CN116036811A - 宽负载压缩热再生干燥器系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了宽负载压缩热再生干燥器系统及其控制方法，包括吸附塔A；吸附塔B；吸附塔C；热交换器，分为进气冷却器HR1、再生排气冷却器HR2、冷吹排气冷却器HR4及备用冷冻水换热器HR3；电加热器EH；气液分离器，分为第一气液分离器WS1和第二气液分离器WS2；程控阀，分别设于每个吸附塔的各压缩空气出入口、第一气液分离器WS1和冷吹进气母管之间、电加热器EH和进气端之间、冷吹进气母管和吸附进气母管之间以及再生排气冷却器HR2的入口；控制系统，与每个程控阀、电加热器EH、气液分离器传感器、吸附塔传感器通信连接。可使系统在70~230%负载区间正常运行，适用于负荷波动较大的场合。

Description

宽负载压缩热再生干燥器系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及压缩热再生干燥器技术领域，特别是一种涉及宽负载压缩热再生干燥器系统及其控制方法。
背景技术
压缩热再生式干燥器是一种利用压缩机排出的高温湿热压缩空气来加热再生吸附剂的干燥器。典型零气耗压缩热再生式干燥器工艺流程如下：
加热阶段：高温、未饱和的湿空气由压缩机排出后，直接通过空气干燥器的进口进入干燥器的一塔对其塔内吸附剂进行加热，然后依次进入后部冷却器降温，进入气水分离器脱除液态的水分，再进入干燥机的另一塔进行吸附干燥，经过干燥处理的压缩空气由空气干燥器出口排出。
冷吹阶段：加热阶段完成后，高温未饱和的湿空气直接进入后部冷却器被冷却，再经过气水分离脱除液态的水分后进入高温的塔体进行100%低温湿气冷吹，冷吹排气又经过另外一组后部冷却器和汽水分离降温、除水后，最后进入吸附塔干燥，并由空气干燥器出口排出。
冷吹结束后，双塔切换，干燥机进行另外一塔的再生过程。
一方面，采用上述典型工艺流程，压缩热能仅可在压缩热再生干燥器加热阶段得到部分利用，而采用双塔结构加热时间约占设备运行总时间的30~50%，即该流程压缩热能利用时间不足50%；另一方面，三塔循环结构虽在干燥器相关领域已有相关研究和应用，但和压缩热再生工艺进行有机整合，特别是针对宽负载工况的专门设计尚无文献、资料述及。
针对上述情况，亟待一种压缩废热利用覆盖整个工作循环各个阶段的新型节能干燥器系统及其控制方法，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本申请实施例提供了宽负载压缩热再生干燥器系统及其控制方法，针对目前技术存在的压缩热能利用占用运行时间比例较少，且未有三塔结构用于多变负荷压缩热再生机型的专门设计等问题。
本发明核心技术主要是根据变工况应用场景，将压缩热再生工艺与三塔循环结构干燥器进行了创新性整合，使来自空压机的湿热压缩空气所携带热量利用到整个干燥器工作循环的各个阶段。
第一方面，本申请提供了宽负载压缩热再生干燥器系统，包括：
吸附塔A，顶部连接出气端；
吸附塔B，顶部连接出气端；
吸附塔C，顶部连接出气端；
热交换器，分为进气冷却器HR1、再生排气冷却器HR2、冷吹排气冷却器HR4及备用冷冻水换热器HR3，进气冷却器HR1的入口连接进气端，出口连接第一气液分离器WS1的入口，再生排气冷却器HR2的出口连接备用冷冻水换热器HR3的入口，入口连接分别连接再生进气母管和再生排气母管，备用冷冻水换热器HR3的出口连接第二气液分离器WS2的入口，冷吹排气冷却器HR4的出口连接吸附进气母管，入口连接冷吹排气母管；
电加热器EH，入口连接进气端，出口连接再生进气母管；
气液分离器，分为第一气液分离器WS1和第二气液分离器WS2，第一气液分离器WS1的出口、第二气液分离器WS2的出口均连接冷吹进气母管；
程控阀，分别设于每个吸附塔的各压缩空气出入口、第一气液分离器WS1和冷吹进气母管之间、电加热器EH和进气端之间、冷吹进气母管和吸附进气母管之间以及再生排气冷却器HR2的入口；
控制系统，与每个程控阀、电加热器EH、每个气液分离器传感器以及每个吸附塔传感器通信连接。
进一步地，控制系统为就地PLC系统或单元机组DCS。
进一步地，每个吸附塔内均按比例装填低热再生硅铝胶和耐水硅铝胶，且其中耐水硅铝胶装填比例不高于30%。
进一步地，每个吸附塔、每个热交换器以及每个气液分离器底部冷凝液均通过集中排污装置排出，且该集中排污装置设有连续式液位变送器。
进一步地，每个热交换器内表面均覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，涂层厚为80～150μm，且每个热交换器的换热管均采用耐腐蚀不锈钢翅片管。
