CN112007484A - 一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备及其控制方法，设备包括第一干燥塔和第二干燥塔，其底部开口分别与压缩空气输入管间设第一进气通道和第二进气通道，其顶部开口分别与压缩空气输出管间设第一出气通道和第二出气通道；还包括分别与压缩空气输出管、第一干燥塔和第二干燥塔的顶部开口空间连通的微热再生单元、分别与压缩空气输入管、第一干燥塔和第二干燥塔的底部开口空间连通的调节单元、传感单元；配合管路及通道设阀门；微热再生单元、调节单元、阀门和传感单元与控制器配合。本发明避免了普通无热/微热再生干燥机切换时间短、气耗量大的缺点，大大节省了能耗，节约成本，使吸附剂加热再生彻底，实现稳定的低露点。

Description

一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及从固体材料或制品中消除液体的干燥的技术领域，特别涉及一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备及其控制方法。

背景技术

吸附式干燥机是通过变压吸附原理来达到干燥效果的干燥设备，由于空气容纳水汽的能力与压力成反比，其干燥后的一部分空气减压膨胀至大气压，这种压力变化使膨胀空气变得更干燥，然后让其流过未接通气流的需再生的干燥剂层，干燥的再生气吸出干燥剂里的水份，将其带出干燥器来达到脱湿的目的；两塔循环工作，无需热源，连续向用户用气系统提供干燥压缩空气。

然而，现有技术中，这种常规的吸附式干燥机的工作需要消耗很大一部分的成品气体，极不节能，且存在一定的成本损耗。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种优化的节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备及其控制方法。

本发明所采用的技术方案是，一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，所述设备包括第一干燥塔和第二干燥塔；

所述第一干燥塔的底部开口和第二干燥塔的底部开口分别与压缩空气输入管间设有第一进气通道和第二进气通道，所述第一干燥塔的顶部开口和第二干燥塔的顶部开口分别与压缩空气输出管间设有第一出气通道和第二出气通道；

所述设备还包括微热再生单元和调节单元；

所述微热再生单元通过管路分别与压缩空气输出管、第一干燥塔的顶部开口和第二干燥塔的顶部开口空间连通；

所述调节单元通过管路分别与压缩空气输入管、第一干燥塔的底部开口和第二干燥塔的底部开口空间连通；

配合所述管路及第一进气通道、第一出气通道、第二进气通道和第二出气通道设有阀门；

所述设备还包括传感单元，所述微热再生单元、调节单元、阀门和传感单元与控制器配合设置。

优选地，所述微热再生单元包括增压机，所述增压机的入口与压缩空气输出管空间连通，所述增压机的出口与第一干燥塔的顶部开口和第二干燥塔的顶部开口通过管路空间连通，所述管路外套设有电加热筒；所述增压机和电加热筒与控制器配合设置。

优选地，所述调节单元包括水冷却器，所述水冷却器的入口与第一干燥塔的底部开口和第二干燥塔的底部开口空间连通，所述水冷却器的出口连接至气液分离器，所述气液分离器的出气口连接至压缩空气输入管；所述水冷却器和气液分离器连接至控制器。

优选地，所述传感单元包括第一温度传感器，所述第一温度传感器配合设于第一干燥塔和第二干燥塔的内侧底部、或与第一干燥塔和第二干燥塔的底部开口配合的管道内。

优选地，所述传感单元还包括配合管路设置的第二温度传感器及压力传感器。

优选地，所述第一干燥塔和第二干燥塔内配合设有加压板，所述加压板上均匀分布设有若干通孔；所述加压板倾斜设置。

优选地，所述第一干燥塔和第二干燥塔外包覆保温棉和铝层。

一种所述的节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：设备启动；第一进气通道和第一出气通道开启，第一干燥塔开始工作；

