端部连通。所述进气管路在气体流经文丘里装置之前分出第二支路，该第二支路用于连通进气管路与第一吸收容器和第二吸收容器的第二端部。本发明一方面通过文丘里装置产生的文丘里效应实现再生尾气的系统内循环，另一方面充分利用了待干燥压缩空气携带的压缩热再生吸附剂，从而大大降低了系统的能耗。

Description

一种压缩空气站房的自动化节能控制系统

技术领域

本发明涉及气体处理的技术领域，尤其涉及一种压缩空气站房的自动化节能控制系统。

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；冷却过程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。

为了实现对压缩机压缩热的利用，目前市场上出现压缩热(余热)再生吸附式干燥器，这类干燥器都是采用原料压缩空气携带的压缩热(余热)加热再生吸附剂，虽然能够实现对压缩热的充分利用，但仍存在以下问题：

1)再生过程中由再生塔排出的压缩空气常常被直接排放至大气，不仅存在噪音污染，而且带来压缩空气和能量的损耗。

2)需要使用增压泵、鼓风机等耗能设备来克服再生过程中再生气体的压力损耗，从而大大增加了整个系统的能耗。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种压缩空气站房的自动化节能控制系统，通过文丘里装置实现再生尾气的系统内循环，无需任何外力助推，大大降低了系统的能耗。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种节能型压缩热再生气体干燥装置，具体技术方案如下：

一种节能型压缩热再生气体干燥装置，包括第一吸收容器、第二吸收容器、进气管路和出气管路，所述第一吸收容器和第二吸收容器并联设置，所述第一吸收容器和第二吸收容器的第一端部均与所述进气管路连通，所述第一吸收容器和第二吸收容器的第二端部均与所述出气管路连通，

所述进气管路上设有文丘里装置，且所述文丘里装置通过第一支路分别与所述第一吸收容器和第二吸收容器的第一端部连通，

所述进气管路在气体流经所述文丘里装置之前分出第二支路，所述第二支路使得所述进气管路与所述第一吸收容器和第二吸收容器的第二端部分别连通。

进一步地，所述第二支路上设有加热装置，所述加热装置用于加热流经第二支路的气流。

进一步地，所述第一吸收容器和第二吸收容器的第一端部与所述进气管路通过第一分配管系连通，所述第一吸收容器和第二吸收容器的第二端部与所述出气管路通过第二分配管系连通，

所述第一支路的一端与所述文丘里装置连通，其另一端连接至所述再生尾气管路，

所述第二支路的一端与所述进气管路连接，其另一端连接至所述再生气管路。

进一步地，所述再生尾气管路的两端分别设有第一阀门和第二阀门，所述第一支路与所述再生尾气管路的连接点设置在所述第一阀门和第二阀门之间，所述进气分配管路的两端分别设有第三阀门和第四阀门，所述进气管路与所述进气分配管路的连接点设置在所述第三阀门和第四阀门之间。

进一步地，所述进气管路在文丘里装置与第一冷却器间分出第三支路，所述第三支路使得所述进气管路与所述第一吸收容器和第二吸收容器的第二端部连通。

进一步地，所述第一支路上设有第二冷却器，所述第二冷却器用于冷却流经所述第一支路的气流。

进一步地，所述加热装置是板翅式换热器、管翅式换热器或管壳式换热器中的一种或几种。

本发明另一方面还提供一种基于上述任意一项所述的节能型压缩热再生气体干燥装置的气体干燥工艺，所述工艺包括以下步骤：

步骤1)：由第二支路引出部分待干燥的压缩空气作为再生气，该再生气流经进行再生的吸附剂，利用待干燥的压缩空气的余热对进行再生的吸附剂加热；

步骤2)：流出的再生尾气流经第一支路并通过文丘里效应混合于进气管路中的待干燥的压缩空气，由再生尾气和待干燥的压缩空气构成的混合气流再流经吸收的吸附剂，混合气流经吸附剂吸收水分被干燥后，成为成品气排出；

步骤3)：由第二支路引出部分待干燥的压缩空气作为再生气，该再生气经加热后再流经进行再生的吸附剂，利用加热的待干燥的压缩空气对进行再生的吸附剂再一次加热，流出的再生尾气进行步骤2)中的处理。

本发明的一种压缩空气站房的自动化节能控制系统，具有如下有益效果：

1、本发明在进气管路上设置文丘里装置，并通过第一支路将再生尾气连通至文丘里装置，利用文丘里效应使得由低压的含湿再生尾气能够混合于高压的待干燥的压缩空气的主流中，混合后的混合气体流经吸收的吸附剂进行干燥，得到成品干燥后的压缩空气。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、本发明通过文丘里装置的文丘里效应使得含湿的再生尾气与待干燥的压缩空气混合，混合后的气流再流经吸收的吸附剂，从而避免了将含湿气体直接排放至大气，实现零排放，环境有好且能降低能耗。

