CN112973395A - 一种压缩热再生吸附干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩热再生吸附干燥装置，包括第一吸附塔、第二吸附塔、连接在第一吸附塔和第二吸附塔顶部的上部管系、连接在第一吸附塔和第二吸附塔底部的下部管系、连接在压缩空气进口的第一连接管以及连接上部管系和下部管系的加减压管路。本发明具有结构简单，适应范围广，对各范围的流量工况都能适配，由于全程使用压缩热再生，没有鼓风加热的流程，因此有再生时间快，能耗低，可靠性高等优点。

Description

一种压缩热再生吸附干燥装置

技术领域

本发明属于将气体或蒸汽干燥技术领域，具体涉及一种压缩热再生吸附干燥装置。

背景技术

压缩空气从空压机出来后会携带大量的水分，如果后端需要使用低露点的压缩空气，一般会使用吸附式干燥器来干燥压缩空气。

目前市面上常见的有热再生吸附式干燥器一般分为鼓风加热再生和压缩热再生两种。

鼓风加热再生吸附式干燥器(后续简称鼓风热干燥器)通过把环境风加热后给吸附剂升温，再生流量稳定，压力低，再生效果好，所以此类干燥器运行稳定，露点低(可做到-70℃以下)，但是能耗较高。压缩热再生吸附式干燥器(后续简称压缩热干燥器)利用压缩空气余热给吸附剂加热再生，节约了能耗，不过受压缩空气流量和温度影响，再生效果差一些，露点品质和稳定性较鼓风热干燥器差一些。在节能减排的大趋势下，越来越多的企业开始重视压缩空气余热的利用，所以压缩热干燥器也越来越受企业欢迎。不过随着空压机技术的发展，压缩空气出口温度越来越低，压缩热的利用量越来越少，这对压缩热干燥器的设计带来了挑战。因此考虑到把传统的鼓风热干燥器和压缩热干燥器结合，利用其各自优势开发出新型干燥器。

现有技术中，申请号201911386189.1公开号为CN110893309A，公开名称为“适用于大流量低进气温度的压缩热干燥装置及工艺”，该系统存在以下不足之处：

1、结构较为复杂，阀门和管路数量多(控制阀门数量有17个)，控制较复杂，适合大流量的工况环境，对于中小流量的工况，体积大且成本高。

2、该技术利用压缩热再生后，又利用鼓风加热再生，由于压缩空气和环境空气的密度不一样，压缩热再生的速度要远快于鼓风加热再生，所以利用鼓风加热会延长再生时间，增加热量的损耗；另外在鼓风加热流程中，环境空气的升温全靠加热器的加热，无法利用压缩空气的余热，所以增加能耗，不利于节能。

3、该技术在极端情况下的反应能力弱，比如风机出故障后，由于无法完成鼓风加热和鼓风冷却，设备只能停机检修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩热再生吸附干燥装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压缩热再生吸附干燥装置，包括第一吸附塔B1、第二吸附塔B2、连接在所述第一吸附塔B1和第二吸附塔B2顶部的上部管系、连接在所述第一吸附塔B1和第二吸附塔B2底部的下部管系、连接在压缩空气进口的第一连接管1以及连接上部管系和下部管系的加减压管路2；

所述上部管系包括第三连接管3、第四连接管4、第五连接管5和第六连接管6，所述第三连接管3分别连接第一吸附塔B1上端口、第七阀门K7和第九阀门K9；所述第四连接管4分别连接第二吸附塔B2上端口、第八阀门K8和第十阀门K10；所述第五连接管5分别连接第九阀门K9、第十阀门K10以及出口管道；所述第六连接管6分别连接第七阀门K7、第八阀门K8、第十一阀门K11和加热器HT1的出口，所述第一阀门K1与加热器HT1入口串联，所述第十一阀门K11和冷却气出口相连；

所述下部管系包括第七连接管7、第八连接管8、第九连接管9、第十连接管10和第十一连接管11，所述第七连接管7分别连接第一吸附塔B1下端口、第三阀门K3和第五阀门K5；所述第八三通管8分别连接第二吸附塔B2下端口、第四阀门K4和第六阀门K6；所述第九连接管9分别连接第五阀门K5、第六阀门K6、第一单向阀R1，所述第九连接管9的第四个接口封闭；所述第十连接管10分别连接第三阀门K3、第四阀门K4和气水分离器S1；所述第十一连接管11分别连接第二阀门K2、第一冷却器W1和第一单向阀R1；所述第一冷却器W1和气水分离器S1串联后连接第十连接管10；