步骤2：第一干燥塔持续工作T1时间后，第二干燥塔加热再生T2时间；

步骤3：第一干燥塔持续工作；第二干燥塔冷吹调节T3时间，停止冷吹调节T4时间；

步骤4：第一干燥塔持续工作；第二进气通道和第二出气通道开启，第二干燥塔开始工作；

步骤5：执行T5时间后，以当前的第一干燥塔为第二干燥塔、当前的第二干燥塔为第一干燥塔，返回步骤1。

优选地，所述步骤2中，第二干燥塔加热再生为：

微热再生单元与压缩空气输出管和第二干燥塔的顶部开口导通，微热再生单元开始工作，第二干燥塔加热；

调节单元与压缩空气输入管和第二干燥塔的底部开口导通，调节单元开始工作，输出气体与压缩空气输入管处的入气汇合。

优选地，所述步骤3中，第二干燥塔冷吹调节为：

微热再生单元与压缩空气输出管和第二干燥塔的顶部开口导通，持续增压、停止微热，第二干燥塔冷吹降温；

调节单元与压缩空气输入管和第二干燥塔的底部开口导通，调节单元持续工作，输出气体与压缩空气输入管处的入气汇合。

本发明涉及一种优化的节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备及其控制方法，根据变压、变温吸附原理、充分利用吸附剂在低温下吸附、高温下再生的特性，最终达到干燥压缩空气的目的，采用微热再生单元加热部分干燥气后再生吸附剂，再生完的气体回到进口与主气流汇合，从而避免成品的再生气耗量，冷吹时关闭部分微热再生单元，利用增压后的部分干燥气去冷吹降温刚加热再生完的吸附剂，冷吹完的气体再回到进口与主气流汇合，最终达到节能的目的，避免了普通无热/微热再生干燥机切换时间短、气耗量大的缺点，大大节省了能耗，节约成本。

本发明的有益效果在于：

1、本发明从压缩空气输出管取部分干燥气体作为再生气，利用增压机将再生气增压后对干燥塔进行再生和冷吹，再生后的气体和冷吹后的气体与主气流汇合，跟主气流一起往下走，实现真正的零气耗；增压机的能耗相对于设备耗气量小得多，故整个设备的能耗降低，节能；

2、本发明从压缩空气输出管取部分干燥气体作为再生气，增压和加热后再生吸附剂，可使吸附剂加热再生彻底，实现稳定的低露点。

附图说明

图1为本发明的设备结构示意图，其中，箭头所示为控制方法中启动阶段和停止冷吹调节阶段的气体流动方向；

图2为本发明的控制方法中，加热再生和冷吹降温阶段时的气体流动示意图，箭头所示为气体流动方向；

图3为本发明的控制方法中，第一干燥塔和第二干燥塔均压时的气体流动示意图，箭头所示为气体流动方向；

图4为本发明中加压板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明涉及一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，所述设备包括第一干燥塔1和第二干燥塔2；

所述第一干燥塔1的底部开口和第二干燥塔2的底部开口分别与压缩空气输入管3间设有第一进气通道4和第二进气通道5，所述第一干燥塔1的顶部开口和第二干燥塔2的顶部开口分别与压缩空气输出管6间设有第一出气通道7和第二出气通道8；

所述设备还包括微热再生单元和调节单元；

所述微热再生单元通过管路分别与压缩空气输出管6、第一干燥塔1的顶部开口和第二干燥塔2的顶部开口空间连通；

所述调节单元通过管路分别与压缩空气输入管3、第一干燥塔1的底部开口和第二干燥塔2的底部开口空间连通；

配合所述管路及第一进气通道4、第一出气通道7、第二进气通道5和第二出气通道8设有阀门；

所述设备还包括传感单元，所述微热再生单元、调节单元、阀门和传感单元与控制器配合设置。

本发明中，第一干燥塔1和第二干燥塔2并列设置，不管以第一干燥塔1或第二干燥塔2开始工作，其始终将交替作业。

本发明中，第一进气通道4、第二进气通道5、第一出气通道7和第二出气通道8上分别设置阀门9、阀门10、阀门11和阀门12。

本发明中，微热再生单元通过管路分别与压缩空气输出管6、第一干燥塔1的顶部开口和第二干燥塔2的顶部开口空间连通，管路上分别对应压缩空气输出管6、第一干燥塔1的顶部开口和第二干燥塔2的顶部开口设有阀门13、阀门14、阀门15，其中，阀门13为手动调节阀或可调节通过量的非手动调节阀，保证提取的成品气的微调。

