CN115779644A - 一种鼓风再生干燥器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种鼓风再生干燥器及其控制方法，包括以下步骤：带有水分的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备入口处进入处于吸附状态的第一吸附塔进行吸附干燥，经过吸附干燥后的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备出口排出；由鼓风再生干燥器相连的空气湿度检测装置获取环境绝对湿度；比对环境绝对湿度与设定的各质量等级对应湿度范围，获取当前环境空气质量；根据当前环境空气质量切换对应的吸附塔再生模式；本发明可根据不同环境空气质量切换对应的吸附塔再生模式，使得不同环境空气质量情况下均可维持压缩空气的处理效果，并降低能源消耗。

Description

一种鼓风再生干燥器及其控制方法

技术领域

本发明涉及压缩空气设备领域，尤其是涉及一种鼓风再生干燥器及其控制方法。

背景技术

环境空气温度与湿度是决定空气含水量的两大因素，而空气含水量是确定压缩空气系统设备设计的重要指标，以世界知名空气干燥器制造商BEKO为例，其产品以及配套排水装置均通过全球气象的不同，将全球各地划分为不同等级，并进行针对性的设计。

而对于鼓风再生干燥器而言，由于再生空气来自环境空气，气候条件直接确定了设备出口的空气干燥度。然而目前市场相关主流产品均采用单一、固定的控制模式，当环境条件发生变化时，设备出口干燥度通常会出现很大的波动。

同时由于中国幅员辽阔，南北东西各地气候差异很大，环境空气参数变化万千，即使同一地区，不同季节空气含水量也有显著的差异，而采用固定工艺流程的鼓风再生干燥器在空气湿度超高时并不能达到压缩空气处理要求，空气湿度超低时又在能源消耗上存在极大的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可根据不同环境空气质量切换对应的吸附塔再生模式，使得不同环境空气质量情况下均可维持压缩空气的处理效果，并降低能源消耗的鼓风再生干燥器及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种鼓风再生干燥器的控制方法，所述鼓风再生干燥器包括至少两间隔吸附周期切换使用的第一吸附塔和第二吸附塔，在任一吸附周期内，其中任一吸附塔处于吸附状态时，另一吸附塔处于再生状态，包括以下步骤：

步骤一、带有水分的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备入口处进入处于吸附状态的第一吸附塔进行吸附干燥，经过吸附干燥后的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备出口排出；

步骤二、由鼓风再生干燥器相连的空气湿度检测装置获取环境绝对湿度；

步骤三、比对环境绝对湿度与设定的各质量等级对应湿度范围，获取当前环境空气质量；

步骤四、根据当前环境空气质量切换对应的吸附塔再生模式。

进一步的，环境空气质量包括高等环境质量、中等环境质量、低等环境质量以及极低环境质量，吸附塔再生模式包括与高等环境质量对应的环境气冷吹模式、与中等环境质量对应的加热再生模式、与低等环境质量对应的热增强再生模式以及与极低环境质量对应的成品气再生模式。

进一步的，环境气冷吹模式由环境空气经一级加热器加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由环境空气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

进一步的，加热再生模式由环境空气经一级加热器加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

进一步的，热增强再生模式由环境空气经一级加热器、二级加热器加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

进一步的，成品气再生模式由设备出口处部分成品气经二级加热器加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

进一步的，当鼓风再生干燥器进行停机时，若任一吸附塔处于再生状态中，则该处于再生状态中的吸附塔在完成再生后方进入停机状态。

进一步的，第一吸附塔与第二吸附塔均连接有压力开关以及放空阀，当吸附塔进入加热再生状态时，若是压力开关检测到吸附塔内压力超过设定值，则放空阀保持闭合状态。

本发明还公开了一种鼓风再生干燥器，通过所述的鼓风再生干燥器的控制方法进行控制。

进一步的，第一吸附塔与第二吸附塔的一侧依次连接有一级加热器、二级加热器，第一吸附塔与第二吸附塔的另一侧连接有真空泵，其中一级加热器用于对环境空气进行加热，二级加热器用于对环境空气或成品气进行加热，真空泵用于对环境空气提供流通动能。

本发明的有益效果在于：

1、根据当前环境空气质量切换对应的吸附塔再生模式，可有效地保证吸附塔再生过程中的充分再生，以使设备出口干燥度符合压缩空气处理要求，且在空气湿度超低时不会对能源产生较多的消耗；