所述加减压管路2包括第十二阀门V1、第十三阀门V2和消音器XS，所述第十三阀门V2通过管路分别连接上部管系的出口端，以及下部管系的第一单向阀R1的前端；所述消音器XS和第十二阀门V1串联后连接于第十三阀门V2的后端；

所述压缩空气进口第一三通管1分别连接第一阀门K1和第二阀门K2。

本发明的进一步改进在于：还包括风机入口过滤器FA、风机G1和第二单向阀R2，所述风机入口过滤器FA、风机G1和第二单向阀R2串联，并与所述第九连接管9的预留封闭接口连起来。

本发明的进一步改进在于：还包括冷却器W2，通过管12将第一冷却器W1、风机G1和第二单向阀R2串联，首尾分别连接第十一阀门K11和第九连接管9的预留封闭接口。

本发明的技术效果和优点：

1.本发明集成了压缩热干燥器和鼓风热干燥器的优点，一方面本发明的再生过程和一般压缩热干燥器是相似的，这样可以最大化利用压缩空气的余热，从而减少能耗；另一方面本发明和一般鼓风热干燥器的冷却方式相似(有三种方式，分别是压缩空气冷却，环境风冷却以及环境风内循环冷却)，由于在这三种冷却流程中气流都是从吸附塔下部向上部流动的，在冷却阶段，气流将底部的吸附剂吹冷后自身也被干燥加热，到达塔体中上部后，高温干燥气流可以让顶部的吸附剂进一步干燥，即“二次再生”，从而使得中上部的吸附剂再生更彻底，让后期的露点更好更稳定；

2.本发明结构简单(控制阀门数量只有13个)，适应范围广，对各范围的流量工况都能适配；

3.由于全程使用压缩热再生，没有鼓风加热的流程，因此再生时间快，能耗低。

4.结构二和结构三都是在结构一的基础上扩展而来的，对于采用结构一的客户，后期很方便升级改造。

5.结构二和结构三在极端情况下(如：风机故障)，可以直接转变成结构一，保证设备可用，对于现场不能停气检修的客户非常实用。

6.本装置不仅可以应用于压缩空气，也可以用于其他压缩气体，比如压缩氮气，压缩氦气等。

附图说明

图1为本发明的第一种实施方式结构示意图；

图2为本发明的第二种实施方式结构示意图；

图3为本发明的第三种实施方式结构示意图。

图中：第一连接管1、加减压管路2、第三连接管3、第四连接管4、第五连接管5、第六连接管6、第七连接管7、第八连接管8、第九连接管9、第十连接管10、第十一连接管11、第一吸附塔B1、第二吸附塔B2、第一阀门K1、第二阀门K2、第三阀门K3、第四阀门K4、第五阀门K5、第六阀门K6、第七阀门K7、第八阀门K8、第九阀门K9、第十阀门K10、第十一阀门K11、第十二阀门V1、第十三阀门V2、第一冷却器W1、第二冷却器W2、气水分离器S1、第一单向阀R1、第二单向阀R2、加热器HT1、风机G1、过滤器FA、消音器XS。

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。

本发明一种压缩热再生吸附干燥装置的工作原理如下：

当第一吸附塔B1吸附饱和后，第一吸附塔B1再生，第二吸附塔B2吸附时工作流程如下：

1.双塔切换

首先开启第四阀门K4，第五阀门K5，第七阀门K7，第十阀门K10，然后关闭第三阀门K3，第六阀门K6，第八阀门K8，第九阀门K9，此时压缩空气经过第二阀门K2，第一冷却器W1，气水分离器S1出来后通过第四阀门K4进入第二吸附塔B2内，并从第十阀门K10流出干燥器；

2.余热再生(脱附过程)

打开第一阀门K1，关闭第二阀门K2，此时高温压缩空气流经第一阀门K1，加热器HT1，第七阀门K7后进入第一吸附塔B1内，利用压缩空气的余热给第一吸附塔B1内的吸附剂加热并再生，再生后压缩空气经第五阀门K5，单向阀R1后进入第一冷却器W1和气水分离器S1中，经过降温和气水分离后，进入第二吸附塔B2内，干燥后的压缩空气从第十阀门K10流出；

3.混合热再生(脱附过程)

开启加热器HT1，提高压缩空气的温度继续再生。如果进入干燥器的压缩空气温度偏低，系统监测到加热器后端出口温度不够，第二阀门K2会自动部分开启，分出一部分流量，使得加热器HT1后端的压缩空气温度升高，此时分出来的压缩空气会沿着第二阀门K2直接进入第一冷却器W1中，与另一部分的压缩空气混合，共同冷却后流入第二吸附塔B2内；

4.泄压

第一吸附塔B1再生结束后，开启第二阀门K2，关闭第一阀门K1，打开第十二阀门V1，将第一吸附塔B1内的压缩空气通过第十二阀门V1以及消音器XS排到外部，直到压力泄放到完毕；

