CN111701408A - 高效率吸附式压缩空气干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效率吸附式压缩空气干燥系统，包括两个填充有吸附剂的吸附塔，两个所述吸附塔之间连接有循环管路，以使两个吸附塔能够交替地进行吸附和解吸，所述吸附塔均连接有阀门，能够在吸附塔进行解吸时切断该吸附塔的气体供应，吸附塔内置有加热部件，能够在不通入气体的情况下加热吸附塔内的吸附剂，所述循环管路连接有排空抽吸管路，该排空抽吸管路上设置有真空泵，用于在任一吸附塔进行解吸时，抽吸该吸附塔内的气体。本发明通过加热方式的改进和增加排空抽吸管路，使得解吸过程能够在真空及高温条件下进行，以缩短解吸时长，提高设备运行效率，具有结构简单，操作方便，运行可靠，使用寿命长等优点。

Description

高效率吸附式压缩空气干燥系统

技术领域

本发明涉及压缩空气净化设备技术领域，具体涉及一种高效率吸附式压缩空气干燥系统。

背景技术

压缩空气是现代工业中必不可少的动力源之一，经空气压缩机产生的压缩空气含有水分、油及其他有机物杂质，为保障设备运行，空气压缩机通常需要配置干燥净化装置对压缩空气进行必要的净化处理。

在现有的各类型干燥装置中，吸附式干燥设备能够进行更为深度的干燥，使净化后的压缩空气达到较高的净化等级，满足纯净度要求较高的实验室、电子行业等场合较为苛刻的净化要求。但是，由于吸附式干燥设备依赖于吸附剂工作，在吸附剂饱和后需要对吸附剂进行解吸脱附再生，才能继续进行下一工作循环，因此，现有吸附式干燥设备通常是采用双塔结构，以交替进行吸附和解吸，而解吸过程需要加热，由于热传导效率等因素的制约，使得该类设备普遍存在解吸时间较长的技术问题，以至于影响设备整体运行效率。

为此，申请号为CN201810706515.1的中国专利申请公开了一种“用于压缩空气净化的节能型吸附式干燥塔”，该方案通过内置加热的方式，有效降低了加热过程中的热量损失，有助于减少再生即解吸阶段时长，提高设备干燥效率。但该干燥塔在加热过程中，需要持续通入再生气体才能将热量由加热元件传导至吸附剂区域，而申请人发现，真空及高温环境更有利于解吸的进行，因此，对于该类型设备仍存在较大的改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高效率吸附式压缩空气干燥系统，依靠在真空及高温条件下进行解吸，进而极大缩短解吸时长，提高设备运行效率。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种高效率吸附式压缩空气干燥系统，包括两个填充有吸附剂的吸附塔，两个所述吸附塔之间连接有循环管路，以使两个吸附塔能够交替地进行吸附和解吸，所述吸附塔均连接有阀门，能够在吸附塔进行解吸时切断该吸附塔的气体供应，吸附塔内置有加热部件，能够在不通入气体的情况下加热吸附塔内的吸附剂，所述循环管路连接有排空抽吸管路，该排空抽吸管路上设置有真空泵，用于在任一吸附塔进行解吸时，抽吸该吸附塔内的气体。

依靠上述结构，任一吸附塔在进行解吸过程时，切断该吸附塔的气体供应，并持续加热，同时利用排空抽吸管路抽吸该吸附塔内气体，使吸附塔内吸附剂得以在高温及真空条件进行解吸，有助于并缩短解吸时间，提高解吸效果和设备运行效率。

进一步地，两个所述吸附塔的进气管路上分别设置有第一阀门和第二阀门，两个吸附塔的排气管路上分别设有第三阀门和第四阀门，两个吸附塔的进气管路并联有进气旁路，两个吸附塔的排气管路并联有排气旁路，所述排空抽吸管路连接在排气旁路上，进气旁路通过冲洗气管路与两个吸附塔的排气管路连接。依靠上述结构，当某一吸附塔解吸过程中达到设定条件时，能够利用冲洗气管路将部分干燥气体引入该吸附塔进行冲洗，在保障设备运行的同时，进一步提高解吸效果。