进一步地，每个程控阀均为耐高温气动阀门，并配套定位指示反馈传感器。
进一步地，集中排污装置包括内有空腔的主体以及设于主体上的进液口、排水口、液位变送器接口、平衡管接口、防冻加热器接口以及排污口，且主体通过液位变送器接口连接连续式液位变送器，通过平衡管接口连接气液平衡管，通过防冻加热器接口连接防冻加热器，排水口和排污口均设有与控制系统通信连接的电磁阀。
进一步地，再生排气冷却器HR2的入口连接有两条支路，一条连接每个吸附塔顶部的再生进气母管，一条连接每个吸附塔底部的再生排气母管，且每条支路均设有一程控阀。
第二方面，本申请提供了宽负载压缩热再生干燥器系统控制方法，用于控制上述的宽负载压缩热再生干燥器系统，包括单塔吸附模式和双塔吸附模式；
单塔吸附模式包括以下步骤：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔B排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过电加热器EH将升温后，通入吸附塔C进行吸附剂脱附；由吸附塔C排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔A对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔A排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过电加热器EH将升温后，通入吸附塔C进行吸附剂脱附；由吸附塔C排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并经由待机旁路阀801进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机阶段后，通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔B进行吸附剂脱附；由吸附塔B排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔C对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔C排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔A吸附水分后，排出至出气端；
双塔吸附模式包括以下步骤：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1降温后，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水，然后进入吸附塔A对吸附剂进行冷吹降温；压缩空气由吸附塔A排出后经冷吹排气冷却器HR4降温，并进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过处于待机状态的电加热器EH进入再生排气冷却器HR2和处于投用状态的冷冻水换热器HR3逐级降温，再经第二气液分离器WS2去除压缩空气中的冷凝水后，进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分，并排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机步骤后，塔内吸附剂再次充分具备进行吸附工作的能力；吸附塔A即切换至吸附状态，与吸附塔C共同完成吸附任务；与此同时，吸附塔B进入加热再生阶段。
进一步地，还包括在线检修模式，该在线检修模式的具体步骤为：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1将降温后，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水，并进入吸附塔A对吸附剂进行冷吹降温；压缩空气由吸附塔A排出后经冷吹排气冷却器HR4降温，并进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1将降温，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水后，直接进入吸附塔B吸附水分，并排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机步骤后，塔内吸附剂再次充分具备进行吸附工作的能力；吸附塔A即切换至吸附状态。与此同时，吸附塔B进入加热再生阶段。
