CN1164343C - 一种工业用气体的干燥方法 - Google Patents
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Abstract
该发明属于工业用气体干燥方法，包括高、低温两套制冷循环及干燥循环流程。制冷循环分别采用R22和R13作制冷剂，同时增设了膨胀容器以调节制冷量及停机时自动收回制冷剂；该方法可连续提供露点温度为-50～-60℃的干燥、新鲜的空气，供变压器等检修时用。本发明具有工艺流程先进、可靠，所提供的干燥空气露点温度低，可有效避免检修时变压器线圈受潮并可确保在检修孔开、闭期间变压器内处于正压状态等特点。
Description
本发明属于一种电力、电子、机械工业用气体的干燥方法，特别是一种具有自动连续不间断供给露点温度在-50～-60℃干燥气体的方法。尤其适用于电厂、电站、供电系统变压器和发电机组检修时对线圈的供气干燥，以及变压器生产厂对变压器的干燥。也适用于电子、机械行业封闭式厂房、食品包装点等场所供给干燥气体。
随着电力事业的飞速发展，电力系统用变压器从过去的调芯式变压器逐渐改为全封闭变压器。变压器运行一定时间后，由于油质长期的使用将产生油泥、游离碳等老化产物，严重影响变压器的绝缘性能，要清除这些污物，对于调芯式变压器，可通过调芯的方法予以清除；但对于封闭式变压器，操作人员必须通过检修孔进入内部方能对变压器进行检修。因此，要满足进入变压器内部检修的操作人员获得所需要的新鲜空气，同时保证检修后的变压器线圈干燥，一般采用下述两种方式：一是采用空气压缩机供给一般的湿润空气，待检修完毕，再通过热油循环干燥线圈，这种方法在检修期间，易使线圈受潮而锈蚀，而且，线圈的热油循环干燥需连续几天几夜，停电时间的延长，将造成不必要的经济损失；二是采用制冷的方法，使湿润空气在通过制冷机组蒸发器时，空气中的水份在低温状态下以霜的形式凝结于蒸发器内，干燥的气体通入待检修的变压器，满足进入变压器内部检修的操作人员获得新鲜空气，并避免线圈受潮。但这种干燥方法由于采用两级组合式压缩制冷循环，高压和低压压缩机所用制冷剂均为中温制冷剂R22(氟利昂22)，在低压压缩机系统的回热加热器后直接与包括空气过滤器、风机、空气进口加热器、热管换热器、吹扫化霜电磁阀、空气出口电磁阀及出口加热器在内的干燥系统连接、以向被干燥体提供干燥气体。其制冷温度(制冷剂常压下的蒸发温度为-40.8℃)无法达到要求的低温，经干燥机干燥处理的空气露点温度仅为-25～-35℃，检修后的变压器线圈不能得到有效干燥，仍需通过热油循环干燥；而且，由于此类干燥方法及其干燥装置的制冷压缩机采用的是半封闭式压缩机，开机前、后必须将吸气、排气口的截止阀分别关闭、开通，频繁启、闭截止阀极易造成制冷剂泄漏，造成安全隐患；此外，该干燥方法采用罗茨风机输送空气，该风机一是排气量太小，在变压器检修孔启、闭期很难杜绝大气中的湿空气侵入，二是噪声太大。
本发明的目的是设计一种能自行运行并连续不断供给-50～-60℃露点温度的工业用气体的自动干燥方法，以便在变压器等检修时可提供所要求的使变压器线圈环境空气的露点温度在-50℃以下的新鲜、干燥空气，以达到既避免变压器线圈受潮，又可满足检修人员所需的新鲜空气，同时保证在变压器检修孔开启或关闭期间保持变压器内正压，防止大气中的湿空气侵入，以及干燥工艺运行效率高、安全、可靠等目的。