为确保循环气路运行稳定，避免气体倒流，两个所述吸附塔的排气管路以及引入两个吸附塔的进气旁路上均设置有止回阀。

进一步地，所述冲洗气管路上安装有换热器，并在换热器前后两端分别设置有第五阀门和节流阀，所述排空抽吸管路也通过该换热器。通过设置换热器，能够有效降低通过排空抽吸管路排空的气体温度，减少环境污染，同时避免因冲洗气温度过高增加后端设备的运行负担，有利于延长设备使用寿命。并且，有赖于该设计，当排空抽吸管路、真空泵检修或出现故障时，可以临时利用冲洗气管路向进行解吸的吸附塔内通入干燥气体作为再生气体，确保解吸过程的顺利进行，而无需停机。

为便于检修和管路控制，所述排空抽吸管路并联有备用旁路，排空抽吸管路上设有第六阀门，备用旁路上设有第七阀门。

进一步地，所述吸附塔上端一侧设有进气口，下端一侧设有出气口，吸附塔内部具有与进气口连接的进口气体分布器和与出气口连接的出口气体分布器，所述加热部件沿吸附塔径向均匀分布，各加热部件上端均通过法兰固定至吸附塔顶端，下端沿吸附塔轴向竖直向下延伸。依靠上述结构，能够相对简单并且可靠地实现在无气体通入的情况下，对吸附塔内部吸附剂的持续加热。

进一步地，所述加热部件包括加热棒和包覆在加热棒上且沿着加热棒轴向阵列分布的导热翅片。该结构有助于提高加热部件的导热性能，确保吸附塔内的吸附剂均匀受热。

更进一步地，所述导热翅片为分体式结构，由两个半体合围形成，并通过两侧对称设置的锁紧螺栓固定到加热棒上，所述半体包括弧形的基体部和由基体部外表面沿径向向外延伸的导热部，上述结构能够方便导热翅片的安装和拆卸。

有益效果：

采用以上技术方案的高效率吸附式压缩空气干燥系统，通过加热方式的改进和增加排空抽吸管路，使得解吸过程能够在真空及高温条件下进行，以缩短解吸时长，提高设备运行效率，具有结构简单，操作方便，运行可靠，使用寿命长等优点。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为吸附塔的结构示意图；

图3为加热部件的结构示意图；

图4为导热翅片的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种高效率吸附式压缩空气干燥系统，包括两个通过循环管路连接的吸附塔1，两个吸附塔1中均填充有吸附剂，能够交替地进行吸附和解吸过程，循环管路上连接有压缩空气引入管路2和干燥气体排出管路3，用以向吸附塔1引入待干燥的压缩空气和输出处理后的干燥气体。

在两个吸附塔1的进气管路上分别设置有第一阀门V01和第二阀门V02，两个吸附塔1的排气管路上分别设有第三阀门V03和第四阀门V04。

两个吸附塔1上均连接有热电偶和压力表，用以监测吸附塔1内的温度和压力，并向外输出温度及压力信号，两个吸附塔1的排气管路上也设置有温度传感器，以监测循环管路中的温度。

循环管路连接有排空抽吸管路4，该排空抽吸管路4上设置有真空泵4a，用于在任一吸附塔1进行解吸时，抽吸该吸附塔1内的气体，两个吸附塔1的排气管路并联有排气旁路5，排空抽吸管路4连接在该排气旁路5上，在排空抽吸管路4上还设置有换热器6。

两个吸附塔1的进气管路并联有进气旁路7，两个吸附塔1的排气管路通过冲洗气管路8与该进气旁路7连接，冲洗气管路8与排空抽吸管路4共用该换热器6，并且冲洗气管路8在换热器6前后两端分别设置有第五阀门V05和节流阀V08。

