CN204107289U - 一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置 - Google Patents

Abstract

一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，包括干燥器A、干燥器B、第一冷却器(101)以及第二冷却器(102)；干燥器A与干燥器B分别通过上管系(103)和下管系(104)连通；上管系(103)由阀门十一(11)，串接的阀门一(1)和阀门二(2)，以及串接的阀门九(9)和阀门十(10)并联构成；下管系(104)由串接的阀门三(3)和阀门四(4)，串接的阀门五(5)与阀门六(6)，以及串接的阀门七(7)与阀门八(8)并联构成；进气口与第一冷却器(101)连通，且该连接管上设有阀门十二(12)；阀门一(1)、阀门二(2)与进气口连通；阀门三(3)、阀门四(4)与第一冷却器(101)连通；阀门五(5)、阀门六(6)阀门六(6)与第一冷却器(101)连通；阀门七(7)、阀门八(8)与第二冷却器(102)连通；第二冷却器(102)与出气口连通；阀门九(9)、阀门十(10)与出气口连通，且连接管上设有阀门十三(13)。实现成品气冷吹再生的零排放，再生效果佳。

Description

一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置

技术领域

本实用新型涉及气体干燥装置，具体是一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置。 

背景技术

在工业生产中，有些行业如化工仪表、气动控制、粉粒输入输送、烟草、食品、医药等行业要求使用干燥的压缩空气。压缩空气可作为工业控制的执行机构的气源、固体输送的气源、气动工具的动力气源等。 

压缩空气中含有相当数量的水份，空气经压缩冷凝成为湿饱和空气后，夹带大量的液态水滴，它们是设备、管道和阀门锈蚀、、阻塞、磨损，易损件寿命降低的根本原因；在冬天，这些液态水滴结冰后还会阻塞气动系统中的小孔通道。这对于追求高可靠性的连续生产线无疑是一种威胁。 

目前，得到干燥压缩空气的方法有吸附法、冷冻干燥法、压力升降法等。想要得到较低露点的压缩空气一般都采用吸附法。吸附式干燥器的工作原理是利用吸附剂(如铝胶、分子筛等)在低温高压下能吸收空气中的水分，且在低压高温下能解吸水分的特点。将吸附剂装入耐压容器(干燥塔)中，两个干燥塔交替工作，一个干燥塔通过压缩空气对内部吸附剂再生，另一个干燥塔对压缩空气进行吸附，使压缩空气得到干燥。干燥塔的吸附过程和再生过程的影响因素有压力、温度、气体流速、吸附剂本身的特性以及压缩空气的含水量等。 

吸附式干燥器大部分是无热再生、有热再生和微加热再生干燥器。这几种干燥器在节能及结构上都存在一定的缺点，如：无热再生空气干燥器再生时要消耗15％干燥后的压缩空气，因此造成了已经压缩净化后的压缩空气的浪费，从而导致了电能的浪费和设备能力的浪费。有时因再生耗气量太大而不能满足用气点的需要。而加热再生和微加热再生空气干燥器除了要消耗5％～7％成品气还需要消耗一定量的电能，同时对电加热的控制部分要求比较严格，否则会影响干燥器的安全运行。 

针对上述吸附式干燥器的缺点，现有技术提出了一种利用压缩空气的余热进行再生空气的加热的方法以及一种余热再生式压缩空气干燥器。 

余热再生式压缩空气干燥器是在加热再生和微加热再生空气干燥器原理的基础上研发的一种新型低能耗设备。其原理是利用压缩机出口未经冷却的高温空气对吸附剂进行深层脱水再生，而无需外部加热达到节能的目的。余热再生式干燥器有效地利用了空压机末级排气中的余热加热再生空气即加速水蒸气由吸附剂向空气中转移，提高了吸附剂再生过程。由此两塔体干燥再生循环交替运转连续提供干燥的压缩空气。这样既保持了加热再生和微加热再生 空气干燥器的优点，同时又避免了它们的缺点，使压缩空气的废热得到了利用。 

然而，一般在余热再生干燥方法的再生阶段加热后均有一个成品气冷吹再生过程，冷吹再生采用部分成品气把加热的吸附剂进行降温，然后放空排出再生气体，该方法需要把再生的压力气体泄放掉，能耗高，并且要消耗一定的成品气。对一些贵重气体、有毒气体或其它不能放空的特殊气体的干燥处理损失更大，对压缩气体的干燥有一定的局限性。 

