CN202983467U - 零耗气吸附式干燥机的温度控制装置 - Google Patents

Abstract

一种零耗气吸附式干燥机的温度控制装置，所述的零耗气吸附式干燥机包括第一吸附罐、第一冷却器、第一气水分离器、第二吸附罐、第二冷却器、第二气水分离器以及气路切换组件，所述第一吸附罐、第二吸附罐的进出气口分别与所述气路切换组件连接，所述第一吸附罐、第二吸附罐的进出气口处分别安装温度传感器，所述温度传感器与用以根据温度传感器的信号并依照预设状态更换的控制指令进行气路切换组件阀门动作切换的智能化控制器连接，所述智能化控制器与所述气路切换组件连接。本实用新型提供一种控制精度较高、能耗低、工作效率较高的零耗气吸附式干燥机的温度控制装置。

Description

零耗气吸附式干燥机的温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种吸附式干燥机，尤其是一种零耗气吸附式干燥机。

背景技术

压缩空气是除了电力之外的最重要的工业动力源，在机械、电子、石化、汽车、纺织、化纤、有色金属、电力、煤炭、食品、医药等领域都有极其广泛的应用。由于空气压缩机（以下简称空压机）输出的压缩空气不可避免地含有油、水、汽和灰尘颗粒等，如果不进行净化处理，会使得后续的用气设备及管道被锈蚀、用气质量低劣，最终严重影响产品的质量。因此，必须要对压缩空气进行除水、除油、干燥和净化处理，也就导致几乎所有需要压缩空气的场所都要用干燥机。

压缩空气干燥设备主要有两大类：一类是冷冻式干燥机（以下简称冷干机）；第二类是吸附式干燥机（以下简称吸附机），这两类干燥机各有优缺点和应用场所。冷干机的优点是不耗气、压降损失小、能耗较低，但缺点是露点温度受冰点的限制，无法做得很低，因而其应用范围大受局限。此外，由于冷干机有制冷系统和压缩机驱动系统，因而使得其结构比较复杂，返修率较高。吸附机在发展历史上经历了较大的起伏。在上世纪70－80年代，冷干机还没有或刚出现时，干燥机以吸附机为主。当时的吸附机耗能很高，气压损失达15%左右。80年代冷干机出现之后，由于冷干机的能耗比吸附机低，因此，冷干机逐渐占据了上风，吸附机只在大型机以及一些需要极低露点温度的领域得到了应用。

近年来，随着全球科技的发展以及对能源问题的日益重视，制约吸附机的几个关键因素（特别是能耗高的问题）已经被人们逐步克服。吸干机有5种不同的再生方式：无热再生式、微热再生式、加热再生式、普通压缩热再生式、零耗气压缩热再生式。从能耗的角度来看，吸附机的发展历程从高能耗到低能耗，从无热再生式（极高能耗）→微热再生式（高能耗）→加热再生式（较高能耗）→普通压缩热再生式（低能耗）→零耗气压缩热再生式（极低能耗）。具体能耗比例为：无热再生式（按100%计）：微热再生式（~80%）：加热再生式（~60%）→普通压缩热再生式（~25%）→零耗气压缩热再生式（~10%）。由此可见，零耗气压缩热再生式吸干机的能耗极低，是目前国际上能耗最低的一种机型，并且已经开始逐步在行业中应用开来。

吸干机工作的基本机理是利用吸附剂具有吸附水分的特性，其吸附过程是一个自行放热过程，而要解吸（即“再生”），就要耗能，也就是说必须由外界向其提供能量。无热再生式纯粹靠压缩空气本身提供此能量，微热再生是部分靠压缩空气本身，部分靠电能提供此能量。而压缩空气又是空压机提供的有用的能量形式，电能又是一种高品质、高能级能源，从此角度看，无热和微热再生式耗能方式均属不合理的方式。

零耗气压缩热再生式吸干机依据的基本原理是“变温吸附”，即吸附剂在低温下吸附，在高温下解吸附再生，形成一个循环周期，在整个循环过程中压力保持不变。常规的、典型的零耗气吸干机的结构及工作原理见附图一。尽管图一所示的是一种典型的结构，但对于大多数以双塔（罐）形式工作的零耗气吸干机，其工作原理都与图1相近。

图1中的“空气进口”通过管道与上游设备——空气压缩机的终出口直接相连，由于空压机去掉了最后级冷却器，故输出压缩空气温度高达（110～130）℃，即为下面所提到的“高温压缩空气”。

