CN109603446A - 一种新型压缩空气脱水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型压缩空气脱水系统，它包括：经管道顺次连接的空气压缩机(1)、拉瓦尔喷管(2)、固定翼导流叶片(11)、气液分离器(3)，所述气液分离器(3)的排水口经管道与水箱(4)连接，气液分离器(3)的排气口还经管道与气体收集管(5)连接。本发明可以不受气温影响，在恶劣环境中正常运行，大大降低压缩空气中含水率的同时，还将能耗从kJ/kg级别降为J/kg级别，保障压缩空气的质量，进而保护设备仪表，使得系统能够长期稳定运行，同时本发明结构简单，可以节省检修维护的成本。
Description
技术领域
本发明涉及气力压缩空气脱水技术，可用于电厂、钢铁、石油化工等领域，特别是一种新型压缩空气脱水系统。
背景技术
目前，压缩空气脱水系统主要由空气压缩机、冷干机、吸附式干燥机、储气罐及管道阀门等组成，主要用于气力输灰、除尘器反吹扫、气动执行机构、仪表用气及管道吹堵等。冷干机是通过冷媒制冷技术，使压缩空气中的水蒸气凝结成液滴后排出，从而达到减少空气中含水量的目的。冷干机运行时，对环境温度较为敏感，一般在超过38℃和低于0℃时，就无法有效运转，当外部气温变化较大时，冷干机的水去除率会降低，压缩空气的含水率较大，导致用气设备主管道内部积水结冰、气压气量变化较大，用气得不到保证。另外，压缩空气脱水系统的冷干机大部分能耗在kJ/kg级别，能耗较大，并且冷干机有转动部件，需要人工频繁的检修和维护。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新型压缩空气脱水系统。它可以不受气温影响，在恶劣环境中正常运行，大大降低压缩空气中含水率的同时，还将能耗从kJ/kg级别降为J/kg级别，保障空气的质量，进而保护设备仪表，使得系统能够长期稳定运行，同时本发明结构简单，可以节省检修维护成本。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种新型压缩空气脱水系统，包括经管道顺次连接的空气压缩机、拉瓦尔喷管、固定翼导流叶片、气液分离器，所述气液分离器的排水口经管道与水箱连接，气液分离器的排气口经管道与气体收集管连接，用拉瓦尔喷管和固定翼导流叶片代替原有系统中的冷干机。
前述的新型压缩空气脱水系统中，气液分离器的排水口与水箱连接的管道上还设有一号分支管道，一号分支管道的另一端与拉瓦尔喷管连接，用于为拉瓦尔喷管供水。
前述的新型压缩空气脱水系统中，固定翼导流叶片包括中轴、套筒、叶片，中轴设于套筒中心，中轴与套筒之间设有若干个叶片，叶片围绕中轴呈放射状等间距分布。中轴设计成圆弧抛物线状，尾部是圆锥状，叶片呈圆弧抛物线状。
前述的新型压缩空气脱水系统中，包括二号分支管道、冷干机，所述空气压缩机与拉瓦尔喷管之间的连接管道上还设有二号分支管道，二号分支管道的另一端与原有系统中的冷干机连接，使得传统系统改造中，也可以通过简单调整配置本系统，适用性较强。
前述的新型压缩空气脱水系统中，包括防倒流开关阀、三号分支管道、储气罐、储气罐安全阀,气液分离器的入口处还设有防倒流开关阀，固定翼导流叶片和气液分离器之间的管道上还设有三号分支管道，三号分支管道的另一端与储气罐连接，储气罐安全阀设于储气罐上，储气罐经管道与气体收集管连接。
前述的新型压缩空气脱水系统中，空气压缩机与拉瓦尔喷管之间的连接管道上顺次设有一号流量计、一号电动开关阀，液位计设于气液分离器上，液位计与液位高低报警器连接，安全阀也设于气液分离器上，所述气液分离器的排水口与水箱之间的连接管道上设有二号电动开关阀，一号分支管道上顺次设有流量调节阀和二号流量计。