如图1所示，其是公开号为CN B451601 A的实用新型专利的装置连接图。该实用新型的申请文件中公开了一种新型余热再生干燥器装置，其工作过程如下：来自于空压机出口的高温压力空气(比如140℃、0.8MPa)分为两路。一路空气作为加温气体，通过阀V1、阀V5(或阀V6)进入到1#干燥器(或2#干燥器)，对1#干燥器(或2#干燥器)进行加温，使其再生1#干燥器出口温度T1(或2#干燥器出口温度T2)达80℃左右，最后加温气体通过阀V7(或阀V8)进入消音器排至大气；加温完毕后的1#干燥器(或2#干燥器)通过阀V2(此时阀V1已关闭)节流约3％左右的仪表风冷吹1#干燥器(或2#干燥器)，使其再生1#干燥器出口温度T1(或2#干燥器出口温度T2)达40℃左右，冷吹气体通过阀V7(或阀V8)进入到消音器放空；二路空气通过末冷器冷却至40℃左右，进入到水分离器排出冷凝的水分，出水分离器后的空气通过阀V10(或阀V9)进入到2#干燥器(或1#干燥器)，经2#干燥器(或1#干燥器)吸附水分后，通过阀V4(或阀V3)进入到仪表风系统。 

该装置存在以下的缺点： 

1、再生过程中需要对再生气排空，能耗高，并且要消耗一定的成品气，降低了整个装置的工作效率。 

2、对于工艺气体、天然气、二氧化碳、一氧化碳、氢气及有毒有害气体，不能直接向大气中排放，否则将对大气造成危害，污染环境。 

3、如果对排放气体回收处理，则将增加设备和资金；排放气体的过程将引起罐内压力的降低，容易造成吸附剂粉化。 

4、压缩气体放空会产生噪音。 

因此，针对现有技术的余热再生干燥器的缺点，需要提出一种新型的余热再生干燥器。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，完全实现成品气冷吹再生的零排放，彻底消除运行能耗。 

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：包括干燥器A、干燥器B、第一冷 却器101以及第二冷却器102；干燥器A与干燥器B的上、下两端分别通过上管系103和下管系104连通； 

所述上管系103由阀门十一11，串接的阀门一1和阀门2，以及串接的阀门九9和阀门十10并联构成；所述下管系104由串接的阀门三3和阀门四4，串接的阀门五5与阀门六6，以及串接的阀门七7与阀门八8并联构成； 

进气口经过阀门十二12与第一冷却器101的进气端连通； 

阀门一1与阀门二2之间的连接点与进气口连通； 

阀门三3与阀门四4之间的连接点与第一冷却器101的另一进气端连通； 

阀门五5与阀门六6之间的连接点与第一冷却器101的出气端连通； 

阀门七7与阀门八8之间的连接点与第二冷却器102的进气端连通；第二冷却器102的出气端与出气口连通； 

阀门九9与阀门十10之间的连接点经过阀门十三13与出气口连通。 

相比于现有技术，本实用新型提供一种至少两个并联的干燥塔吸附，直接使用干燥的成品气冷吹再生吸附剂，能制取低露点的干燥气；利用实用新型的工艺回收干燥装置冷吹再生时所消耗的成品气，使之回流在系统内循环使用，完全不消耗成品气，降低再生成本；整个工艺过程都在工作压力状态下完成，再生吸附剂时不用放空，彻底消除因压缩气体突然排放所产生的噪音；切换平稳无震动，不会使吸附剂受压力波动相互摩擦而破碎产生粉尘，可延长设备使用寿命。与现有技术相比，本工艺完全实现成品气冷吹再生的零排放，彻底消除运行能耗，极大地节约能源，自动化程度高，使用安全，有利于环保，再生效果佳。 

进一步，所述阀门十三13为开度可调的调节阀。通过调节阀门十三13的开度可以控制冷吹再生气体占总成品气量的百分比。 

进一步，还包括一PLC控制器(可编程逻辑控制器)；该控制器发出信号到所有阀门以控制其开关程度。 

进一步，还包括一设置在第二冷却器102出气端的流量传感器14，该流量传感器14检测从第二冷却器102流通到出气口的气体的流量并发送至PLC控制器；该控制器根据该部分气体的流量调节阀门十三13的开度以调整部分气体的流量占总成品气量的比例。 

进一步，所述第一冷却器101和第二冷却器102为风冷冷却器或水冷冷却器。 

附图说明

图1是公开号为CN B451601 A的实用新型专利的装置连接图。 

图2是本实用新型的一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置的连接示意图。 

图3是图2中的装置在上半周期步骤(1)的状态图。 

图4是图2中的装置在上半周期步骤(2)的状态图。 

图3、图4中填充黑色的阀门为打开状态。 

下面参见附图及具体实施例，对本实用新型作进一步说明。 

具体实施方式

请参阅图2，其是本实用新型的一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置的连接示意图。本实用新型的无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，具有进气口和出气口，包括干燥器A、干燥器B、第一冷却器101、第二冷却器102以及PLC控制器。所述干燥器A与干燥器B内部分别设有由吸附剂组成的吸附剂层；干燥器A与干燥器B的上、下两端分别通过上管系103和下管系104连通。 