本发明的解决方案是将背景技术的组合式制冷，改进设计为复叠式制冷循环，即在第一级制冷系统与干燥系统之间增设一低温制冷系统，相对于该系统而言第一级制冷系统为高温制冷系统，两系统分别采用R22、R13(氟利昂13)作为制冷剂。高温制冷系统的作用为冷却低温制冷系统的制冷剂；而低温制冷系统则通过其蒸发器等对被干燥气体进行低温干燥处理，从而达到其目的。因此，本发明包括：
A、冷却低温制冷系统制冷剂：
a.由高温系统压缩机(1)压缩输出的R22制冷蒸汽经油分离器(2)分离润滑油后，再经冷却器(3)预冷，其预冷后的冷液经贮液器(4)和干燥过滤器(5)处理后，输入R22气液热交换器(7)再次冷却为过冷液体，该过冷液体经热力膨胀阀(8)送入蒸发冷却器(10)腔体以冷却流经该蒸发冷却器换热管内的低温制冷剂R13至-40～50℃；
b.经换热后迅速蒸发的R22蒸汽回流经R22气液热交换器(7)腔体后，再由高温压缩机(1)吸入而进入下一工作循环；
B、低温冷却空气以除湿：
a.通过低温制冷压缩机(11)压缩输出的R13制冷剂蒸汽经低温系统油分离器(12)分离润滑油、再经R13过热冷却器(13)预冷而进入蒸发冷却器(10)冷却成低温液体，该低温液体再流经R13气液热交换器(14)进一步冷却成过冷的R13液体，该过冷液体经干燥过滤器(15)处理后、再经热力膨胀阀(17)送入蒸发器(20～1、20～2)对流经其腔体的空气冷却至低于-70℃以除去空气中的湿气；
b.经蒸发器(20～1、20～2)工作后流出的R13制冷剂，回流经R13气液热交换器(14)的腔体而被低温制冷压缩机(11)吸入，进入下一工作循环；
C、气体干燥处理：环境温度下的湿空气经空气过滤器(25)过滤处理后，由压力气泵(24)输入热管换热器(22～1、22～2)腔体预冷(初干燥)，预冷后的空气再送入蒸发器(20～1、20～2)中的换热管；对流经其腔体的空气预冷后，再经电磁阀(27～1、27～2)及空气出口加热器(28)输出露点温度为-50～-60℃的新鲜、干燥的空气。
为有效避免背景技术开机前后可能出现的误操作及反复开、关截止阀易造成制冷剂泄漏等问题的发生，在低温制冷压缩机(11)进气端增设一膨胀容器(16)以自动调节制冷量及停机时使制冷剂自动回到膨胀容器(16)内贮存。为了定期除霜，在蒸发器(20～1、20～2)及热管换热器(22～1，22～2)腔体的进气端分别设置加热器(21～1、21～2及23～1、23～2)，定期加热化霜。而为了确保连续不断地对气体进行干燥处理，并列设置两套蒸发器(20～1、20～2)及热管换热器(22～1、22～2)和相应的加热器(21～1、21～2及23～1、23～2)、阀门，并采用相同的工艺流程交替运行，以此连续不断地提供露点温度为-50～-60℃的干燥气体。整个干燥系统的工艺流程，通过PLC可编程控制器进行全自动程序控制。
本发明由于采用高、低温两级复叠式循环制冷系统，高温制冷系统采用中温制冷剂R22对低温系统制冷剂预冷、低温系统采用低温制冷剂R13，其最低蒸发温度达-80～-90℃，可使被干燥的气体经蒸发器干燥后露点温度达到-50～-60℃，较组合式干燥机低25～35℃，在确保变压器检修人员获得所需的新鲜、干燥空气的同时，使变压器线圈环境空气的露点温度达到-50℃以下，空气的含湿量在允许值范围内，从而可有效避免线圈受潮，省去背景技术检修后还需通过热油循环进行干燥等弊病。在低温压缩机进气端增设调节制冷量及停机时回收贮存制冷剂的膨胀容器，压缩机吸、排气口截止阀便处于常开状态并只用于制冷系统抽真空和加制冷剂用；既可避免开机前后出现误操作，又可避免制冷剂的泄漏。