2、在进行停机时，处于再生状态中的吸附塔在完成再生后方进入停机状态，可避免该吸附塔在后续开机使用时，出现再生不充分而导致设备出口干燥度不符合压缩空气处理要求的问题；

3、当吸附塔进入加热再生状态时，若是压力开关检测到吸附塔内压力超过设定值，则放空阀保持闭合状态，可有效地避免大量的压缩空气由吸附塔放空阀排出，对现场人员或设备造成冲击伤害。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中各流路、阀门的示意图。

图3是本发明中各吸附塔再生模式的选择逻辑图。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1所述，本发明提供了一种鼓风再生干燥器的控制方法，所述鼓风再生干燥器包括至少两间隔吸附周期切换使用的第一吸附塔1和第二吸附塔2，在任一吸附周期内，其中任一吸附塔处于吸附状态时，另一吸附塔处于再生状态，包括以下步骤：

步骤一、带有水分的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备入口处进入处于吸附状态的第一吸附塔1进行吸附干燥，经过吸附干燥后的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备出口排出；

步骤二、由鼓风再生干燥器相连的空气湿度检测装置获取环境绝对湿度；

步骤三、比对环境绝对湿度与设定的各质量等级对应湿度范围，获取当前环境空气质量；

步骤四、根据当前环境空气质量切换对应的吸附塔再生模式。

其中，第一吸附塔1、第二吸附塔2的压缩空气进出口处均装有气流分布器，吸附塔内底部设有少量惰性瓷球，使压缩空气经过吸附塔内底部时气流分布更均匀，并可有效避免底层吸附剂泡水；同时吸附塔内吸附床按3:1比例分层装填活性氧化铝与4A分子筛。

如下表1所示，目前的鼓风再生空气干燥器，由于再生空气来自环境空气，气候条件直接确定了设备出口空气干燥度，由于目前市场相关主流产品均采用单一、固定的控制模式，当环境条件发生变化时，设备出口干燥度通过会出现很大的波动。

表1

而由空气干燥度与再生条件关系可知，再生气露点和再生温度是确定鼓风再生干燥器出口压缩空气露点的两个重要条件，对于鼓风再生干燥器而言：环境空气含水量极低时，冷吹气可采用常温空气；环境空气中等含水量时，再生气需要进行高温加热；环境空气含水量较高时，需要再生气升温至更高的温度；环境空气含水量极高时，普通加热模式很难实现充分再生。

因此，基于以上情况，本方案中的鼓风再生干燥器及其控制方法可针对不同环境空气质量自动匹配适用的吸附塔再生模式。

也就是说，环境空气质量包括高等环境质量、中等环境质量、低等环境质量以及极低环境质量，吸附塔再生模式包括与高等环境质量对应的环境气冷吹模式、与中等环境质量对应的加热再生模式、与低等环境质量对应的热增强再生模式以及与极低环境质量对应的成品气再生模式。

如图2所示，本方案中的吸附塔分别具有以下四种再生模式（以下四种再生模式，均以第二吸附塔进行加热再生为例）：

环境气冷吹模式由环境空气经一级加热器4加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由环境空气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

该模式下的加热流程为：环境空气→第二气动蝶阀807→一级加热器4→二级加热器5（待机）→第一气动蝶阀804→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3→环境大气。

该模式下的冷吹流程为：少量环境空气→第一手动流量调节阀805→第一气动球阀806→第一气动蝶阀804→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3→环境大气。

加热再生模式由环境空气经一级加热器4加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

该模式下的加热流程为：环境空气→第二气动蝶阀807→一级加热器4→二级加热器5（待机）→第一气动蝶阀804→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3→环境大气。

该模式下的冷吹流程为：部分出口洁净空气→第二手动流量调节阀814→第二气动球阀815→二级加热器5（待机）→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3（停机）→环境大气。

热增强再生模式由环境空气经一级加热器4、二级加热器5加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

该模式下的加热流程为：环境空气→第二气动蝶阀807→一级加热器4→二级加热器5（投用）→第一气动蝶阀804→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3→环境大气。

该模式下的冷吹流程为：部分出口洁净空气→第二手动流量调节阀814→第二气动球阀815→二级加热器5（待机）→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3（停机）→环境大气。