所述上管系103由阀门十一11，串接的阀门一1和阀门二2，以及串接的阀门九9和阀门十10并联构成。其中，阀门一1与阀门九9直接与干燥器A连通，阀门二2与阀门十10直接与干燥器B连通。 

所述下管系104由串接的阀门三3和阀门四4，串接的阀门五5与阀门六6，以及串接的阀门七7与阀门八8并联构成。其中，阀门三3、阀门五5以及阀门七7直接与干燥器A连通，阀门四4、阀门六6以及阀门八8直接与干燥器B连通。 

进气口与冷却器101的进气端通过连接管L1连通，且连接管L1上设有阀门十二12。 

阀门一1与阀门二2的之间的连接点通过连接管L2与进气口连通。 

阀门三3与阀门四4的之间的连接点通过连接管L3与冷却器101的另一进气端连通。 

阀门五5与阀门六6的之间的连接点通过连接管L4与冷却器101的出气端连通。 

阀门七7与阀门八8的之间的连接点通过连接管L5与冷却器102的进气端连通；冷却器102的出气端通过连接管L6与出气口连通。 

阀门九9与阀门十10的之间的连接点通过连接管L7与出气口连通，且连接管L7上设有阀门十三13。在本实施例中，所述阀门十三13为开度可调的调节阀。 

该第二冷却器102出气端设有一流量传感器14；该流量传感器14检测从第二冷却器102流通到出气口的气体的流量并发送至PLC控制器。 

所述PLC控制器与上述所有的阀门以及流量传感器14电连接。该PLC控制器控制所有阀门的开关程度，且该PLC控制器接收流量传感器14的信号，根据该部分气体的流量调节阀门十三13的开度以调整部分气体的流量占总成品气量的比例，从而使两者的比例稳定在一定数值的范围内。所述的部分气体的流量可根据成品气露点要求实时调节。 

所述第一冷却器101和第二冷却器102可以为风冷冷却器或水冷冷却器。第一冷却器101 的排水端与第一排污阀15连接。第二冷却器102的排水端与第二排污阀16连接。第一排污阀15、第二排污阀16为自动排污阀。 

本实用新型的无排放成品气冷吹余热再生干燥装置的工作过程分为上半周期和下半周期，上半周期与下半周期的再生过程分两个步骤。 

上半周期(干燥器A吸附，干燥器B再生)的工作过程： 

请参阅图3、图4，其分别是本实用新型的一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置上半周期的步骤(1)和步骤(2)的状态图。 

步骤(1)干燥器A吸附工作，干燥器B加热再生：打开阀门二2、阀门四4、阀门五5、阀门九9以及阀门十三13，保持阀门一1、阀门三3、阀门六6、阀门七7、阀门八8、阀门十10、阀门十一11以及阀门十二12关闭。具有一定热量的压缩空气从进气口经过连接管L2、阀门二2进入干燥器B的上端，压缩热气流由上至下穿过吸附剂床层，对吸附剂加热，使干燥器B内的吸附剂得到加热再生；在加热再生过程中，热气流带走解析出来的水蒸汽，由干燥器B的下端排出；经过阀门四4、连接管L3进入第一冷却器101，气体冷却分离后，析出的水分经第一排污阀15排出，而压缩气体经阀门五5进入干燥器A的下端，自下而上穿过吸附剂床层，气体中的水分被吸附、进一步脱水干燥并由干燥器A的上端排出，经过阀门九9、阀门十三13被送往出气口作为成品气。 

步骤(2)干燥器A吸附工作，干燥器B冷吹再生：干燥器B加热一段时间后，干燥器内的吸附剂得到加热再生。此时，打开阀门十二12、阀门五5、阀门八8、阀门九9、阀门十一11、阀门十三13，保持阀门一1、阀门二2、阀门三3、阀门四4、阀门六6、阀门七7、阀门十10关闭。具有一定热量的压缩空气从进气口经过阀门十二12进入第一冷却器101。压缩气体冷却分离后，析出的水分经第一排污阀15排出，而气液分离后的压缩气体经阀门五5进入干燥器A的下端，自下而上穿过吸附剂床层，气体中的水分被吸附、进一步脱水干燥并由干燥器A的上端排出，经过阀门九9、阀门十三13被送往出气口。同时，从干燥器A出口分部分成品气作为冷却再生气经阀门十一11进入干燥器B，使该干燥器B的吸附剂降温，以备下半周期使用；气体再经阀门八8进入第二冷却器102，析出的水分经第二排污阀16排出，干燥气体送到出气口作为成品气。 