5.冷却

第一吸附塔B1内的吸附剂温度很高，必须进行冷却，根据结构的不同，有以下三种冷却方式：

结构一(如图1所示)：打开第十一阀门K11，打开第十三阀门V2，从出口引一部分成品压缩空气通过第五阀门K5后进入第一吸附塔B1内，压缩空气降压膨胀后将塔体内的热量吸收后经过第七阀门K7和第十一阀门K11后排到室外，第一吸附塔B1温度降下来后关闭第十三阀门V2，结束冷却流程。

结构二(如图2所示)：打开第十一阀门K11，启动风机G1，环境风经过空滤FA被风机G1从外界吸入后，通过第二单向阀R2，第五阀门K5后进入第一吸附塔B1，环境风将塔体内的热量吸收后经过第七阀门K7和第十一阀门K11后排到室外，第一吸附塔B1温度降下来后关闭风机G1，结束冷却流程。

结构三(如图3所示)：打开第十一阀门K11，启动风机G1，环境风被风机G1从外界吸入后，通过第二单向阀R2，第五阀门K5后进入第一吸附塔B1，环境风将塔体内的热量吸收后经过第七阀门K7和第十一阀门K11后进入第二水冷却器W2，环境风被冷却后又被风机G1吸入，再次鼓进塔体内冷却，如此循环，直到第一吸附塔B1温度降下来后关闭风机G1，结束冷却流程。

6.建压备用

冷却过程完成后，关闭第十一阀门K11，开启第十三阀门V2，引后端一部分压缩空气进入第一吸附塔B1，缓慢建压，直至两塔压力平衡。

以上六个过程为一个周期，干燥器两个吸附塔将以此循环往复。

当第二吸附塔B2吸附饱和后，第二吸附塔B2再生，第一吸附塔B1吸附时工作流程如下：

1.双塔切换

首先开启第三阀门K3，第六阀门K6，第八阀门K8，第九阀门K9，然后关闭第四阀门K4，第五阀门K5，第七阀门K7，第十阀门K10，此时压缩空气经过第二阀门K2，第一冷却器W1，气水分离器S1出来后通过第三阀门K3进入第一吸附塔B1内，并从第九阀门K9流出干燥器；

2.余热再生(脱附过程)

打开第一阀门K1，关闭第二阀门K2，此时高温压缩空气流经第一阀门K1，加热器HT1，第八阀门K8后进入第二吸附塔B2内，利用压缩空气的余热给第二吸附塔B2内的吸附剂加热并再生，再生后压缩空气经第六阀门K6，第一单向阀R1后进入第一冷却器W1和气水分离器S1中，经过降温和气水分离后，进入第一吸附塔B1内，干燥后的压缩空气从第九阀门K9流出；

3.混合热再生(脱附过程)

经过一段时间的余热再生后，开启加热器HT1，提高压缩空气的温度继续再生。如果进入干燥器的压缩空气温度偏低，系统监测到加热器后端出口温度不够，第二阀门K2会自动部分开启，分出一部分流量，使得加热器HT1后端的压缩空气温度升高，此时分出来的压缩空气会沿着第二阀门K2直接进入第一冷却器W1中，与另一部分的压缩空气混合，共同冷却后流入第一吸附塔B1内；

4.泄压

第二吸附塔B2再生结束后，开启第二阀门K2，关闭第一阀门K1，打开第十二阀门V1，将第二吸附塔B2内的压缩空气通过第十二阀门V1以及消音器XS排到外部，直到压力泄放完毕；

5.冷却

此时第二吸附塔B2内的吸附剂温度很高，必须进行冷却，根据结构的不同，有以下三种冷却方式：

结构一(如图1所示)：打开第十一阀门K11，打开第十三阀门V2，从出口引一部分成品压缩空气通过第六阀门K6后进入第二吸附塔B2内，压缩空气降压膨胀后将塔体内的热量吸收后经过第八阀门K8和第十一阀门K11后排到室外，第二吸附塔B2温度降下来后关闭第十三阀门V2，结束冷却流程。

结构二(如图2所示)：打开第十一阀门K11，启动风机G1，环境风经过空滤器FA被风机G1从外界吸入后，通过第二单向阀R2，第六阀门K6后进入第二吸附塔B2，环境风将塔体内的热量吸收后经过第八阀门K8和第十一K11后排到室外，第二吸附塔B2温度降下来后关闭风机G1，结束冷却流程。