3、本发明的文丘里装置还可以达到控制再生过程中气体流量的效果，使得进入进行再生的吸附剂的再生气流量稳定，大大简化了气体干燥系统的管路以及阀门的设置。

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。

图1是本发明一实施例提供的节能型压缩热再生气体干燥装置的流程示意图；

图2是本发明另一实施例提供的节能型压缩热再生气体干燥装置的流程示意图；

图中：10–第一吸收容器，20-第二吸收容器，30-文丘里装置，40-加热装置，50-第一冷却器，60-第二冷却器，101、201-第一端部，102、202-第二端部，1-进气管路，2-出气管路，3-第一支路，4-第二支路，5-再生尾气管路，6-进气分配管路，7-再生气管路，8-出气分配管路，9-第三支路，k1～k11-阀门

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

所述进气管路1在文丘里装置30与第一冷却器50间分出第三支路9，所述第三支路9使得所述进气管路1与所述第一吸收容器10和第二吸收容器20的第二端部102、202连通；所述第一支路3上设有第二冷却器60，所述第二冷却器60用于冷却流经所述第一支路3的气流，如图2所示。如此，在对再生的吸附剂进行冷吹的过程中，可以采用经过冷却的待干燥的压缩空气进行初步的冷吹，有利于减少对干燥后的成品压缩空气的消耗。第二冷却器60的设置可以最大程度的减小该第一支路3中含湿再生尾气混入待干燥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。

可以理解的，为了避免闭路循环中水分的周而复始，加重进行吸收的吸附剂的负荷，可以在混合气流进入吸收的吸附剂前设置分水器，从而将第二冷却器60冷凝下的水及时除去。

实施例2

本实施例提供一种节能型压缩热再生气体干燥工艺，该工艺利用上述实施例1和实施例2中任意一种节能型压缩热再生气体干燥装置实现。

该节能型压缩热再生气体干燥工艺包括吸收和再生两大环节，即一个吸收容器的吸附剂进行吸附操作而另一个吸收容器进行再生操作，由于吸附剂自身特性，使得两者循环使用，所以可以实现对气体的不间歇处理。需要说明的是，本发明中的再生操作包含吸收剂的再生过程以及再生完成后的等待过程，因此，当处于吸收操作的吸收容器处于吸收操作时，处于再生操作的吸收容器可以处于再生过程或是处于再生完成后的等待过程。

所述节能型压缩热再生气体干燥工艺包括以下步骤：

步骤1)：由第二支路4引出部分待干燥的压缩空气作为再生气，该再生气流经进行再生的吸附剂，利用待干燥的压缩空气的余热对进行再生的吸附剂加热。

步骤2)：流出的再生尾气流经第一支路3并通过文丘里效应混合于进气管路中的待干燥的压缩空气，由再生尾气和待干燥的压缩空气构成的混合气流再流经吸收的吸附剂，混合气流经吸附剂吸收水分被干燥后，成为成品气排出。

步骤3)：由第二支路4引出部分待干燥的压缩空气作为再生气，该再生气经加热后再流经进行再生的吸附剂，利用加热的待干燥的压缩空气对进行再生的吸附剂再一次加热，流出的再生尾气进行步骤2)中的处理。

为了对该工艺进行详细的说明，下面以图1和图2中左边的第一吸收容器10处于吸收操作，右边的第二吸收容器20处于再生操作为例，说明本发明的压缩空气干燥工艺。上述完成后切换第一吸收容器10和第二吸收容器20内吸附剂的使用状态，即使得左边的第一吸收容器10处于再生操作，右边的第二吸收容器20处于吸收操作。

1)两阶段加热再生

1.1)完全压缩热加热再生阶段：该阶段阀门k1、阀门k3、阀门k5、阀门k8、阀门k9、阀门k10开启，阀门k2、阀门k4、阀门k6、阀门k7关闭，具体流程如下：

待干燥的压缩空气进入进气管路1，并由第二支路4分出一待干燥的压缩空气分流作为再生第二吸收容器20内吸附剂的再生气，此时第二支路4上设置的加热装置40处于停止工作状态，即该阶段加热装置40不会对流经第二支路4的气流进行加热，从而此阶段完全利用了待干燥的压缩空气自身携带的压缩热加热第二吸收容器20内的吸附剂。

第二支路4中分流出的待干燥的压缩空气作为再生气依次经过阀门k10、阀门k5后从第二吸收容器20的上端部进入第二吸收容器20内，对其内的进行再生的吸附剂加热，使得吸附剂中吸附的水分释放到进入的再生气流中。