以上在线检修模式所有步骤中，吸附塔C各压缩空气出入口程控阀均处于关闭状态，使吸附塔C有效隔离在压力系统之外。通过设置在吸附塔底部的手动阀门对吸附塔进行泄压后，即可对该塔进行维护或检修。
本发明的主要贡献和创新点如下：1、与现有技术相比，本申请默认本系统工作模式（与现有技术一致为单塔吸附）下，正常处理量设定为100%。由于吸附剂再生热量主要来自设备入口高温压缩空气，因此当设备处理量（即入口高温压缩空气量）不足时，吸附剂将得不到有效再生，一般设计值取70%为正常工作状态允许的最低流量值。同时，为避免吸附剂吸附性能差异造成设备出口品质低于设计值，产品设计化过程中，一般吸附剂均留有15%的装填余量。即单塔工作设备最大工作范围为70~115%。而采用双塔工作时，最大工作量为单塔工作时2倍，即230%；即本申请根据具体工况选择单塔吸附模式或双塔吸附模式运行，结合内置智能控制系统，可使干燥器在70~230%负载区间正常运行，适用于负荷波动较大的场合。
2、与现有技术相比，本申请将压缩热再生工艺与三塔循环结构干燥器进行了创新性整合，使得压缩废热利用覆盖整个工作循环的各个阶段。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的工艺结构图；
图2是本系统单塔吸附模式的流程图；
图3是本系统双塔吸附模式的流程图；
图4是本系统在线检修模式的流程图；
图5是集中排污装置的结构示意图。
图中，1、集中排污装置；2、进液口；3、排水口；4、液位变送器接口；5、排污口；6、平衡管接口；7、防冻加热器接口；801、待机旁路阀；802、加热再生总进气阀；803、总冷却进气阀；804、再生气降温进气阀一（单塔吸附模式用）；805、再生气降温进气阀二（双塔吸附模式用）。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
常规双塔结构干燥器的工艺流程如下表：
一方面，采用上述典型工艺流程，压缩热能仅可在压缩热再生干燥器加热阶段得到部分利用，而采用双塔结构加热时间约占设备运行总时间的30~50%，即该流程压缩热能利用时间不足50%；另一方面，三塔循环结构虽在干燥器相关领域已有相关研究和应用，但和压缩热再生工艺进行有机整合，特别是针对宽负载工况的专门设计尚无文献、资料述及。
基于此，本发明基于三塔循环结构来解决现有技术存在的问题。
实施例一、
具体地，本申请实施例提供了宽负载压缩热再生干燥器系统，参考图1，包括：
吸附塔A，顶部连接出气端；
吸附塔B，顶部连接出气端；
吸附塔C，顶部连接出气端；
在本实施例中，每个吸附塔内均按比例装填低热再生硅铝胶和耐水硅铝胶，且其中耐水硅铝胶装填比例不高于30%。每个热交换器内表面均覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，涂层厚为80～150μm，且每个热交换器的换热管均采用耐腐蚀不锈钢翅片管。
其中，吸附剂是指能够有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。压缩热再生干燥器通常采用的吸附剂为活性氧化铝。活性氧化铝是一种多孔性、高分散度的固体材料，有很大的表面积，其微孔表面具备催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面活性、优良的热稳定性等。
各类工程实践和试验表明，由于零气耗压缩热再生干燥器吸附剂再生气来自空气压缩机的高温高湿压缩空气，常规工作压力和冷却水条件下，如需获得压力露点为-40℃的干燥空气，采用活性氧化铝作为吸附剂再生温度约为160℃-190℃，而采用硅铝胶作为吸附剂再生温度则仅需120℃-150℃。目前，作为市场普遍应用的螺杆式空气压缩机的排气温度均不超过130度，而离心式空气压缩机的排气温度均不超过120度，零气耗压缩热再生干燥器吸附剂所需再生热量与空气压缩机的排气热量差均由干燥器配置的电加热器补充提供。因此，宽负载压缩热再生干燥器吸附剂采用再生温度更低的硅铝胶，可有效减少装置综合电耗。
另外，在常规立式垂直气流吸附器，往往采用底部加装惰性氧化铝瓷球的方式缓冲进入吸附器内液体和气体对吸附剂的冲击。但惰性氧化铝瓷球会在吸附剂加热再生阶段会积蓄一定的热量，并在下一周期吸附剂进行吸附工作时放出热量，提高压缩空气温度，从而影响床层吸附能力。
耐水硅铝胶一般用作细孔硅胶和细孔硅铝胶的保护层，也可在游离水（液态水）含量很高的情况下单独使用。用作保护层时，用量一般为吸附剂装填总量的20%~30%。较氧化铝瓷球，本系统采用的耐水硅铝胶除可对上部硅铝胶进行保护外，还具有较高的吸附性能，且再生过程无热量蓄积。
