CN109578251A - 一种压缩机取气装置及方法 - Google Patents

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曹学刚
宋国天
莫玉馨
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    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
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    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes

Abstract

本发明属于气体压缩处理技术领域，具体涉及一种压缩机取气装置及方法。包括：气体总管，取气管，一端伸入到所述气体总管内部，另一端与压缩机相连通；优选的，还包括导流带，螺旋设置在所述取气管的外部，用于改变所述气体总管中含杂质气体的输送方向。含杂质气体在气体总管道内遇到导流带后，改变气流方向，由直线流动改为了螺旋流动，气体中的固体粉尘在离心力(或重力)的作用下被气体总管的内壁补集下来，并延气流方向，继续向前输送，而在取气段进口的位置，也就是管中心位置，形成洁净气体区，洁净气体区内的粉尘大大降低，分离效率在90％以上。

Description

一种压缩机取气装置及方法
技术领域
本发明属于气体压缩处理技术领域，具体涉及一种压缩机取气装置及方法。
背景技术
气体具有可压缩性，经压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的气体叫压缩气体。压缩气体是重要的动力源，是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防和科研等多种行业和部门。
在现有技术中，由于自然界的空气或生产中的工艺气体本身会含有一些颗粒物等杂质，在进行压缩工作时，必然有部分杂质混入到压缩气体中去，导致压缩机产生的压缩空气是不纯净的，同时粉尘或颗粒物等杂质会在管道上和压缩机的流程部件上结垢，造成系统和设备很快被堵塞，甚至整个装置停车。
为了克服压缩气体对生产过程中给产品品质和压缩机气动回路等带来的问题，现有技术的解决方案多为在管路上设置除尘装置，预先或压缩之后对气体进行除尘处理。例如，中国专利文献CN206715495U公开了一种压缩空气净化处理装置，包括空气压缩机、压缩空气储气罐、W型重力弯管以及两个油水分离器，通过在压缩空气储气罐和取气口之间增设W型重力弯管，并在W型重力弯管沿气路方向上的两个底部分别设置一级油水分离器和二级油水分离器，使混入压缩空气中的少量油粒等杂质由于重力的作用沿W型重力弯管滑落到油水分离器中，并通过一级油水分离器和二级油水分离器，达到完全去除混入的油粒等杂质的目的。
然而，上述改进型压缩空气处理装置存在的主要问题是：(1)设备投资增加，占地面积大；(2)增加系统阻力，压缩机的电耗增加；(3)设备需要定期维护，如油水分离器主要定期清理等，维护成本较高。
综上所述，在压缩机系统的研究开发中，如何克服现有技术中所存在的缺陷，提供一种结构简单、不增加系统阻力、维护方便，除尘效果好、满足后续工艺对压缩气体洁净度要求的压缩机取气装置是目前亟待解决的重要问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的结构复杂、占地面积大，增加系统阻力和电耗，维护不便等缺陷，从而提供一种压缩机取气装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种压缩机取气装置，包括：
气体总管，用于含杂质气体的输送；
取气管，一端伸入到所述气体总管内部，另一端与压缩机相连通；
其中，伸入到气体总管内部的一端为取气段，取气段的开口方向与所述气体总管中含杂质气体的输送方向相同，用于获取气体总管中的含杂质气体；另一端为出气段，用于为压缩机提供气体。
具体地，所述气体总管的一端进气端，另一端为出气端，未进入取气管的工艺气体可以用于洗涤、冷却或外送其它装置。