工作过程如下：

①左吸附罐加热（解吸附）、右吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→第五受控阀11→左吸附罐→第十一受控阀16→第九受控阀15→水冷却器3→气水分离器4→第八受控阀14→右吸附罐→第二受控阀8→用户。设置该流程的目的是要利用高温压缩空气中的“高温”来加热左吸附罐中的吸附剂，使吸附剂脱附（因为脱附需要高温），达到吸附剂再生的第一步。在这个过程中，左吸附罐内的吸附剂的温度升高到与高温压缩空气相等（110～130）℃，过程结束。

②左吸附罐冷却（吸附）、右吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→水冷却器5→气水分离器6→第十受控阀18→第十一受控阀16→左吸附罐→第三受控阀9→水冷却器3→气水分离器4→第八受控阀14→右吸附罐→第二受控阀8→用户。设置该流程的目的是冷却左罐中的吸附剂，从而完成左罐吸附剂的再生，并除去工质中的水份。在这个过程中，左吸附罐内的吸附剂的温度从高温降低到低温（~45℃），与①过程开始时的初始温度相等，吸附剂完成了解吸－吸附的一个完整的过程。

③右吸附罐加热（解吸附）、左吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→第六受控阀12→右吸附罐→第十二受控阀17→第九受控阀15→水冷却器3→气水分离器4→第七受控阀13→左吸附罐→第一受控阀7→用户。此为上述①的左右罐对换的过程。

④右吸附罐冷却（吸附）、左吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→水冷却器5→气水分离器6→第十受控阀18→第十二受控阀17→右吸附罐→第四受控阀10→水冷却器3→气水分离器4→第七受控阀13→右吸附罐→第一受控阀7→用户。此为上述②的左右罐对换的过程。

上述4个过程的切换靠各阀门的开关来进行控制，阀门的开关动作通常由时间继电器或PLC，根据事先设定的时间来进行控制的。完成双塔一个周期的切换时间通常固定为8个小时，其中上述的第①、②、③、④阶段各占约2小时。

依据时间来进行工作状态切换，其实质是经过一定的时间之后，吸附剂达到了吸附或解吸附所需的温度，然后通过阀门开关来进行切换，其根本的依据参量其实是“温度”（这也正是“变温吸附”的特征），即在高温时（例如110℃）解吸附；在低温时（例如45℃）吸附。通过时间来进行状态切换，好处是简单易行，但缺点明显。一是由于需处理的空气流量负载是变化的（例如白天和晚上的空气流量不同），在负载高和负载低时所需处理的空气流量不同，因而固定时间切换并不合适；二是夏天和冬天环境温度不同，使得即使在相同的负载情况下吸附剂所需的吸附－再生的工作时间也不相同；三是事先设定8个小时或几个小时，需要通过其它技术手段（例如压力露点测量等）或依靠经验来设定，是一种模糊估计。在这种模糊估计之下，可能吸附剂的吸附还未完成，就被转换成解吸附了，反之亦然。于是，吸附－解吸附功能没有被充分利用，吸附－解吸附效率降低，使得整机效率降低，能耗增加，设备寿命由于阀门开关动作频繁而缩短，带来诸多的不利。

发明内容

为了克服已有零耗气吸附式干燥机的控制精度差、能耗较高、工作效率较低的不足，本实用新型提供一种控制精度较高、能耗低、工作效率较高的零耗气吸附式干燥机的温度控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种零耗气吸附式干燥机的温度控制装置，所述的零耗气吸附式干燥机包括第一吸附罐、第一冷却器、第一气水分离器、第二吸附罐、第二冷却器、第二气水分离器以及气路切换组件，所述第一吸附罐、第二吸附罐的进出气口分别与所述气路切换组件连接，所述第一吸附罐、第二吸附罐的进出气口处分别安装温度传感器，所述温度传感器与用以根据温度传感器的信号并依照预设状态更换的控制指令进行气路切换组件阀门动作切换的智能化控制器连接，所述智能化控制器与所述气路切换组件连接。

进一步，在干燥机的空气出口处安装露点温度传感器，所述智能化控制器还包括用以当露点温度比设定温度高时，缩短处于吸附状态的吸附塔的工作时间或延长处于解吸附状态的吸附塔的工作时间，以及当露点温度比设定温度低时延长处于吸附状态的吸附塔的工作时间或缩短处于解吸附状态的吸附塔的工作时间的工作状态的实时控制模块，所述露点温度传感器与所述实时控制模块连接。