本发明中，调节单元通过管路分别与压缩空气输入管3、第一干燥塔1的底部开口和第二干燥塔2的底部开口空间连通，管路上分别对应第一干燥塔1的底部开口和第二干燥塔2设有阀门16、阀门17。

本发明中，以传感单元反馈信号、进行控制。

本发明中，控制器为本领域常规技术，本领域技术人员可以依据实际的控制需求进行设置。

本发明中，从压缩空气输出管6取部分干燥气体作为再生气，利用微热再生单元将再生气增压后对第二干燥塔2进行再生和冷吹，再生后的气体和冷吹后的气体与主气流汇合，跟主气流一起往下走，实现真正的零气耗。

所述微热再生单元包括增压机18，所述增压机18的入口与压缩空气输出管6空间连通，所述增压机18的出口与第一干燥塔1的顶部开口和第二干燥塔2的顶部开口通过管路空间连通，所述管路外套设有电加热筒19；所述增压机18和电加热筒19与控制器配合设置。

本发明中，增压机18与压缩空气输出管6间的管路上设有阀门13，增压机18输出的气体进入到电加热筒19的通道中，由电加热筒19进行加热处理；此管路最终分岔为两条子管路，其中一条设置阀门14、连接到第一干燥塔1的顶部开口，另一条设置阀门15、连接到第二干燥塔2的顶部开口。

所述调节单元包括水冷却器20，所述水冷却器20的入口与第一干燥塔1的底部开口和第二干燥塔2的底部开口空间连通，所述水冷却器20的出口连接至气液分离器21，所述气液分离器21的出气口连接至压缩空气输入管3；所述水冷却器20和气液分离器21连接至控制器。

本发明中，第一干燥塔1的底部开口和第二干燥塔2分别通过阀门16、阀门17的控制，连接至水冷却器20，水冷却器20冷却气体后通过气液分离器21进行气液分离，液体排出、气体回送至压缩空气输入管3。

本发明中，气液分离器21为三合一气液分离器21，包括直接碰撞分离、旋风分离和丝网过滤分离。

本发明中，除了气液分离器21连接有排液阀25外，配合第一进气通道4和第二进气通道5也应当设置排液阀25，保证及时将第一进气通道4和第二进气通道5内的冷凝水排出。

所述传感单元包括第一温度传感器22，所述第一温度传感器22配合设于第一干燥塔1和第二干燥塔2的内侧底部、或与第一干燥塔1和第二干燥塔2的底部开口配合的管道内。

所述传感单元还包括配合管路设置的第二温度传感器23及压力传感器24。

本发明中，在第一干燥塔1和第二干燥塔2内底部或第一干燥塔1和第二干燥塔2底部管道内设置第一温度传感器22，可以实现智能化控制再生时间，减少总周期内加热再生时间，从而降低能耗。

本发明中，一般来说，设备各个管路上均可设置第二温度传感器23及压力传感器24，便于在各个位点监测设备实际工作状态，保证工作的顺利进行，尤其是在增压机18的管路上应当设置压力传感器24，在电加热筒19所在的管路上应当设置第二温度传感器23。

所述第一干燥塔1和第二干燥塔2内配合设有加压板26，所述加压板26上均匀分布设有若干通孔27；所述加压板26倾斜设置。

本发明中，为了增加气流在第一干燥塔1和第二干燥塔2内的处理面积，在第一干燥塔1和第二干燥塔2的内壁上嵌设加压板26，并通过通孔27保证气流的正常通过，利用注入气体与加压板26间的冲击效果，将气体分解为小股气流与吸附剂作用，加速处理，对于相同体量的气体，处理速度更快、效率更高，提升干燥效果，可以降低附加的温度，更节能环保。