前述的新型压缩空气脱水系统中，三号电动开关阀设于二号分支管道上。
前述的新型压缩空气脱水系统中，一号分支管道上还设有一号三通管件和二号三通管件，其中一号三通管件置于流量调节阀的前方，二号三通管件置于流量调节阀的后方；所述一号分支管道一侧还设有四号分支管道,所述四号分支管道的一端与一号三通管件连接，另一端与二号三通管件连接，备用调节阀设于四号分支管道上。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：运行过程中不受气候影响，在恶劣环境中运行也能保证水去除率，大大降低压缩空气中含水率的同时，还可以将能耗从kJ/kg级别降低到J/kg级别，保障压缩空气的质量，进而保护设备仪表，同时本发明结构简单，拉瓦尔喷管和固定翼导流叶片本身无转动部件，无损耗，操作简单，运行过程稳定可靠，检修工作量小，因此节省了维护的成本。
附图说明
图1是本发明的运行流程说明图；
图2是本发明增加原有脱水系统和四号分支管道的运行流程说明图；
图3是本发明增加储气罐和四号分支管道的运行流程说明图；
图4是本发明中固定翼导流叶片的结构示意图。
附图标记的含义：1-空气压缩机，2-拉瓦尔喷管，3-气液分离器，4-水箱，5-气体收集管，10-一号分支管道，11-固定翼导流叶片，12-中轴，13-套筒，14-叶片，15-二号分支管道，16-冷干机，17-防倒流开关阀，18-三号分支管道，19-储气罐。20-储气罐安全阀，21-一号流量计，22-一号电动开关阀，23-液位计，24-液位高低报警器，25-安全阀，26-二号电动开关阀，27-流量调节阀，28-二号流量计，29-三号电动开关阀，30-一号三通管件，31-二号三通管件，32-四号分支管道，33-备用调节阀。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：一种新型压缩空气脱水系统，流程如图1所示，包括经管道顺次连接的空气压缩机1、拉瓦尔喷管2、固定翼导流叶片11、气液分离器3，所述气液分离器3的排水口经管道与水箱4连接，气液分离器3的排气口经管道与气体收集管5连接。
实施例2：所述新型压缩空气脱水系统中，气液分离器3的排水口与水箱4连接的管道上还设有一号分支管道10，一号分支管道10的另一端与拉瓦尔喷管2连接。
实施例3：所述新型压缩空气脱水系统中，如图4所示，固定翼导流叶片11包括中轴12、套筒13、叶片14，中轴12设于套筒13中心，中轴12与套筒13之间设有若干个叶片14，叶片14围绕中轴12呈放射状等间距分布，中轴12设计成圆弧抛物线状，尾部是圆锥状。叶片14设计成圆弧抛物线状。
实施例4：如图2所示，所述空气压缩机1与拉瓦尔喷管2之间的连接管道上还设有二号分支管道15，二号分支管道15的另一端与原有脱水系统中的冷干机16连接。
实施例5：如图3所示，气液分离器3之前的管道上还顺次设有防倒流开关阀17和三号分支管道18，三号分支管道18的另一端与储气罐19连接，储气罐安全阀20设于储气罐19上，储气罐19经管道与气体收集管5连接。
实施例6：在所述新型压缩空气脱水系统中的必要位置增加了控制和计量装置，以此来实现系统安全稳定的运行，如图1所示，空气压缩机1与拉瓦尔喷管2之间的连接管道上顺次设有一号流量计21、一号电动开关阀22，液位计23设于气液分离器3上，液位计23与液位高低报警器24连接，安全阀25也设于气液分离器3上，所述气液分离器3的排水口与水箱4之间的连接管道上设有二号电动开关阀26，一号分支管道10上顺次设有流量调节阀27和二号流量计28。
实施例7：三号电动开关阀29设于二号分支管道15上。