成品气再生模式由设备出口处部分成品气经二级加热器5加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

该模式下的加热流程为：部分出口洁净空气→第二手动流量调节阀814→第二气动球阀815→二级加热器5（投用）→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3（停机）→环境大气。

该模式下的冷吹流程为：部分出口洁净空气→第二手动流量调节阀814→第二气动球阀815→二级加热器5（待机）→第二吸附塔2→第三气动蝶阀809→真空泵3（停机）→环境大气。

上述各再生模式的对照，如下表2所示：

表2

其中，上述表中所述的空气质量，由环境绝对湿度值划分。

特别的，本方案中的空气湿度检测装置采用温湿度变送器，其安装在鼓风再生干燥器的电气控制柜一侧，用于测量环境绝对湿度；而各质量等级对应湿度范围为出厂设置决定，通过环境绝对湿度测量值与控制系统设定的各质量等级对应湿度范围，来判断环境空气处于何种质量等级，其中各质量等级对应湿度范围的划分以及所对应选择的各吸附塔再生模式的选择逻辑如图3所示。

值得一提的是，在鼓风再生干燥器实际使用时，影响吸附剂再生效果的再生气品质主要由压力、温度和湿度三个方面决定。常规工况下，鼓风再生干燥器再生气为环境空气，其初始压力为大气压，一般波动较小。而再生气温度为环境空气经加热器升温获得，由温度控制器进行调节。依次相较而言，环境空气绝对湿度对吸附剂再生过程影响更为明显。

本方案中吸附塔所具备的四种再生模式在具体使用时，环境气冷吹模式区别于其他模式，该再生模式下加热与冷吹过程均不消耗成品气。而其加热过程虽然采用与加热再生模式同组加热器，但由于其进气含湿量较低、对吸附塔内携带水分的能力比较强，采用再生排气温度控制后加热时间通常会低于加热再生模式；

加热再生模式为市场主流控制模式，成品气耗量约3%，能耗中等。

热增强再生模式为针对高湿环境提供了补偿加热功能，通过额外的电能消耗，保证设备出口空气品质。

成品气再生模式采用成品气加热，与微热再生吸附式干燥器类似，由于该再生模式下加热、冷吹全程消耗成品气，其耗气量远大于另外三种控制模式，但由于成品气含水量极低，单位流量加热器电耗较加热再生模式、热增强再生模式略有降低。

优选的，当鼓风再生干燥器进行停机时，若任一吸附塔处于再生状态中，则该处于再生状态中的吸附塔在完成再生后方进入停机状态。

具体的，常规鼓风再生干燥器在接受停机指令后，即刻便进入待机状态。采用该种控制逻辑，如停机时吸附塔处于吸附阶段末期或再生阶段初期，若设备再次由该塔启动，则干燥器出口将很快出现含水量超标的问题。

本方案在设备停机后仍可利用“停机吹扫功能”，即当鼓风再生干燥器进行停机时，若任一吸附塔处于再生状态中，则该处于再生状态中的吸附塔在完成再生后方进入停机状态，以使未完全再生的吸附塔继续完成再生循环后方进入停机状态，而在设备再次启动时，系统将自动选择由已经完成再生过程的吸附塔开始吸附循环。

在本方案的一实施例中，真空泵为电力驱动，通过加装“双电源自动切换装置”避免系统断电。

其中，“双电源自动切换装置”工作时对两路电源（常用电源和备用电源）的三相电压，同时进行测试，任一相发生过压力、欠压（包括缺相）、断电等故障均能从异常电源侧自动转换到正常电源以保证电源持续无故障输出，进而保证“停机吹扫功能”的正常使用。

优选的，第一吸附塔1与第二吸附塔2均连接有压力开关以及放空阀，当吸附塔进入加热再生状态时，若是压力开关检测到吸附塔内压力超过设定值，则放空阀保持闭合状态。

具体的，当鼓风再生干燥器消音器6前阀门故障未能正常开启时，排空阶段时再生状态下的吸附塔塔内压力将得不到释放，此时若仍按正常时序控制进入再生模式的加热阶段，大量的压缩空气将由吸附塔放空阀排出，对现场人员或设备造成冲击伤害。

本方案为防止上述事故的发生，通过压力开关与放空阀的互锁，实现排气保护。当故障发生导致再生状态下的塔内压力未完全释放时，与放空阀串联的压力开关将处于断开状态，使得放空阀将无法按时序开启，即使得压力开关检测到吸附塔内压力超过设定值，则放空阀保持闭合状态。该功能可有效避免事故发生，并可同时输送设备异常状态信号至就地及远方控制系统。