送风机改为压力气泵不但送风压力可提高到105KPa，确保在变压器检修孔打开或关闭期间保持变压器内处于正压状态，防止大气中的温空气侵入。而采用两套相同工艺流程的可交替运行的干燥系统，则可保证干燥机连续不断地供给露点温度为-50～-60℃的干燥气体。因而本发明具有工艺流程先进、可靠，可有效满足变压器等检修时所需新鲜、干燥的空气，确保其线圈环境空气的露点温度达到-50℃以下，空气含湿量在允许值范围以内，避免变压器线圈受潮；同时还可使变压器检修孔打开或关闭期间保持变压器内外处于正压状态，防止湿空气侵入等特点。
附图及附图说明
图1、为本发明工艺流程示意图；
图中：1.高温制冷压缩机，1A、1B、1C：截止阀，2.高温系统油分离器，3.冷却器，4.贮液器，5.R22干燥过滤器，6.进气电磁阀，7.R22气液热交换器，8.热力膨胀阀，9.截止阀，10.蒸发冷却器，11.低温制冷压缩机，11A、11B、11C、11D：截止阀，12.低温系统油分离器，13.R13过热冷却器，14.R13气液热交换器，15.R13干燥过滤器，16.膨胀容器，17.R13热力膨胀阀，18.截止阀，19～1、19～2：蒸发器进气电磁阀，20～1、20～2：蒸发器，21～1、21～2：蒸发器化霜加热器，22～1、22～2：热管换热器，23～1、23～2：热管换热器化霜加热器，24.压力气泵，25.空气过滤器，26～1、26～2：热管换热器化霜电磁阀，27～1、27～2：空气出口电磁阀，28.出口空气加热器。
实施例
本实施例以干燥流量为40m3/h的气体干燥装置为例：高温制冷压缩机1采用功率7.5kw的全封闭式压缩机，冷却器3换热面积450m2、R22气液热交换器7换热面积0.12m2，蒸发冷却器10换热功率6kw，截止阀9热力膨胀阀8均为DN8。低温压缩机11亦采用功率7.5kw的全封闭式压缩机，R13过热冷却器换热面积10m2，R13气液热交换器14换热面积0.12m2，供液低温截止阀18、R13热力膨胀阀17均为DN8，本实施例采用两套干燥系统轮换工作，蒸发器20～1、20～2换热面积均为42m2，热管换热器22～1、22～2，换热面积均为30m2，压力气泵24功率1.1kw，输气压力105KPa、流量40m3/h，蒸发器化霜加热器21～1、21～2功率1kw，热管换热器化霜加热器23～1、23～2功率亦为1kw，出口空气加热器28功率5kw，空气出口电磁阀27～1、27～2均为DN32，化霜电磁阀26～1、26～2均为DN20；本实施例采用全自动电器控制柜通过PLC可编程控制器进行全过程自动控制。
本实施例工作时：高温系统由高温制冷压缩机1压缩的R22制冷剂蒸汽经油分离器2分离润滑油后，再经冷却器3预冷、并经贮液器4和干燥过滤器5处理后，输入R22气液热交换器7再次冷却为过冷液体；该过冷液体经热力膨胀阀8、蒸发冷却器10的腔体以冷却流经该蒸发冷却器换热管内的低温制冷剂R13至-40～-50℃；经换热后迅速蒸发的R22蒸汽回流经R22气液热交换器7腔体后，再经截止阀IC由高温压缩机1吸入而进入下一工作循环；低温系统，则通过低温制冷压缩机11压缩输出的R13制冷剂蒸汽经低温系统油分离器12分离润滑油、再经R13过热冷却器13预冷而进入蒸发冷却器10冷却成低温液体，该低温液体再流经R13气液热交换器14进一步冷却成过冷的R13液体，该过冷液体经干燥过滤器15处理后、再经热力膨胀阀17送入蒸发器20～1(20～2)对流经其腔体的空气冷却至低于-70℃以除去空气中的湿气；经蒸发器20～1(20～2)工作后流出的R13制冷剂，回流经R13气液热交换器14腔体而被低温制冷压缩机11吸入而进入下一工作循环。