热交换器，分为进气冷却器HR1、再生排气冷却器HR2、冷吹排气冷却器HR4及备用冷冻水换热器HR3，进气冷却器HR1的入口连接进气端，出口连接第一气液分离器WS1的入口，再生排气冷却器HR2的出口连接备用冷冻水换热器HR3的入口，入口连接分别连接再生进气母管和再生排气母管，备用冷冻水换热器HR3的出口连接第二气液分离器WS2的入口，冷吹排气冷却器HR4的出口连接吸附进气母管，入口连接冷吹排气母管；
在本实施例中，再生排气冷却器HR2的入口连接有两条支路，一条连接每个吸附塔顶部的再生进气母管，一条连接每个吸附塔底部的再生排气母管，且每条支路均设有一程控阀。
如图1中，公用阀门：待机旁路阀801；加热再生总进气阀802；总冷却进气阀803；再生气降温进气阀一804（单塔模式用）；再生气降温进气阀二805（双塔模式用）。
吸附塔A吸附进气阀(下部进气)：吸附进气母管至吸附塔A管路中设置的程控阀；
吸附塔B冷吹进气阀(下部进气)：冷吹进气母管至吸附塔B管路中设置的程控阀；
吸附塔C加热再生排气阀(上部进气)：吸附塔C至再生排气母管的管路中设置的程控阀。
上述程控阀数量：吸附塔（A/B/C）×功能（加热/冷吹/吸附）×位置（进/排气）=3×3×2=18只。
电加热器EH，入口连接进气端，出口连接再生进气母管；
气液分离器，分为第一气液分离器WS1和第二气液分离器WS2，第一气液分离器WS1的出口、第二气液分离器WS2的出口均连接冷吹进气母管；
程控阀，分别设于每个吸附塔的各压缩空气出入口、第一气液分离器WS1和冷吹进气母管之间、电加热器EH和进气端之间、冷吹进气母管和吸附进气母管之间以及再生排气冷却器HR2的入口；
在本实施例中，每个程控阀均为耐高温气动阀门，并配套定位指示反馈传感器。
控制系统，与每个程控阀、电加热器EH、每个气液分离器传感器以及每个吸附塔传感器通信连接。
在本实施例中，控制系统为就地PLC系统或单元机组DCS。PLC可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。DCS分散控制系统（DistributedControl System，DCS）是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。两者均可以控制系统内各个程控阀的开关，实现单塔或双塔模式下的吸附循环。
优选地，每个吸附塔、每个热交换器以及每个气液分离器底部冷凝液均通过集中排污装置排出，且该集中排污装置设有连续式液位变送器。
优选地，如图5所示，集中排污装置1包括内有空腔的主体以及设于主体上的进液口2、排水口3、液位变送器接口4、平衡管接口6、防冻加热器接口7以及排污口5，且主体通过液位变送器接口连接连续式液位变送器，通过平衡管接口连接气液平衡管，通过防冻加热器接口连接防冻加热器，排水口和排污口均设有与控制系统通信连接的电磁阀。
在本实施例中，目前压缩空气系统中常使用的浮球排水器和定时电子排水器普遍存在易堵塞、浪费压缩空气等。宽负载压缩热再生干燥器采用集中排污方式，将本系统内所有排液点统一引至集中排污装置1，并利用连续式液位变送器与PLC控制系统相配合，根据冷凝水的实际产生量进行有效排放，只排水，不排气，避免压缩空气损失。
工作原理：
集中排污装置1工作过程中，集中排污装置1容腔中的液面升高到连续式液位变送器设定的高点时，变送器给出信号。本系统的PLC控制系统接收信号后，输出排液电磁阀开启信号。之后排液电磁阀打开，冷凝液通过排放管排出系统之外。反之，当液位降低至连续式液位变送器设定的低点时，排液电磁阀关闭。
当排水管路堵塞或排液电磁阀工作异常引起装置排水不畅，集中排污装置1内水位超出系统设定报警值时，PLC系统可通过信号指示灯、蜂鸣器等输出报警信号或将相关报警信号输送至远方控制系统。
主要部件：
1、连续式液位变送器。连续式液位变送器由液位传感器和信号转换器两部分组成，传感器导杆外的浮球随液位变化沿检测管上下移动，浮球内的永久磁钢控制导杆内的磁阻传感器动作，从而使传感器内电阻值呈线性变化，再由信号转换器将这个阻值的变化转换成4～20mA电流信号输出。
2、气液平衡管。因为疏水阀的功能是排水阻气，疏水阀排水即将结束时，气体就进入了阀体腔中，疏水阀就关闭了。一旦不凝性气体占领了阀腔内，后面的凝结水就无法进入疏水阀，我们称这种现象叫“气阻”，只有通过平衡管来将腔内的气体引出，才能保证后面的凝结水顺利流入再次排出。
3、防冻加热器。在冰冻地区或冬季安装液位感应自动排水器或采用液位控制方式进行冷凝水排放，可能会出现冻结的故障，集中排污装置通过安装防冻加热器来避免这种故障风险。防冻加热器直接螺纹连接在集中排污装置腔体上，并由一个自动的温控单元控制，可以在低温条件下自动投用，以防止冷凝水冻结。