更进一步，所述气路切换组件包括第一受控阀、第二受控阀、第三受控阀、第四受控阀、第五受控阀、第六受控阀、第七受控阀、第八受控阀、第九受控阀、第十受控阀、第十一受控阀和第十二受控阀，所述第一吸附罐的一端分别与第一受控阀、第三受控阀、第五受控阀连接，所述第一吸附罐的另一端分别与第七受控阀、第十一受控阀连接，所述第二吸附罐的一端分别与第二受控阀、第四受控阀、第六受控阀连接，所述第二吸附罐的另一端分别与第八受控阀、第十二受控阀连接，所述第一受控阀与第二受控阀连接，且所述第一受控阀与第二受控阀的连接管路与空气出口管连接，所述第三受控阀与第四受控阀连接，且所述第三受控阀与第四受控阀的连接管路分别与第一冷却器、第九受控阀连接，所述第一冷却器与第一气水分离器连接，第五受控阀与第六受控阀连接，其第五受控阀与第六受控阀的连接管路分别与第二冷却器、高温空气进口管连接，所述第七受控阀与第八受控阀连接，且所述第七受控阀与第八受控阀的连接管路与第一气水分离器连接，所述第十一受控阀与第十二受控阀连接，且所述第十一受控阀与第十二受控阀的连接管路分别与第九受控阀、第十受控阀连接，所述第十受控阀与第二气水分离器连接，所述第二气水分离器与第二冷却器连接。当然，也可以选用其他的气路切换形式。

所述智能化控制器为PLC控制器。当然，也可以选用其他智能化控制器。

本实用新型的有益效果主要表现在：1、优化阀门动作时间，可确保吸附剂完全吸附－解吸附，提高吸附剂的吸附－解吸附效率，从而提高运行效率、降低能耗、延长设备使用寿命；2、采用PLC技术，通过出气端的露点温度来控制吸干机的吸附－再生状态的切换，使得整机的功耗自动与空气处理量相匹配，稳定输出高品质的成品气，减少成品气的浪费，节约了能耗和气耗。

附图说明

图1是现有的零耗气吸附式干燥机的示意图。

图2是本实用新型的零耗气吸附式干燥机的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图2，一种零耗气吸附式干燥机的温度控制装置，所述的零耗气吸附式干燥机包括再生罐、水冷却器、气水分离器、阀门等。所述的温度控制装置包括智能化控制器、用以检测温度的温度传感器组件、用以依照控制指令进行开关动作的阀门，用以检测输出干燥空气的露点温度的温度露点传感器。所述智能化控制器可采用PLC控制器，也可采用其它的智能化控制器。所述的温度传感器插接在两个吸附塔（罐）各自的进出管路中，所述的露点温度传感器串接在吸干机的输出管路中，所述的温度传感器组件与智能化控制器连接，所述温度露点传感器与智能化控制器连接。具体如图2所示。

对于①左吸附罐加热（解吸附）、右吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→第五受控阀11→温度传感器1#→左吸附罐→温度传感器2#→第十一受控阀16→第九受控阀15→第一水冷却器3→第一气水分离器4→第八受控阀14→温度传感器4#→右吸附罐→温度传感器3#→第二受控阀8→用户。与图一相比，温度控制的零耗气装置在双塔的出入口端分别各自设置了温度传感器。温度传感器接入PLC，在PLC中，对温度传感器2#与设定的温度信号值分别进行对比。左罐的入口温度为（110~130）℃的高温，出口端（或左罐下部）温度开始为45℃左右的低温，上下温差很大，这时，阀门不动作，气流按照原有的通道流动。随着高温压缩空气持续对左罐中的吸附剂进行加热，左罐中的吸附剂温度不断提高，当出口温度探头2#检测到温度值等于设定的温度数值（如80℃），此时说明吸附剂已经完全解吸，PLC指令关闭阀门11、15，指令开启阀门18、9，其余阀门不动作，第①阶段完成，开始进入第②阶段。

对于②左吸附罐冷却（吸附）、右吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→第二水冷却器5→第二气水分离器6→第十受控阀18→第十一受控阀16→温度传感器2#→左吸附罐→温度传感器1#→第三受控阀9→第一水冷却器3→第一气水分离器4→第八受控阀14→温度传感器4#→右吸附罐→温度传感器3#→第二受控阀8→用户。在这一阶段开始时，左罐的下口为来自于经过水冷却器5降温之后的低温空气（45℃），上口温度为高温，上下温差很大，这时，阀门不动作，气流按照前面的阶段①结束时的阀门通道流动。左罐内的吸附剂随着低温气体由下向上流动持续被降温，温度不断降低。当上端口温度探头1#检测到的温度值等于设定温度值时（如45℃），此时左吸附罐吸附剂被冷却完毕，PLC指令关闭阀门18、16、9、14、8，指令开启阀门12、17、15、13、7，其余阀门不动作，第②阶段完成，开始进入第③阶段。