进一步地，所述压缩机取气装置还包括导流带，螺旋设置在所述取气管的外部，用于改变所述气体总管中含杂质气体的输送方向。
进一步地，所述取气管还包括弯管段，设置于所述所述取气段与出气段之间。
进一步地，所述取气段开口的位置与气体总管进气端之间的距离大于3倍所述气体总管的直径。
进一步地，所述取气段的开口端面向所述含杂质气体输送方向倾斜；
优选的，倾斜角度为15－75°。
进一步地，所述导流带的宽度为所述气体总管直径的0.05－0.4倍。
进一步地，所述取气管的直径为气体总管直径的(0.1－0.8)倍。
进一步地，所述导流带的缠绕圈数为1－10圈，间距为气体总管直径的(0.5－3)倍。
进一步地，所述出气段与压缩机相连通的一端伸出到所述气体总管的外部。
本发明还提供一种压缩机取气方法，利用上述压缩机取气装置进行取气，包括以下步骤：
在所述气体总管内通入含杂质气体，启动压缩机，所述含杂质气体流经取气管外部的通过取气段的开口进入到取气管内部，通过出气段，为压缩机提供气体，完成取气。
进一步地，所述气体总管中含杂质气体的流速为8－50米/秒。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的压缩机取气装置，包括：气体总管，用于含杂质气体的输送；取气管，一端伸入到所述气体总管内部，另一端与压缩机相连通；其中，伸入到气体总管内部的一端为取气段，取气段的开口方向与所述气体总管中含杂质气体的输送方向相同，用于获取气体总管中的含杂质气体；另一端为出气段，用于为压缩机提供气体。该装置适用于粉尘含量相对少的场合，含杂质气体在气体总管内的气速较高，粉尘在重力作用下与气体实现分离，达到预期效果，系统的阻力小于袋式除尘器和旋风分离器等单独的除尘装置，压力损失更小。
本发明提供的压缩机取气装置，优选的还包括导流带，螺旋设置在所述取气管的外部，用于改变所述气体总管中含杂质气体的输送方向。含杂质气体在气体总管道内遇到导流带后，改变气流方向，由直线流动改为了螺旋流动，并控制螺旋流动的流速在15－50m/s，气体中的固体粉尘在离心力的作用下被气体总管的内壁补集下来，并延气流方向，继续向前输送。而在取气段进口的位置，也就是管中心位置，形成洁净气体区，洁净气体区内的粉尘大大降低，分离效率在90％以上。
本发明提供的压缩机取气装置，所述取气管还包括弯管段，设置于所述所述取气段与出气段之间。所述弯管能够实现将气体就近引出气体总管，并起到固定取气管位置的作用。
本发明提供的压缩机取气装置，所述取气段开口的位置与气体总管进气端之间的距离大于3倍所述气体总管的直径，能够保证气体和固体在管道内分布相对均匀，再经过导流带，进行有效的旋流分离。所述取气段的开口端面与向所述含杂质气体输送方向倾斜，优选的，倾斜角度为15－75°，其目的是为了保证取气段开口处没有粉尘积累造成取气口堵塞。
本发明提供的压缩机取气装置，所述导流带的宽度为所述气体总管直径的0.05－0.4倍；导流带的缠绕圈数为1－10圈，间距为气体总管直径的(0.1－0.8)倍；所述取气管的直径为气体总管直径的(0.5－3)倍；以上参数的合理设置和优化，能够合理控制气体流速，既能保证保证分离效果，又不会增加工艺阻力，能耗不会大幅增加。
2.本发明提供的压缩机取气方法，在所述气体总管内通入含杂质气体，启动压缩机，所述含杂质气体流经取气管外部通过取气段上的开口进入到取气管内部，通过出气段，为压缩机提供气体，完成取气；优选的，所述气体总管中含杂质气体的流速为8－50米/秒，含杂质气体在气体总管道内遇到导流带后，改变气流方向，由直线流动改为了螺旋流动，气体中的固体粉尘在离心力的作用下被气体总管的内壁补集下来，并延气流方向，继续向前输送。而在取气段进口的位置，也就是管中心位置，形成洁净气体区，洁净气体区内的粉尘大大降低，分离效率在90％以上。控制气体的流速，是为了保证分离效果，气速太低，起不到好的分离效果，气速太高，会增加工艺气阻力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明的第一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明的第二种实施方式的结构示意图