实施例8：所述新型压缩空气脱水系统增加了一条备用管道，如图2、图3所示，一号分支管道10上设有一号三通管件30和二号三通管件31，其中一号三通管件30置于流量调节阀27的前方，二号三通管件31置于流量调节阀27的后方；一号分支管道10一侧设有四号分支管道32,所述四号分支管道32的一端与一号三通管件30连接，另一端与二号三通管件31连接，备用调节阀33设于四号分支管道32上。
本发明的工作原理：本发明是在压缩空气脱水过程中加入了超音速分离技术，如图1所示，用超音速分离技术替换掉原有系统中的冷干机16，利用超音速分离技术分离效率高、体积小、能耗低、简化工艺等特点，解决现有压缩空气脱水系统中冷干机16普遍存在的受气候影响大、水去除率低、能耗高、设备复杂检修维护不便等问题。空气经由空气压缩机1、拉瓦尔喷管2和固定翼导流叶片11后，进入气液分离器3，分离后的空气和凝聚的水分别进入气体收集管5和水箱4进行收集。
拉瓦尔喷管2和固定翼导流叶片11的结构简单，未经处理的空气，经过空气压缩机1后，具有了一定的初始速度，沿管道进入了拉瓦尔喷管2中，由于拉瓦尔喷管2管径变化，根据“流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，空气速度迅速提高，经过最窄处速度超过音速，空气经过加速后进入管道中体积迅速膨胀，在绝热状态下，气体对外做功，内能减少，温度迅速降低，空气中的水分凝结，气液混合物在拥有较高速度的情况下通过固定翼导流叶片11，在叶片14的影响下，产生离心力，其中的液滴被固定翼导流叶片11拦截，在离心力的作用被甩到管壁上，在高速气流的带动下，空气和液体进入气液分离器3，然后分别收集。
如图1所示，增加了一号分支管道10，有利于液滴的增长和成核，便于后续水分的凝聚和收集，此时人为的向进入拉瓦尔喷管2的空气中补充水分，相当于向气体中加入成核剂，能够加快空气中的水分凝聚，相比于传统的依靠冷干机脱水的系统，去水率由原来的30％提高到80％。
如图4所示，在拉瓦尔喷管2后增加的固定翼导流叶片11，固定翼导流叶片11的中轴12设计成圆弧抛物线状，尾部是圆锥状。叶片14设计成圆弧抛物线状，这样的设计可以使刚接触到固定翼导流叶片11的空气产生离心力，空气中已经凝聚的水分附着在叶片14上或在离心力的作用下附着在管壁上便于收集，气体经过固定翼导流叶片11后气流流速更平均，不产生涡流，能够很好实现气液分离效果。
如图2所示，增加了二号分支管道15，二号分支管道15与原有脱水系统中的冷干机16连接，经过空气压缩机1的空气分成两部分，并由一号电动开关阀22和三号电动开关阀29分别控制，这种设计可以充分利用原有脱水系统中的冷干机16，做到物尽其用，在传统系统改造中，可以通过简单操作配置新系统，适用性更强。
如图3所示，在现有系统的基础上进一步增加了防倒流开关阀17、三号分支管道18、储气罐19和储气罐安全阀20，空气中的水分在经过拉瓦尔喷管2和固定翼导流叶片11后已经实现了气液分离，大部分干空气经由三号分支管道18进入储气罐19，再由储气罐19提供生产所需的压缩空气，剩余部分气液混合物经管道进入气液分离器3，并在入口处设置了防倒流开关阀17，这种设计的进步之处在于在进行系统设备维修时储气罐19可以继续为用气设备提供压缩空气，而关闭防倒流开关阀17后，可以有效防止气液分离器3中的存水由于装置内的压力作用倒流，进入主管道而损坏系统中的其他设备。
如图2、图3所示，在现有系统下增加了四号分支管道32，并在四号分支管道32上安装了备用调节阀33，备用管道的加入能够更好的保障系统运行的稳定性。在实际生产过程中，流量调节阀27频繁使用，且控制一号分支管道10为拉瓦尔喷管2供水，故障损坏的可能性比较大，所以在一号分支管道10的一侧增加了四号分支管道32，可以在流量调节阀27不能正常工作时保障系统继续稳定运行。同时在流量调节阀27的前后两侧还增加了手动开关阀，这样的设计也是为了流量调节阀27的检修方便。