实施例二
基于相同的构思，本申请还提出了宽负载压缩热再生干燥器系统控制方法，用于控制上述的宽负载压缩热再生干燥器系统，包括单塔吸附模式和双塔吸附模式；
如图2所示，以吸附塔A加热、吸附塔B冷吹（待机）、吸附塔C吸附为例（也可以更换顺序，这里三个吸附塔并非只有这种模式，本申请只是提供了上述这种形式的实施例，并非吸附塔A只能是加热），单塔吸附模式包括以下步骤：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔B排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过电加热器EH将升温后，通入吸附塔C进行吸附剂脱附；由吸附塔C排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔A对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔A排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过电加热器EH将升温后，通入吸附塔C进行吸附剂脱附；由吸附塔C排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并经由待机旁路阀801进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机阶段后，通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔B进行吸附剂脱附；由吸附塔B排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔C对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔C排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔A吸附水分后，排出至出气端。
单塔吸附模式工艺流程如下表：
可见，单塔模式某阶段时，压缩空气工作路径为“对塔A加热→对塔B冷吹→进塔C吸附”，当塔B完成冷吹处于待机状态，塔上、下部阀门关闭时，压缩空气工作路径则变为“对塔加A热→经阀801→进C塔吸附”。（塔B如在冷吹完成后不进行隔离将吸附空气中的水分，影响其在下一周期中的吸附能力。）采用上述步骤，结合本系统的结构，可使来自空压机的湿热压缩空气所携带热量利用至整个干燥器工作循环的各个阶段。
如图3所示，以吸附塔A再生、吸附塔B和吸附塔C吸附为例，双塔吸附模式包括以下步骤：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1降温后，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水，然后进入吸附塔A对吸附剂进行冷吹降温；压缩空气由吸附塔A排出后经冷吹排气冷却器HR4降温，并进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过处于待机状态的电加热器EH进入再生排气冷却器HR2和处于投用状态的冷冻水换热器HR3逐级降温，再经第二气液分离器WS2去除压缩空气中的冷凝水后，进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分，并排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机步骤后，塔内吸附剂再次充分具备进行吸附工作的能力；吸附塔A即切换至吸附状态，与吸附塔C共同完成吸附任务；与此同时，吸附塔B进入加热再生阶段。
双塔吸附模式工艺流程如下表：
可见，采用上述步骤，结合本系统的结构，高负载工况下，利用干燥器双塔吸附模式可使装置处理能力提升至单塔吸附模式的2倍，同时在双塔吸附末段通过投用备用冷冻水换热器可降低压缩空气进塔温度及含水量，保证高品质压缩空气的稳定输出。