处理后的再生气成为再生尾气由第二吸收容器20的下端部排出进入第一支路3内。再生尾气依次经过阀门k1、阀门k9和第二冷却器60后，从文丘里装置30的喉管部，借助进气管路1中待干燥的压缩空气主流流经文丘里装置30产生的文丘里效应混合于进气管路1中待干燥的压缩空气主流中。

由再生尾气和待干燥的压缩空气构成的混合气流再经过阀门k3从第一吸收容器10的下端部进入第一吸收容器10内，经第一吸收容器10内的吸附剂吸附干燥处理后的成品干燥气从第一吸收容器10的上端部排出，再经过阀门k8排入出气管路2中。

1.2)部分压缩热加热再生阶段

该阶段的阀门开闭状况与步骤1.1一致。

由第二支路4从进气管路1分出一待干燥的压缩空气分流作为再生第二吸收容器20内吸附剂的再生气，此时第二支路4上设置的加热装置40处于工作状态，即该阶段通过加热装置40对流经第二支路4的气流进行加热，使得再生气的温度升高，有利于进一步脱除第二吸收容器20内的吸附剂中的水分，达到深度再生的效果。加热后的再生气的温度可以达到180℃，在待干燥的压缩空气自身携带的压缩热的基础上使得其温度升高，不但可以达到深度再生的效果，而且加热再生气不会耗费太多电能或是其他外界能量。

第二支路4中分流出的待干燥的压缩空气作为再生气依次经过阀门k10、阀门k5后从第二吸收容器20的上端部进入第二吸收容器20内，对其内的进行再生的吸附剂加热，使得吸附剂中吸附的水分释放到进入的再生气流中。

处理后的再生气成为再生尾气由第二吸收容器20的下端部排出进入第一支路3内。再生尾气依次经过阀门k1、阀门k9和第二冷却器60后，从文丘里装置30的喉管部，借助进气管路1中待干燥的压缩空气主流流经文丘里装置30产生的文丘里效应混合于进气管路1中待干燥的压缩空气主流中。

由再生尾气和待干燥的压缩空气构成的混合气流再经过阀门k3从第一吸收容器10的下端部进入第一吸收容器10内，经第一吸收容器10内的吸附剂吸附干燥处理后的成品干燥气从第一吸收容器10的上端部排出，再经过阀门k8排入出气管路2中。

第二吸收容器20加热再生完成后，需要对其中的吸附剂进行冷吹，冷吹可以直接采用干燥后的成品气，但是这样会造成干燥后的成品气的大量浪费，本实施例优选的，在两阶段压缩热加热再生后采用两阶段冷吹，即所述步骤3)之后进行步骤4)和步骤5)：

步骤4)：由第三支路9引出部分冷却后的待干燥的压缩空气作为冷吹气，该冷吹气流经进行再生的吸附剂，对再生的吸附剂进行冷吹，流出的再生尾气进行步骤2)中的处理；

步骤5)：引出步骤2)生成的部分成品气，使之流经进行再生的吸附剂，对再生的吸附剂再一次冷吹，流出的再生尾气进行步骤2)中的处理。

步骤5)完成后，切换吸附剂的工作状态，使得处于再生操作的吸收容器处于吸附操作状态，处于吸附操作的吸收容器处于再生操作状态。

具体如下：

2)两阶段冷吹

2.1)待干燥的压缩空气冷却阶段：该阶段阀门k1、阀门k3、阀门k5、阀门k8、阀门k9、阀门k11开启，阀门k2、阀门k4、阀门k6、阀门k7、阀门k10关闭，具体流程如下：

待干燥的压缩空气进入进气管路1，通过第一冷却器50移除流经的压缩空气中携带的压缩热，使之冷却后，从第一冷却器50后分出一降温后的待干燥的压缩空气分流作为冷吹第二吸收容器20内吸附剂的冷吹气。该冷吹气依次经过阀门k11、阀门k5后从第二吸收容器20的上端部进入第二吸收容器20内，对其内的吸附剂进行冷吹降温。

处理后的冷吹气成为再生尾气由第二吸收容器20的下端部排出进入第一支路3内。再生尾气依次经过阀门k1、阀门k9和第二冷却器60后，从文丘里装置30的喉管部，借助进气管路1中待干燥的压缩空气主流流经文丘里装置30产生的文丘里效应混合于进气管路1中待干燥的压缩空气主流中。

由再生尾气和待干燥的压缩空气构成的混合气流再经过阀门k3从第一吸收容器10的下端部进入第一吸收容器10内，经第一吸收容器10内的吸附剂吸附干燥处理后的成品干燥气从第一吸收容器10的上端部排出，再经过阀门k8排入出气管路2中。

2.2)成品气冷却阶段：该阶段阀门k1、阀门k3、阀门k7、阀门k8、阀门k9开启，阀门k2、阀门k4、阀门k6、阀门k5、阀门k10、阀门k11关闭，具体流程如下：