结构三(如图3所示)：打开第十一阀门K11，启动风机G1，环境风被风机G1从外界吸入后，通过第二单向阀R2，第六阀门K6后进入第二吸附塔B2，环境风将塔体内的热量吸收后经过第八阀门K8和第十一阀门K11后进入第二水冷却器W2，环境风被冷却后又被风机G1吸入，再次鼓进塔体内循环冷却，如此循环，直到第二吸附塔B2温度降下来后关闭风机G1，结束冷却流程。

6.建压备用

冷却过程完成后，关闭第十一阀门K11，开启第十三阀门V2，引后端一部分压缩空气进入第二吸附塔B2，缓慢建压，直至两塔压力平衡。

本发明的工作原理比较特别，使用压缩热再生，但却是常压冷却(第一种结构是使用压缩空气膨胀后冷却，后两种结构都是利用鼓风冷却)；

再生时，气流方向和吸附的方向相反(逆向再生)，冷却时，气流方向和吸附的方向一致(同向冷却)，最大程度保证再生效果，从而保证压缩空气露点；

再生时，如果温度不够，通过第二阀门K2的部分开启可以实现全流量加热再生转为部分流量加热再生。

有三种冷却方式，如果选择方式一冷却，会消耗部分成品压缩空气，而选择结构二，三冷却形式，不会消耗成品压缩空气。对于结构二，三的干燥器，如果遇到极端情况(如：风机故障)，无法完成冷却工作时，可以直接转变成方式一进行冷却，保障客户现场使用。

申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开的范围之内。

本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种压缩热再生吸附干燥装置，其特征在于：包括第一吸附塔(B1)、第二吸附塔(B2)、连接在所述第一吸附塔(B1)和第二吸附塔(B2)顶部的上部管系、连接在所述第一吸附塔(B1)和第二吸附塔(B2)底部的下部管系、连接在压缩空气进口的第一连接管(1)以及连接上部管系和下部管系的加减压管路(2)；

所述上部管系包括第三连接管(3)、第四连接管(4)、第五连接管(5)和第六连接管(6)，所述第三连接管(3)分别连接第一吸附塔(B1)上端口、第七阀门(K7)和第九阀门(K9)；所述第四连接管(4)分别连接第二吸附塔(B2)上端口、第八阀门(K8)和第十阀门(K10)；所述第五连接管(5)分别连接第九阀门(K9)、第十阀门(K10)以及出口管道；所述第六连接管(6)分别连接第七阀门(K7)、第八阀门(K8)、第十一阀门(K11)和加热器(HT1)的出口，所述第一阀门(K1)与加热器(HT1)入口串联，所述第十一阀门(K11)和冷却气出口相连；

所述下部管系包括第七连接管(7)、第八连接管(8)、第九连接管(9)、第十连接管(10)和第十一连接管(11)，所述第七连接管(7)分别连接第一吸附塔(B1)下端口、第三阀门(K3)和第五阀门(K5)；所述第八连接管(8)分别连接第二吸附塔(B2)下端口、第四阀门(K4)和第六阀门(K6)；所述第九连接管(9)分别连接第五阀门(K5)、第六阀门(K6)、第一单向阀(R1)，所述第九连接管(9)的第四个接口封闭；所述第十连接管(10)分别连接第三阀门(K3)、第四阀门(K4)和气水分离器(S1)；所述第十一连接管(11)分别连接第二阀门(K2)、第一冷却器(W1)和第一单向阀(R1)；所述第一冷却器(W1)和气水分离器(S1)串联后连接第十连接管(10)；

所述加减压管路(2)包括第十二阀门(V1)、第十三阀门(V2)和消音器(XS)，所述第十三阀门(V2)通过管路分别连接上部管系的出口端，以及下部管系的第一单向阀(R1)的前端；所述消音器(XS)和第十二阀门(V1)串联后连接于第十三阀门(V2)的后端；

所述压缩空气进口第一连接管(1)分别连接第一阀门(K1)、第二阀门(K2)和压缩空气入口。

2.根据权利要求1所述的一种压缩热再生吸附干燥装置，其特征在于：第二阀门(K2)能够部分开启，从而调整压缩空气流量。

3.根据权利要求1所述的一种压缩热再生吸附干燥装置，其特征在于：还包括风机入口过滤器(FA)、风机(G1)和第二单向阀(R2)，所述风机入口过滤器(FA)、风机(G1)和第二单向阀(R2)串联，并与所述第九连接管(9)的预留封闭接口连起来。

4.根据权利要求1所述的一种压缩热再生吸附干燥装置，其特征在于：还包括第二冷却器(W2)，通过连结管12将第二冷却器(W2)、风机(G1)和第二单向阀(R2)串联，首尾分别连接第十一阀门(K11)和第九连接管(9)的预留封闭接口。

Images