如图4所示，在本实施例中，还包括在线检修模式，以吸附塔A再生、吸附塔B吸附、吸附塔C检修为例，该在线检修模式的具体步骤为：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1将降温后，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水，并进入吸附塔A对吸附剂进行冷吹降温；压缩空气由吸附塔A排出后经冷吹排气冷却器HR4降温，并进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1将降温，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水后，直接进入吸附塔B吸附水分，并排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机步骤后，塔内吸附剂再次充分具备进行吸附工作的能力；吸附塔A即切换至吸附状态。与此同时，吸附塔B进入加热再生阶段。
以上在线检修模式所有步骤中，吸附塔C各压缩空气出入口程控阀均处于关闭状态，使吸附塔C有效隔离在压力系统之外。通过设置在吸附塔底部的手动阀门对吸附塔进行泄压后，即可对该塔进行维护或检修。
在线检修模式工艺流程如下表：
可见，将待检修吸附塔从压缩空气中系统中切出，使本系统按常规双塔零气耗压缩热再生干燥器工艺循环进行工作，可在不影响后端用气品质的前提下，实现吸附塔内件的不停机在线检修和吸附剂更换。而且在线检修模式下干燥器所有阀门动作、流程切换均可更改为手动操作模式，保障维护人员安全。除将待检修塔泄压，并切出压缩空气系统外，在线检修模式下工艺流程与双塔吸附模式类似，区别仅在于吸附工作由单塔独立完成。
本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，包括：
吸附塔A，顶部连接出气端；
吸附塔B，顶部连接出气端；
吸附塔C，顶部连接出气端；
热交换器，分为进气冷却器HR1、再生排气冷却器HR2、冷吹排气冷却器HR4及备用冷冻水换热器HR3，进气冷却器HR1的入口连接进气端，出口连接第一气液分离器WS1的入口，再生排气冷却器HR2的出口连接备用冷冻水换热器HR3的入口，入口连接分别连接再生进气母管和再生排气母管，备用冷冻水换热器HR3的出口连接第二气液分离器WS2的入口，冷吹排气冷却器HR4的出口连接吸附进气母管，入口连接冷吹排气母管；
电加热器EH，入口连接进气端，出口连接再生进气母管；
气液分离器，分为第一气液分离器WS1和第二气液分离器WS2，第一气液分离器WS1的出口、第二气液分离器WS2的出口均连接冷吹进气母管；
程控阀，分别设于每个吸附塔的各压缩空气出入口、第一气液分离器WS1和冷吹进气母管之间、电加热器EH和进气端之间、冷吹进气母管和吸附进气母管之间以及再生排气冷却器HR2的入口；
控制系统，与每个程控阀、电加热器EH、每个气液分离器传感器以及每个吸附塔传感器通信连接。
2.如权利要求1所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，所述控制系统为就地PLC系统或单元机组DCS。
3.如权利要求1所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，每个吸附塔内均按比例装填低热再生硅铝胶和耐水硅铝胶，且其中耐水硅铝胶装填比例不高于30%。
4.如权利要求1所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，每个吸附塔、每个热交换器以及每个气液分离器底部冷凝液均通过集中排污装置排出，且该集中排污装置设有连续式液位变送器。
5.如权利要求1所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，每个热交换器内表面均覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，涂层厚为80～150μm，且每个热交换器的换热管均采用耐腐蚀不锈钢翅片管。
6.如权利要求1所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，每个所述程控阀均为耐高温气动阀门，并配套定位指示反馈传感器。
7.如权利要求4所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，所述集中排污装置包括内有空腔的主体以及设于主体上的进液口、排水口、液位变送器接口、平衡管接口、防冻加热器接口以及排污口，且所述主体通过液位变送器接口连接连续式液位变送器，通过平衡管接口连接气液平衡管，通过防冻加热器接口连接防冻加热器，所述排水口和所述排污口均设有与控制系统通信连接的电磁阀。
8.如权利要求1-7任意一项所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，其特征在于，所述再生排气冷却器HR2的入口连接有两条支路，一条连接每个吸附塔顶部的再生进气母管，一条连接每个吸附塔底部的再生排气母管，且每条支路均设有一程控阀。