图3为本发明的第三种实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
1－气体总管，2－取气管，3－出气段，4－取气段，5－导流带，6－弯管段，其中，箭头代表气体流动方向。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种压缩机取气装置，如图1所示包括，水平设置的气体总管1；取气管2，包括取气段4和出气段3，取气段4伸入到气体总管内部，取气段的开口方向与所述气体总管中含杂质气体的输送方向相同，所述取气段4的开口端面向所述含杂质气体输送方向倾斜，倾斜角度为45°，在取气段4的外部还螺旋设置有导流带5，缠绕圈数为五圈，出气段3伸出到气体总管1的外部，与压缩机抽气口通过管路相连。
在本实施例中，气体总管1的直径为1500毫米，取气段4开口的位置距气体总管1的进气端的距离为5000毫米，取气管的直径为500毫米，导流带的宽度为100毫米，间距为1000毫米。
具体的使用方法为：将含杂质气体以45米/秒的速度进入到气体总管中，含杂质气体在气体总管内流动，遇到导流带5后，改变气体流向，由直线流动改为了螺旋流动，螺旋流动的流速为35m/s，气体中的固体粉尘在离心力的作用下被气体总管1的内壁补集下来，并延气流方向，继续向前输送，在取气段开口的位置，也就是管中心位置，形成洁净气体区，洁净气体区内的粉尘大大降低，气体在压缩机抽气管的作用下进入到取气管2内，并通过出气段输送给压缩机，完成取气；未进入到取气管2中的气体延气体总管继续向前流动，去冷气风机作为结晶器的冷气。
实施例2
本实施例提供一种压缩机取气装置，如图2所示包括，水平设置的气体总管1；取气管2，包括依次连通的取气段4，弯管段6和出气段3，取气段4伸入到气体总管内部，取气段的开口方向与所述气体总管中含杂质气体的输送方向相同，所述取气段4的开口端面向所述含杂质气体输送方向倾斜，倾斜角度为45°出气段3伸出到气体总管1的外部，与压缩机抽气口通过管路相连。
在本实施例中，气体总管1的直径为1000毫米，取气段4开口的位置距气体总管1的进气端的距离为4000毫米，取气管的直径为800毫米。
具体的使用方法为：该装置适用于粉尘含量较少的的场合，将含杂质气体以30米/秒的速度进入到气体总管中，含杂质气体在气体总管内流动，气体中的固体粉尘在重力和惯性力的作用下被气体总管1的内壁补集下来，并延气流方向，继续向前输送，流动到取气段4开口位置的粉尘含量大大降低，气体在压缩机抽气管的作用下进入到取气管2内，并通过出气段输送给压缩机，完成取气；未进入到取气管2中的气体延气体总管继续向前流动，去洗涤塔，洗涤冷却后的工艺气。
实施例3
本实施例提供一种压缩机取气装置，如图3所示包括，水平设置的气体总管1；取气管2，包括依次连通设置的取气段4，弯管段6和出气段3，取气段4伸入到气体总管内部，取气段的开口方向与所述气体总管中含杂质气体的输送方向相同，所述取气段4的开口端面向所述含杂质气体输送方向倾斜，倾斜角度为45°，在取气段4的外部还螺旋设置有导流带5，缠绕圈数为四圈，出气段3伸出到气体总管1的外部，与压缩机抽气口通过管路相连。
在本实施例中，气体总管1的直径为800毫米，取气段4开口的位置距气体总管1的进气端的距离为2500毫米，取气管的直径为400毫米，导流带的宽度为50毫米，间距为400毫米。
具体的使用方法为：将含杂质气体以30米/秒的速度进入到气体总管中，含杂质气体在气体总管内流动，遇到导流带5后，改变气体流向，由直线流动改为了螺旋流动，螺旋流动的流速为20m/s，气体中的固体粉尘在离心力的作用下被气体总管1的内壁补集下来，并延气流方向，继续向前输送，在取气段开口的位置，也就是管中心位置，形成洁净气体区，洁净气体区内的粉尘大大降低，气体在压缩机抽气管的作用下进入到取气管2内，并通过出气段输送给压缩机，完成取气；未进入到取气管2中的气体延气体总管继续向前流动，去尾气处理装置进行进一步的处理。
应用实例：本工艺及装置在三聚氰胺生产中的应用