为确保系统运行稳定，在两个吸附塔1的排气管路，以及引入两个吸附塔1的进气旁路7上分别设置有止回阀V09。

排空抽吸管路4并联有备用旁路41，该排空抽吸管路4和备用旁路41分别设置有第六阀门V06和第七阀门V07。

图2示出了吸附塔1的具体结构，其采用上进下出的气体循环方式，即进气口11设置在上端一侧，出气口12设置在下端一侧，吸附塔1内部具有与进气口11连接的进口气体分布器13，以及与出气口12连接的出口气体分布器14，以便通入气体能够均匀分布。本实施例中，进口气体分布器13和出口气体分布器14采用布气笼结构，为防止填充在吸附塔1中的吸附剂进入到循环管路中，在进口气体分布器13和出口气体分布器14的气体通过位置包覆有过滤筛网。本领域技术人员应当理解，进口气体分布器13和出口气体分布器14结构并不限于附图所展示的结构，当采用更大尺寸的筒体时，亦可选择栅板分布器、多孔板分布器等。

本实施例中，吸附塔1采用内置加热方案，即通过置于吸附塔1内部的加热部件9加热吸附塔1内的吸附剂，加热部件9的数量可以根据实际需要灵活设置，本实施例中优选为3个，沿径向均匀分布在吸附塔1内，上端通过法兰15固定在吸附塔顶端，并沿着吸附塔1轴向竖直地向下延伸。、

结合图3和图4可以看出，加热部件9包括加热棒91和包覆在该加热棒91上的导热翅片92，导热翅片92有多组，并且沿着加热棒91轴向阵列分布。导热翅片92采用分体式设计，其被构造为两个大致为半圆弧形的半体93，半体93包括弧形的基体部93a和沿由基体部93a外表面沿径向向外延伸的导热部93b，并通过两个的锁紧螺栓94箍紧到加热棒91上，从而增大加热部件9与吸附剂接触面积，提高导热效率，并且，基于上述内加热设计，使得加热与吸附塔1进排气完全独立开来，即吸附塔1在没有通入气体或向外排气时，加热部件9均能够确保对吸附塔1内吸附剂的均匀加热，使吸附塔1内的吸附剂有机会在真空条件下进行解吸。

以下参照图1对本实施例工艺流程进行说明，图示中，实心箭头表示吸附过程的气体流向，空心箭头表示解吸过程的气体流向。

以图中左侧吸附塔1(A塔)进行吸附，右侧的吸附塔1(B塔)进行解吸为例，待干燥的压缩空气由压缩空气引入管路2经第一阀门V01进入A塔，在吸附剂的作用下，脱除水分，干燥的压缩空气自塔底的出气口12出来后经干燥气体排出管路3送至用户端。

此时B塔为解吸阶段，进入解吸阶段后，B塔内的加热部件9开始加热，当床层温度达到设定温度后，排空抽吸管路4上的真空泵4a启动，此时塔内的气体携带水分自塔底由B塔排气管路经排气旁路5、第四阀门V04、换热器6后通过排空抽吸管路4由真空泵4a吸入，并经过第六阀门V06后放空。

B塔内气体抽完后，维持塔内一定的真空度，全程加热部件9一直处于运行状态，以维持塔内床层温度，当床层温度恢复至设定温度后，关闭第四阀门V04，开启第五阀门V05，停止真空泵4a。部分干燥气体自B塔排气管路经第五阀门V05、换热器6、节流阀V08、进气旁路7和B塔进气管路后进入B塔作为冲洗气，均压后关闭第五阀门V05，打开第四阀门V04，启动真空泵4a，继续抽真空处理，如此反复冲洗多次，以达到床层再生解吸效果。