干燥后的成品气经阀门k7分出部分成品气作为冷吹气，从第二吸收容器20的上端部进入第二吸收容器20内，对其内的吸附剂进行进一步的冷吹降温。

处理后的冷吹气成为再生尾气由第二吸收容器20的下端部排出进入第一支路3内。再生尾气依次经过阀门k1、阀门k9和第二冷却器60后，从文丘里装置30的喉管部，借助进气管路1中待干燥的压缩空气主流流经文丘里装置30产生的文丘里效应混合于进气管路1中待干燥的压缩空气主流中。

由再生尾气和待干燥的压缩空气构成的混合气流再经过阀门k3从第一吸收容器10的下端部进入第一吸收容器10内，经第一吸收容器10内的吸附剂吸附干燥处理后的成品干燥气从第一吸收容器10的上端部排出，再经过阀门k8排入出气管路2中。

成品气冷却阶段完成后，整个第二吸收容器20再生，第一吸收容器10吸附完成，切换第一吸收容器10和第二吸收容器20的操作状态，即使得第一吸收容器10处于再生的操作状态，第二吸收容器20处于吸收的操作状态，具体工作原理与前述相同。

本发明的一种压缩空气站房的自动化节能控制系统，具有如下有益效果：

1、本发明通过文丘里装置的文丘里效应使得含湿的再生尾气与待干燥的压缩空气混合，混合后的气流再流经吸收的吸附剂，从而避免了将含湿气体直接排放至大气，实现零排放，环境有好且能降低能耗。

2、本发明的文丘里装置还可以达到控制再生过程中气体流量的效果，使得进入进行再生的吸附剂的再生气流量稳定，大大简化了气体干燥系统的管路以及阀门的设置。

3、本发明的干燥工艺在吸附剂再生的过程中，经过两段加热再生，不但有效的利用了待干燥的压缩空气的余热，节约的能耗，而且提高了再生加热的温度，使得再生更加彻底，有利于提高成品干燥气体的品质。

4、本发明的干燥工艺在吸附剂再生的过程中，经过两段冷吹，第一阶段采用待干燥的压缩空气，第二阶段采用干燥的压缩空气，与现有技术中只采用干燥的压缩空气进行冷吹相比，本发明大大降低了干燥后的压缩空气的消耗。

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 (4)

1.一种压缩空气站房的自动化节能控制系统，其特征在于，包括第一吸收容器(10)、第二吸收容器(20)、进气管路(1)和出气管路(2)，所述第一吸收容器(10)和第二吸收容器(20)并联设置，所述第一吸收容器(10)和第二吸收容器(20)的第一端部(101、201)均与所述进气管路(1)连通，所述第一吸收容器(10)和第二吸收容器(20)的第二端部(102、202)均与所述出气管路(2)连通，

所述进气管路(1)上设有文丘里装置(30)，且所述文丘里装置(30)通过第一支路(3)分别与所述第一吸收容器(10)和第二吸收容器(20)的第一端部(101、201)连通，

所述进气管路(1)在气体流经所述文丘里装置(30)之前分出第二支路(4)，所述第二支路(4)使得所述进气管路(1)与所述第一吸收容器(10)和第二吸收容器(20)的第二端部(102、202)分别连通。

2.根据权利要求1所述的节能型压缩热再生气体干燥装置，其特征在于，

所述第一吸收容器(10)和第二吸收容器(20)的第一端部(101、201)与所述进气管路(1)通过第一分配管系连通，所述第一吸收容器(10)和第二吸收容器(20)的第二端部(102、202)与所述出气管路(2)通过第二分配管系连通，

所述第一分配管系包括并联设置的再生尾气管路(5)和进气分配管路(6)，所述第二分配管系包括并联设置的再生气管路(7)和出气分配管路(8)，

所述第一支路(3)的一端与所述文丘里装置(30)连通，其另一端连接至所述再生尾气管路(5)，

所述第二支路(4)的一端与所述进气管路(1)连接，其另一端连接至所述再生气管路(7)。

3.根据权利要求2所述的节能型压缩热再生气体干燥装置，其特征在于，

所述再生尾气管路(5)的两端分别设有第一阀门(k1)和第二阀门(k2)，所述第一支路(3)与所述再生尾气管路(5)的连接点设置在所述第一阀门(k1)和第二阀门(k2)之间，所述进气分配管路(6)的两端分别设有第三阀门(k3)和第四阀门(k4)，所述进气管路(1)与所述进气分配管路(6)的连接点设置在所述第三阀门(k3)和第四阀门(k4)之间。

4.根据权利要求1所述的节能型压缩热再生气体干燥装置，其特征在于，

所述进气管路(1)上设有第一冷却器(50)，所述第一冷却器(50)设置在所述第二支路(4)与所述文丘里装置(30)之间。