三聚氰胺生产装置中，三聚氰胺压缩机的载气来自捕集器，捕集器中出来的工艺气中含有大量未除去的三聚氰胺粉末，以及未完全结晶的三聚氰胺气体，用于本次实验的气体中固体含量为40mg/L，平均粒径为30微米，三聚氰胺固体首先会在输送管道上、压缩机进口等部位结壁，未完全的三聚氰胺气体也会继续在管道上、压缩机进口等部位结壁，现有采用洗涤塔、过滤器等方法，除去气体中的粉尘，存在系统阻力大，压缩机耗电高、设备投资大，设备运行周期段，设备检修工作量大等问题。
现采用本发明提供的取气装置进行取气，具体方法为：采用实施例1－3提供的取气装置，气体主管内气速取30m/s，导流带螺旋设置为4圈，气体总管为直管，含尘气体在管道内遇到螺旋带后，改变气流方向，由直线流动改为了螺旋流动，螺旋流动的流速为20m/s，气体中的固体粉尘在离心力的作用下被气体总管的内壁补集下来，并延气流方向，继续向前输送。而在取气段开口的位置，也就是管中心位置，形成洁净气体区，洁净气体区内的粉尘大大降低，不同粒径的粉尘的分离效率参见下表中实施例3的数据。经过旋流分离后的洁净气体，依次通过取气进口管、弯管以及取气出口管，被引制工艺气总管外部，然后只需通过管道可直接连接压缩机的进口。
参见图1，实施例1提供的具体实施方式，也可不设置弯管，具体结果见下表实施例1的数据。
对于气体含粉尘量相对少，颗粒较大的场合，可以取消导流带，如图2所示。因气体总管的气速很高，在30米/秒情况下，少量粉尘在惯性力的作用下，同样起到一定的分离作用，其效果参见下表实施例2的数据。
表1分离效果
颗粒大小 现有技术 实施例1 实施例2 实施例3
100(μm) 100％ 0％ 0％ 0％
50(μm) 100％ 0％ 0％ 0％
30(μm) 100％ 0％ 0％ 0％
20(μm) 100％ 0％ 3％ 0％
10(μm) 100％ 15％ 22％ 10％
5(μm) 100％ 30％ 41％ 14％
1(μm) 100％ 40.8％ 51.6％ 28％
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种压缩机取气装置，其特征在于，包括：
气体总管，用于含杂质气体的输送；
取气管，一端伸入到所述气体总管内部，另一端与压缩机相连通；
其中，伸入到气体总管内部的一端为取气段，取气段的开口方向与所述气体总管中含杂质气体的输送方向相同，用于获取气体总管中的含杂质气体；另一端为出气段，用于为压缩机提供气体。
2.根据权利要求1所述的压缩机取气装置，其特征在于，还包括导流带，螺旋设置在所述取气管的外部，用于改变所述气体总管中含杂质气体的输送方向。
3.根据权利要求1或2所述的压缩机取气装置，其特征在于，所述取气管还包括弯管段，设置于所述所述取气段与出气段之间。
4.根据权利要求1或2所述的压缩机取气装置，其特征在于，所述取气段开口的位置与气体总管进气端之间的距离大于3倍所述气体总管的直径。
5.根据权利要求1或2所述的压缩机取气装置，其特征在于，所述取气段的开口端面向所述含杂质气体输送方向倾斜；
优选的，倾斜角度为15－75°。
6.根据权利要求2所述的压缩机取气装置，其特征在于，所述导流带的宽度为所述气体总管直径的0.05－0.4倍。
7.根据权利要求1或2所述的压缩机取气装置，其特征在于，所述取气管的直径为气体总管直径的(0.1－0.8)倍。
8.根据权利要求2所述的压缩机取气装置，其特征在于，所述导流带的缠绕圈数为1－10圈，间距为气体总管直径的(0.5－3)倍。
9.根据权利要求1或2所述的压缩机取气装置，其特征在于，所述出气段与压缩机相连通的一端伸出到所述气体总管的外部。
10.一种压缩机取气方法，其特征在于，利用权利要求1－9任一项所述的压缩机取气装置进行，包括以下步骤：
在所述气体总管内通入含杂质气体，启动压缩机，所述含杂质气体流经取气管外部通过取气段上的开口进入到取气管内部，通过出气段，为压缩机提供气体，完成取气；
优选的，所述气体总管中含杂质气体的流速为8－50米/秒。
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