同理，当A塔解吸，B塔吸附时，通过相应阀门动作，切换气体循环路径即可，在此不作赘述。

此外，由于循环管路中设置了换热器6，使得由排空抽吸管路4排空的气体以及进入吸附塔1作为冲洗气的气体温度得到降低，为后端设备的稳定运行提供了保障。

同时，当排空抽吸管路4及真空泵4a检修时，可以通过关闭第六阀门V06，打开第五阀门V05和两个吸附塔1排气管路上对应的第三阀门V03或第四阀门V04，向进行解吸的吸附塔1通入部分干燥压缩空气作为再生气体，即临时采用传统的余热解吸方式运行，使系统在真空解吸失效时，无需停机即可进行维护。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效率吸附式压缩空气干燥系统，包括两个填充有吸附剂的吸附塔(1)，两个所述吸附塔(1)之间连接有循环管路，以使两个吸附塔(1)能够交替地进行吸附和解吸，其特征在于：所述吸附塔(1)均连接有阀门，能够在吸附塔(1)进行解吸时切断该吸附塔(1)的气体供应，吸附塔(1)内置有加热部件(3)，能够在不通入气体的情况下加热吸附塔(1)内的吸附剂，所述循环管路连接有排空抽吸管路(4)，该排空抽吸管路(4)上设置有真空泵(4a)，用于在任一吸附塔(1)进行解吸时，抽吸该吸附塔(1)内的气体。

2.根据权利要求1所述的高效率吸附式压缩空气干燥系统，其特征在于：两个所述吸附塔(1)的进气管路上分别设置有第一阀门(V01)和第二阀门(V02)，两个吸附塔(1)的排气管路上分别设有第三阀门(V03)和第四阀门(V04)，两个吸附塔(1)的进气管路并联有进气旁路(7)，两个吸附塔(1)的排气管路并联有排气旁路(5)，所述排空抽吸管路(4)连接在排气旁路(5)上，进气旁路(7)通过冲洗气管路(8)与两个吸附塔(1)的排气管路连接。

3.根据权利要求2所述的高效率吸附式压缩空气干燥系统，其特征在于：两个所述吸附塔(1)的排气管路以及引入两个吸附塔(1)的进气旁路(7)上均设置有止回阀(V09)。

4.根据权利要求3所述的高效率吸附式压缩空气干燥系统，其特征在于：所述冲洗气管路(8)上安装有换热器(6)，并在换热器(6)前后两端分别设置有第五阀门(V05)和节流阀(V08)，所述排空抽吸管路(4)也通过该换热器(6)。

5.根据权利要求1所述的高效率吸附式压缩空气干燥系统，其特征在于：所述排空抽吸管路(4)并联有备用旁路(41)，排空抽吸管路(4)上设有第六阀门(V06)，备用旁路(41)上设有第七阀门(V07)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高效率吸附式压缩空气干燥系统，其特征在于：所述吸附塔(1)上端一侧设有进气口(11)，下端一侧设有出气口(12)，吸附塔(1)内部具有与进气口(11)连接的进口气体分布器(13)和与出气口(12)连接的出口气体分布器(14)，所述加热部件(9)沿吸附塔(1)径向均匀分布，各加热部件(9)上端均通过法兰(15)固定至吸附塔(1)顶端，下端沿吸附塔(1)轴向竖直向下延伸。

7.根据权利要求6所述的高效率吸附式压缩空气干燥系统，其特征在于：所述加热部件(9)包括加热棒(91)和包覆在加热棒(91)上且沿着加热棒(91)轴向阵列分布的导热翅片(92)。

8.根据权利要求6所述的高效率吸附式压缩空气干燥系统，其特征在于：所述导热翅片(92)为分体式结构，由两个半体(93)合围形成，并通过两侧对称设置的锁紧螺栓(94)固定到加热棒(91)上，所述半体(93)包括弧形的基体部(93a)和由基体部(93a)外表面沿径向向外延伸的导热部(93b)。

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