本发明公开了一种鼓风再生干燥器，通过所述的鼓风再生干燥器的控制方法进行控制。

优选的，第一吸附塔1与第二吸附塔2的一侧依次连接有一级加热器4、二级加热器5，第一吸附塔1与第二吸附塔2的另一侧连接有真空泵3，其中一级加热器4用于对环境空气进行加热，二级加热器5用于对环境空气或成品气进行加热，真空泵3用于对环境空气提供流通动能。

具体的，真空泵在环境气冷吹模式中主要为冷吹流程中的环境空气提供流通动能，使得环境空气穿过再生状态下的吸附塔，而在加热再生模式、热增强再生模式以及成品气再生模式中，冷吹流程中的冷吹气来自设备出口处的部分干燥压缩空气，压缩空气由压缩态释放，其依靠自身动能即可穿过再生塔，不需要真空泵做功提供额外动能。即，只有利用环境空气进行加热或冷吹时，真空泵才处于投运状态，且在本方案的一实施例中，真空泵采用气环式真空泵。

特别的，二级加热器的额定功率约为一级加热器额定功率的80%。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种鼓风再生干燥器的控制方法，所述鼓风再生干燥器包括至少两间隔吸附周期切换使用的第一吸附塔(1)和第二吸附塔(2)，在任一吸附周期内，其中任一吸附塔处于吸附状态时，另一吸附塔处于再生状态，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、带有水分的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备入口处进入处于吸附状态的第一吸附塔(1)进行吸附干燥，经过吸附干燥后的压缩空气从鼓风再生干燥器的设备出口排出；

步骤二、由鼓风再生干燥器相连的空气湿度检测装置获取环境绝对湿度；

步骤三、比对环境绝对湿度与设定的各质量等级对应湿度范围，获取当前环境空气质量；

步骤四、根据当前环境空气质量切换对应的吸附塔再生模式。

2.根据权利要求1所述的鼓风再生干燥器的控制方法，其特征在于：环境空气质量包括高等环境质量、中等环境质量、低等环境质量以及极低环境质量，吸附塔再生模式包括与高等环境质量对应的环境气冷吹模式、与中等环境质量对应的加热再生模式、与低等环境质量对应的热增强再生模式以及与极低环境质量对应的成品气再生模式。

3.根据权利要求2所述的鼓风再生干燥器的控制方法，其特征在于：环境气冷吹模式由环境空气经一级加热器(4)加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由环境空气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

4.根据权利要求2所述的鼓风再生干燥器的控制方法，其特征在于：加热再生模式由环境空气经一级加热器(4)加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

5.根据权利要求2所述的鼓风再生干燥器的控制方法，其特征在于：热增强再生模式由环境空气经一级加热器(4)、二级加热器(5)加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

6.根据权利要求2所述的鼓风再生干燥器的控制方法，其特征在于：成品气再生模式由设备出口处部分成品气经二级加热器(5)加热后，对处于再生状态的吸附塔进行加热再生，并由设备出口处部分成品气对处于再生状态的吸附塔进行冷吹。

7.根据权利要求1所述的鼓风再生干燥器的控制方法，其特征在于：当鼓风再生干燥器进行停机时，若任一吸附塔处于再生状态中，则该处于再生状态中的吸附塔在完成再生后方进入停机状态。

8.根据权利要求1所述的鼓风再生干燥器的控制方法，其特征在于：第一吸附塔(1)与第二吸附塔(2)均连接有压力开关以及放空阀，当吸附塔进入加热再生状态时，若是压力开关检测到吸附塔内压力超过设定值，则放空阀保持闭合状态。

9.一种鼓风再生干燥器，其特征在于：通过权利要求1-8任一项所述的鼓风再生干燥器的控制方法进行控制。

10.根据权利要求9所述的鼓风再生干燥器，其特征在于：第一吸附塔(1)与第二吸附塔(2)的一侧依次连接有一级加热器(4)、二级加热器(5)，第一吸附塔(1)与第二吸附塔(2)的另一侧连接有真空泵(3)，其中一级加热器(4)用于对环境空气进行加热，二级加热器(5)用于对环境空气或成品气进行加热，真空泵(3)用于对环境空气提供流通动能。

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