对于③右吸附罐加热（解吸附）、左吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→第六受控阀12→温度传感器3#→右吸附罐→温度传感器4#→第十二受控阀17→第九受控阀15→第一水冷却器3→第一气水分离器4→第七受控阀13→温度传感器2#→左吸附罐→温度传感器1#→第一受控阀7→用户。当温度探头4#检测到温度值等于设定的温度数值（如80℃），此时说明吸附剂已经完全解吸，PLC指令关闭阀门12、15和开启阀门18、10，其余阀门不动作。第③阶段完成，开始进入第④阶段。此为上述①的左右罐对换的过程。

对于④右吸附罐冷却（吸附）、左吸附罐干燥阶段流程：

高温压缩空气→第二水冷却器5→第二气水分离器6→第十受控阀18→第十二受控阀17→温度传感器4#→右吸附罐→温度传感器3#→第四受控阀10→第一水冷却器3→第一气水分离器4→第七受控阀13→温度传感器2#→左吸附罐→温度传感器1#→第一受控阀7→用户。当上端口温度探头3#检测到的温度值等于设定温度值时（如45℃），此时右吸附罐吸附剂被冷却完毕，PLC指令关闭阀门18、17、10、13、7，指令开启阀门11、16、15、14、8，其余阀门不动作，第④阶段完成，开始进入下一轮的第①阶段。此为上述②的左右罐对换的过程。

所述智能化控制器包括当接收到执行切换动作指令时，控制阀门开关。进一步，所述温度传感器组件包括4个温度传感器，各自串接安装在两个吸附罐的上端口与下端口管路中。更进一步，在所述干燥空气出口处安装用以检测输出空气的干燥程度的露点仪，所述露点仪与所述智能化控制器连接，所述智能化控制器还包括：用以当露点温度比设定温度高时，缩短处于吸附状态的吸附塔的工作时间或延长处于解吸附状态的吸附塔的工作时间，以及当露点温度比设定温度低时延长处于吸附状态的吸附塔的工作时间或缩短处于解吸附状态的吸附塔的工作时间的工作状态智能控制模块。

Claims (4)

1.一种零耗气吸附式干燥机的温度控制装置，所述的零耗气吸附式干燥机包括第一吸附罐、第一冷却器、第一气水分离器、第二吸附罐、第二冷却器、第二气水分离器以及气路切换组件，所述第一吸附罐、第二吸附罐的进出气口分别与所述气路切换组件连接，其特征在于：所述第一吸附罐、第二吸附罐的进出气口处分别安装温度传感器，所述温度传感器与用以根据温度传感器的信号并依照预设状态更换的控制指令进行气路切换组件阀门动作切换的智能化控制器连接，所述智能化控制器与所述气路切换组件连接。

2.如权利要求1所述的零耗气吸附式干燥机的温度控制装置，其特征在于：在干燥机的空气出口处安装露点温度传感器，所述智能化控制器还包括用以当露点温度比设定温度高时，缩短处于吸附状态的吸附塔的工作时间或延长处于解吸附状态的吸附塔的工作时间，以及当露点温度比设定温度低时延长处于吸附状态的吸附塔的工作时间或缩短处于解吸附状态的吸附塔的工作时间的工作状态的实时控制模块，所述露点温度传感器与所述实时控制模块连接。

3.如权利要求1或2所述的零耗气吸附式干燥机的温度控制装置，其特征在于：所述气路切换组件包括第一受控阀、第二受控阀、第三受控阀、第四受控阀、第五受控阀、第六受控阀、第七受控阀、第八受控阀、第九受控阀、第十受控阀、第十一受控阀和第十二受控阀，所述第一吸附罐的一端分别与第一受控阀、第三受控阀、第五受控阀连接，所述第一吸附罐的另一端分别与第七受控阀、第十一受控阀连接，所述第二吸附罐的一端分别与第二受控阀、第四受控阀、第六受控阀连接，所述第二吸附罐的另一端分别与第八受控阀、第十二受控阀连接，所述第一受控阀与第二受控阀连接，且所述第一受控阀与第二受控阀的连接管路与空气出口管连接，所述第三受控阀与第四受控阀连接，且所述第三受控阀与第四受控阀的连接管路分别与第一冷却器、第九受控阀连接，所述第一冷却器与第一气水分离器连接，第五受控阀与第六受控阀连接，其第五受控阀与第六受控阀的连接管路分别与第二冷却器、高温空气进口管连接，所述第七受控阀与第八受控阀连接，且所述第七受控阀与第八受控阀的连接管路与第一气水分离器连接，所述第十一受控阀与第十二受控阀连接，且所述第十一受控阀与第十二受控阀的连接管路分别与第九受控阀、第十受控阀连接，所述第十受控阀与第二气水分离器连接，所述第二气水分离器与第二冷却器连接。

4.如权利要求1或2所述的零耗气吸附式干燥机的温度控制装置，其特征在于：所述智能化控制器为PLC控制器。

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