所述第一干燥塔1和第二干燥塔2外包覆保温棉和铝层。

本发明中，在第一干燥塔1和第二干燥塔2外表面包覆保温棉和铝层保温，可以减少再生时的热损失，从而节省大量的能量、缩短干燥剂再生时间。

一种所述的节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：设备启动；阀门9和阀门11开启，第一进气通道4和第一出气通道7开启，第一干燥塔1开始工作；

步骤2：第一干燥塔1持续工作T1时间后，第二干燥塔2加热再生T2时间；

所述步骤2中，第二干燥塔2加热再生为：

微热再生单元与压缩空气输出管6和第二干燥塔2的顶部开口导通，微热再生单元开始工作，第二干燥塔2加热；即，取部分即将通过压缩空气输出管6输出的成品气，打开阀门13后，以增压机18对成品气增压，以电加热筒19对增压后的成品气微加热后，打开阀门15、第二干燥塔2内加热再生；

调节单元与压缩空气输入管3和第二干燥塔2的底部开口导通，调节单元开始工作，输出气体与压缩空气输入管3处的入气汇合；即，加热再生处理后的气体自阀门17输出、进入水冷却器20冷却，满足温度条件后，进入气液分离器21进行气液分离，气体返回至压缩空气输入管3。

步骤3：第一干燥塔1持续工作；第二干燥塔2冷吹调节T3时间，停止冷吹调节T4时间；

所述步骤3中，第二干燥塔2冷吹调节为：

微热再生单元与压缩空气输出管6和第二干燥塔2的顶部开口导通，持续增压、停止微热，第二干燥塔2冷吹降温；即，持续自压缩空气输出管6通过打开的阀门13输出成品气，以增压机18对成品气增压，但关闭电加热筒19，阀门15保持开启状态，第二干燥塔2内输入冷的气体，冷吹降温；

调节单元与压缩空气输入管3和第二干燥塔2的底部开口导通，调节单元持续工作，输出气体与压缩空气输入管3处的入气汇合；即，冷吹降温处理后的气体持续自阀门17输出、进入水冷却器20冷却，满足温度条件后，进入气液分离器21进行气液分离，气体返回至压缩空气输入管3。

本发明中，停止冷吹调节是指微热再生单元和调节单元都关闭，即仅有阀门9和阀门11工作状态。

步骤4：第一干燥塔1持续工作；第二进气通道5和第二出气通道8开启，第二干燥塔2开始工作；

步骤5：执行T5时间后，以当前的第一干燥塔1为第二干燥塔2、当前的第二干燥塔2为第一干燥塔1，返回步骤1。

本发明中，显而易见地，阀门11和阀门12对应、阀门14和阀门15对应、阀门16和阀门17对应、阀门9和阀门10对应。

本发明中，T1为第一干燥塔1吸附、第二干燥塔2再生延时、准备阶段，一般为5分钟；T2为第一干燥塔1吸附、第二干燥塔2加热再生阶段，一般为145分钟；T3为第一干燥塔1吸附、第二干燥塔2冷吹降温阶段，一般为85分钟；T4为第一干燥塔1吸附、第二干燥塔2静止等待阶段，一般为5分钟；T5为第一干燥塔1和第二干燥塔2均压阶段，均压结束则双塔切换，一般为5分钟；T1、T2、T3、T4、T5的时间选择不唯一，本领域技术人员可以依据需求自行调节。

本发明中，处理应用时间进行控制调节外，也可以采用温度进行控制。

本发明根据变压、变温吸附原理、充分利用吸附剂在低温下吸附、高温下再生的特性，最终达到干燥压缩空气的目的，采用微热再生单元加热部分干燥气后再生吸附剂，再生完的气体回到进口与主气流汇合，从而避免成品的再生气耗量，冷吹时关闭部分微热再生单元，利用增压后的部分干燥气去冷吹降温刚加热再生完的吸附剂，冷吹完的气体再回到进口与主气流汇合，最终达到节能的目的，避免了普通无热/微热再生干燥机切换时间短、气耗量大的缺点，大大节省了能耗，节约成本。