Claims (8)
1.一种新型压缩空气脱水系统，其特征在于：包括经管道顺次连接的空气压缩机(1)、拉瓦尔喷管(2)、固定翼导流叶片(11)、气液分离器(3)，所述气液分离器(3)的排水口经管道与水箱(4)连接，气液分离器(3)的排气口经管道与气体收集管(5)连接。
2.根据权利要求1所述的新型压缩空气脱水系统，其特征在于：气液分离器(3)的排水口与水箱(4)连接的管道上还设有一号分支管道(10)，一号分支管道(10)的另一端与拉瓦尔喷管(2)连接。
3.根据权利要求1所述的新型压缩空气脱水系统，其特征在于：固定翼导流叶片(11)包括中轴(12)、套筒(13)、叶片(14)，中轴(12)设于套筒(13)中心，中轴(12)与套筒(13)之间设有若干个叶片(14)，叶片(14)围绕中轴(12)呈放射状等间距分布。
4.根据权利要求1或2或3所述的新型压缩空气脱水系统，其特征在于：还包括二号分支管道(15)、冷干机(16)，所述空气压缩机(1)与拉瓦尔喷管(2)之间的连接管道上还设有二号分支管道(15)，二号分支管道(15)的另一端与冷干机(16)连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的新型压缩空气脱水系统，其特征在于：还包括防倒流开关阀(17)、三号分支管道(18)、储气罐(19)、储气罐安全阀(20),气液分离器(3)的入口处设有防倒流开关阀(17)，固定翼导流叶片(11)和气液分离器(3)之间的管道上还设有三号分支管道(18)，三号分支管道(18)的另一端与储气罐(19)连接，储气罐安全阀(20)设于储气罐(19)上，储气罐(19)经管道与气体收集管(5)连接。
6.根据权利要求2所述的新型压缩空气脱水系统，其特征在于：还包括一号流量计(21)、一号电动开关阀(22)、液位计(23)、液位高低报警器(24)、安全阀(25)、二号电动开关阀(26)、流量调节阀(27)、二号流量计(28)，所述空气压缩机(1)与拉瓦尔喷管(2)之间的连接管道上顺次设有一号流量计(21)、一号电动开关阀(22)，液位计(23)设于气液分离器(3)上，液位计(23)与液位高低报警器(24)连接，安全阀(25)也设于气液分离器(3)上，所述气液分离器(3)的排水口与水箱(4)之间的连接管道上设有二号电动开关阀(26)，一号分支管道(10)上顺次设有流量调节阀(27)和二号流量计(28)。
7.根据权利要求4所述的新型压缩空气脱水系统，其特征在于：还包括三号电动开关阀(29)，三号电动开关阀(29)设于二号分支管道(15)上。
8.根据权利要求2或6所述的新型压缩空气脱水系统，其特征在于：还包括一号三通管件(30)、二号三通管件(31)、四号分支管道(32)、备用调节阀(33)，所述一号分支管道(10)上还设有一号三通管件(30)和二号三通管件(31)，其中一号三通管件(30)置于流量调节阀(27)的前方，二号三通管件(31)置于流量调节阀(27)的后方；所述一号分支管道(10)一侧还设有四号分支管道(32),所述四号分支管道(32)的一端与一号三通管件(30)连接，另一端与二号三通管件(31)连接，备用调节阀(33)设于四号分支管道(32)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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