在上半周期的步骤(2)中，流量传感器14检测从第二冷却器102排出到出气口的气体的流量并发送至PLC控制器。 

假设输出到出气口的总成品气的流量为S₁，通过第二冷却器102的气体流量为S₂，则在干燥器B冷吹再生过程中从干燥器A的出口分流到干燥器B的冷吹再生气占总成品气量的百 分比为

PLC控制器将实时检测到的百分比与预设好的定值百分比作比较，并调节阀门十三13的开度使稳定在预设的定值百分比的一定范围内。 

例如，预设好的冷吹再生气占总成品气量的百分比为10％。若实际检测到的大于10％，则表明阀门十三13的开度较小，使流通阀门十一11的冷却再生气的量比需求要多，则此时PLC控制器控制阀门十三13打开较大的开度。反之，若实际检测到的小于10％，则表明阀门十三13的开度较大，使流通阀门十一11的冷却再生气的量不满足实际需求，则此时PLC控制器控制阀门十三13打开较小的开度。 

下半周期(干燥器B吸附，干燥器A再生)的工作过程： 

下半周期工作过程与上半周期工作过程实际上是相同的，通过改变阀门的开关使干燥器A与干燥器B切换工作，在干燥器B吸附工作时，干燥器A进行再生。 

相比于现有技术，本实用新型提供一种至少两个并联的干燥塔吸附，直接使用干燥的成品气冷吹再生吸附剂，能制取低露点的干燥气；利用实用新型的工艺回收干燥装置冷吹再生时所消耗的成品气，使之回流在系统内循环使用，完全不消耗成品气，降低再生成本；整个工艺过程都在工作压力状态下完成，再生吸附剂时不用放空，彻底消除因压缩气体突然排放所产生的噪音及排放气体对大气的污染；切换平稳无震动，不会使吸附剂受压力波动相互摩擦而破碎产生粉尘，可延长设备使用寿命；设有流量传感器与调节阀，PLC控制器可根据预设的冷吹再生气占总成品气量的百分比调节调节阀的开度，使工艺的自动化程度更高。与现有技术相比，本工艺完全实现成品气冷吹再生的零排放，彻底消除运行能耗，极大地节约能源，自动化程度高，使用安全，有利于环保，再生效果佳。 

Claims (5)

1.一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，具有进气口和出气口，其特征在于：包括干燥器A、干燥器B、第一冷却器(101)以及第二冷却器(102)；干燥器A与干燥器B的上、下两端分别通过上管系(103)和下管系(104)连通； 

所述上管系(103)由阀门十一(11)，串接的阀门一(1)和阀门二(2)，以及串接的阀门九(9)和阀门十(10)并联构成；所述下管系(104)由串接的阀门三(3)和阀门四(4)，串接的阀门五(5)与阀门六(6)，以及串接的阀门七(7)与阀门八(8)并联构成； 

进气口经过阀门十二(12)与第一冷却器(101)的进气端连通； 

阀门一(1)与阀门二(2)之间的连接点与进气口连通； 

阀门三(3)与阀门四(4)之间的连接点与第一冷却器(101)的另一进气端连通； 

阀门五(5)与阀门六(6)之间的连接点与第一冷却器(101)的出气端连通； 

阀门七(7)与阀门八(8)之间的连接点与第二冷却器(102)的进气端连通；第二冷却器(102)的出气端与出气口连通； 

阀门九(9)与阀门十(10)之间的连接点经过阀门十三(13)与出气口连通。 

2.根据权利要求1所述的一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，其特征在于：所述阀门十三(13)为开度可调的调节阀。 

3.根据权利要求2所述的一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，其特征在于还包括一PLC控制器；该控制器与所有阀门连接以控制其开关程度。 

4.根据权利要求3所述的一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，其特征在于：还包括一设置在第二冷却器(102)出气端的流量传感器(14)，该流量传感器(14)检测从第二冷却器(102)流通到出气口的气体的流量并发送至控制器；该控制器根据该部分气体的流量调节阀门十三(13)的开度以调整部分气体的流量占总成品气量的比例。 

5.根据权利要求4所述的一种无排放成品气冷吹余热再生干燥装置，其特征在于：所述第一冷却器(101)和第二冷却器(102)为风冷冷却器或水冷冷却器。