Claims (10)

1.一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，其特征在于：所述设备包括第一干燥塔和第二干燥塔；

所述第一干燥塔的底部开口和第二干燥塔的底部开口分别与压缩空气输入管间设有第一进气通道和第二进气通道，所述第一干燥塔的顶部开口和第二干燥塔的顶部开口分别与压缩空气输出管间设有第一出气通道和第二出气通道；

所述设备还包括微热再生单元和调节单元；

所述微热再生单元通过管路分别与压缩空气输出管、第一干燥塔的顶部开口和第二干燥塔的顶部开口空间连通；

所述调节单元通过管路分别与压缩空气输入管、第一干燥塔的底部开口和第二干燥塔的底部开口空间连通；

配合所述管路及第一进气通道、第一出气通道、第二进气通道和第二出气通道设有阀门；

所述设备还包括传感单元，所述微热再生单元、调节单元、阀门和传感单元与控制器配合设置。

2.根据权利要求1所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，其特征在于：所述微热再生单元包括增压机，所述增压机的入口与压缩空气输出管空间连通，所述增压机的出口与第一干燥塔的顶部开口和第二干燥塔的顶部开口通过管路空间连通，所述管路外套设有电加热筒；所述增压机和电加热筒与控制器配合设置。

3.根据权利要求1所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，其特征在于：所述调节单元包括水冷却器，所述水冷却器的入口与第一干燥塔的底部开口和第二干燥塔的底部开口空间连通，所述水冷却器的出口连接至气液分离器，所述气液分离器的出气口连接至压缩空气输入管；所述水冷却器和气液分离器连接至控制器。

4.根据权利要求1所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，其特征在于：所述传感单元包括第一温度传感器，所述第一温度传感器配合设于第一干燥塔和第二干燥塔的内侧底部、或与第一干燥塔和第二干燥塔的底部开口配合的管道内。

5.根据权利要求4所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，其特征在于：所述传感单元还包括配合管路设置的第二温度传感器及压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，其特征在于：所述第一干燥塔和第二干燥塔内配合设有加压板，所述加压板上均匀分布设有若干通孔；所述加压板倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备，其特征在于：所述第一干燥塔和第二干燥塔外包覆保温棉和铝层。

8.一种权利要求1~7之一所述的节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：设备启动；第一进气通道和第一出气通道开启，第一干燥塔开始工作；

步骤2：第一干燥塔持续工作T1时间后，第二干燥塔加热再生T2时间；

步骤3：第一干燥塔持续工作；第二干燥塔冷吹调节T3时间，停止冷吹调节T4时间；

步骤4：第一干燥塔持续工作；第二进气通道和第二出气通道开启，第二干燥塔开始工作；

步骤5：执行T5时间后，以当前的第一干燥塔为第二干燥塔、当前的第二干燥塔为第一干燥塔，返回步骤1。

9.根据权利要求8所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，第二干燥塔加热再生为：

微热再生单元与压缩空气输出管和第二干燥塔的顶部开口导通，微热再生单元开始工作，第二干燥塔加热；

调节单元与压缩空气输入管和第二干燥塔的底部开口导通，调节单元开始工作，输出气体与压缩空气输入管处的入气汇合。

10.根据权利要求8所述的一种节能型零气耗微热再生吸附式干燥设备的控制方法，其特征在于：所述步骤3中，第二干燥塔冷吹调节为：

微热再生单元与压缩空气输出管和第二干燥塔的顶部开口导通，持续增压、停止微热，第二干燥塔冷吹降温；

调节单元与压缩空气输入管和第二干燥塔的底部开口导通，调节单元持续工作，输出气体与压缩空气输入管处的入气汇合。

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