空气干燥系统的工作流程：环境温度下的湿空气经空气过滤器25过滤处理后、由压力气泵24、输入热管换热器22～1(22～2)腔体预冷(即初干燥)，预冷后的空气再送入蒸发器20～1(20～2)腔体被冷却至低于-70℃以除去空气中的湿气，然后再热管换热器22～1(22～2)中的换热管，对流经其腔体的空气预冷后，经电磁阀27～1(27～2)及空气出口加热器28输出露点温度为-50～60℃的新鲜干燥的空气，该空气通过温度控制器调节到所需温度，即可用于干燥待干燥物体等。
本实施例采用两套工艺流程相同的可交替运行的空气干燥系统，则可确保干燥机连续不断地供给露点温度为-50～-60℃的干燥空气。
Claims (5)
1、一种工业用气体的干燥方法；其特征在于该干燥方法包括：
A、冷却低温制冷系统制冷剂：
a.由高温系统压缩机(1)压缩输出的R22制冷蒸汽经油分离器(2)分离润滑油后，再经冷却器(3)预冷，其预冷后的冷液经贮液器(4)和干燥过滤器(5)处理后，输入R22气液热交换器(7)再次冷却为过冷液体，该过冷液体经热力膨胀阀(8)送入蒸发冷却器(10)腔体以冷却流经该蒸发冷却器换热管内的低温制冷剂R13至-40～-50℃；
b.经换热后迅速蒸发的R22蒸汽回流经R22气液热交换器(7)腔体后，再由高温压缩机(1)吸入而进入下一工作循环；
B、低温冷却空气以除湿：
a.通过低温制冷压缩机(11)压缩输出的R13制冷剂蒸汽经低温系统油分离器(12)分离润滑油、再经R13过热冷却器(13)预冷而进入蒸发冷却器(10)冷却成低温液体，该低温液体再流经R13气液热交换器(14)进一步冷却成过冷的R13液体，该过冷液体经干燥过滤器(15)处理后、再经热力膨胀阀(17)送入蒸发器(20～1、20～2)对流经其腔体的空气冷却至低于-70℃以除去空气中的湿气；
b.经蒸发器(20～1、20～2)工作后流出的R13制冷剂，回流经R13气液热交换器(14)的腔体而被低温制冷压缩机(11)吸入，进入下一工作循环：
C、气体干燥处理：环境温度下的湿空气经空气过滤器(25)过滤处理后，由压力气泵(24)输入热管换热器(22～1、22～2)腔体预冷，预冷后的空气再送入蒸发器(20～1、20～2)中的换热管；对流经其腔体的空气预冷后，再经电磁阀(27～1、27～2)及空气出口加热器28输出露点温度为-50～-60℃的新鲜、干燥的空气。
2、按权利要求1所述工业用气体的干燥方法；其特征在于在低温制冷压缩机(11)进气端增设一膨胀容器(16)以自动调节制冷量及停机时使制冷剂自动回到膨胀容器(16)内贮存。
3、按权利要求1所述工业用气体的干燥方法；其特征在于在蒸发器(20～1、20～2)及热管换热器(22～1、22～2)腔体的进气端分别设置加热器(21～1、21～2及23～1、23～2)，定期加热化霜。
4、按权利要求1所述工业用气体的干燥方法；其特征在于该干燥方法并列设置两套蒸发器(20～1、20～2)及热管换热器(22～1、22～2)和相应的加热器(21～1、21～2及23～1、23～2)、阀门，并采用相同的工艺流程交替运行，以此连续不断地提供露点温度为-50～-60℃的干燥气体。
5、按权利要求1所述工业用气体的干燥方法；其特征在于整个干燥系统的工艺流程通过PLC可编程控制器进行全自动程序控制。
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