9.宽负载压缩热再生干燥器系统控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-8任意一项所述的宽负载压缩热再生干燥器系统，包括单塔吸附模式和双塔吸附模式；
所述单塔吸附模式包括以下步骤：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔B排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过电加热器EH将升温后，通入吸附塔C进行吸附剂脱附；由吸附塔C排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔A对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔A排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过电加热器EH将升温后，通入吸附塔C进行吸附剂脱附；由吸附塔C排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并经由待机旁路阀801进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机阶段后，通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔B进行吸附剂脱附；由吸附塔B排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔C对塔内吸附剂进行冷吹降温；压缩空气从吸附塔C排出经过冷吹排气冷却器HR4进入吸附塔A吸附水分后，排出至出气端；
所述双塔吸附模式包括以下步骤：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1降温后，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水，然后进入吸附塔A对吸附剂进行冷吹降温；压缩空气由吸附塔A排出后经冷吹排气冷却器HR4降温，并进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过处于待机状态的电加热器EH进入再生排气冷却器HR2和处于投用状态的冷冻水换热器HR3逐级降温，再经第二气液分离器WS2去除压缩空气中的冷凝水后，进入吸附塔B和吸附塔C吸附水分，并排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机步骤后，塔内吸附剂再次充分具备进行吸附工作的能力；吸附塔A即切换至吸附状态，与吸附塔C共同完成吸附任务；与此同时，吸附塔B进入加热再生阶段。
10.如权利要求9所述的宽负载压缩热再生干燥器系统控制方法，其特征在于，还包括在线检修模式，该在线检修模式的具体步骤为：
吸附塔加热再生：通过电加热器EH将由进气端进入的湿热压缩空气升温后，通入吸附塔A进行吸附剂脱附；由吸附塔A排出的压缩空气依次经过再生排气冷却器HR2和备用冷冻水换热器HR3的降温后，通过第二气液分离器WS2去除液态水，并进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔冷吹降温：吸附塔A完成加热再生阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1将降温后，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水，并进入吸附塔A对吸附剂进行冷吹降温；压缩空气由吸附塔A排出后经冷吹排气冷却器HR4降温，并进入吸附塔B吸附水分后，排出至出气端；
吸附塔待机：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温阶段后，由进气端进入的湿热压缩空气通过进气冷却器HR1将降温，经第一气液分离器WS1去除压缩空气中的冷凝水后，直接进入吸附塔B吸附水分，并排出至出气端；
吸附塔吸附：吸附塔A完成加热再生、冷吹降温和待机步骤后，塔内吸附剂再次充分具备进行吸附工作的能力；吸附塔A即切换至吸附状态；与此同时，吸附塔B进入加热再生阶段；
以上在线检修模式所有步骤中，吸附塔C各压缩空气出入口程控阀均处于关闭状态，使吸附塔C有效隔离在压力系统之外。
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