CN218846658U - 一种空气预净化系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种空气预净化系统，该系统包括空气压缩机和吸附器，连接空气压缩机和吸附器的进料空气总管，以及将净化后的空气送往下游的净化空气总管，CO2浓度监测装置，用来获取进料空气中的CO2浓度；和控制器，接收所述CO2浓度监测装置获取的CO2浓度，并且根据所述CO2浓度调节所述空气压缩机的进气量。采用这一系统，能确保进入吸附器的CO2总量不超过吸附器中吸附器的总容量，从而避免吸附器的CO2穿透。

Description

一种空气预净化系统
技术领域
本实用新型属于空气净化领域，具体涉及一种空分预净化系统。
背景技术
多种化工工艺都需要使用净化后的空气作为原料气或吹扫气。在深冷空气分离技术中，更要求进入冷箱的原料空气不包含水、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物等杂质。这是因为如果在进入空分冷箱之前没有去除杂质，被冷却冻结的水和二氧化碳沉积在低温换热器、透平膨胀机或精馏塔里，就会堵塞换热通道、管道和阀门，乙炔积聚在液氧中更有爆炸的风险，从而导致空气分离设备的故障或损坏。
空气分离设备一般通过两个平行设置的吸附器净化来自主空气压缩机的原料空气(含有杂质的湿空气)。两个吸附器以交替切换方式运行，即当第一吸附器吸附原料空气中的杂质直到其吸附剂饱和时，第二吸附器处于再生阶段，一旦第一吸附器的吸附剂饱和，就切换为第二吸附器吸附原料空气中的杂质，而此时第一吸附器开始其再生阶段，如此交替反复以产生空分精馏所需的干燥空气。两个吸附器可以是变压吸附系统(PSA)或变温吸附系统(TSA)。在PSA和TSA系统的生产状态下，进料气体流与吸附器中的吸附剂床接触以产生纯化气体流。吸附器可含有一种或多种吸附剂。给定吸附剂选择性吸附进料气体流中存在的一种或多种杂质。在空气为进料气体的工艺中，水和二氧化碳(CO2)通常通过使进料气体与吸附水和CO2的一种或多种吸附剂接触来去除。水吸附剂材料通常是硅胶、氧化铝或分子筛，CO2吸附剂材料通常是分子筛，例如沸石。当每一种吸附剂材料在吸附阶段吸附了杂质后，在再生阶段通过变压或变温解吸所吸附的杂质，在下一轮吸附阶段继续吸附杂质。
吸附器中的相应吸附剂具有吸附容量，即一定温度和压力下针对特定的杂质能够吸附的总量。如果在某一时刻或在整个吸附阶段中，进入某一吸附器的杂质量超过对应的吸附剂的吸附容量，则部分杂质不能被吸附，这样离开吸附器的气流中会含有超标的该杂质，这种情况被称为污染物的穿透。
对于深冷空气分离设备而言，CO2的穿透是比较常见的。这是因为在人口稠密的地区和工业活动密集的地区，往往会发生环境污染物水平(例如CO2)的极端瞬时变化，污染物水平的变化能够导致在预净化器出口处污染物的大量穿透，并且有时甚至是意想不到的穿透。一旦穿透发生，会导致设备的跳闸，如果过于频繁，甚至导致空分设备的停工。
CN111183213B公开了一种利用环境CO2监测控制变动吸附工艺循环时间的方法，通过监测被进料至预纯化器的环境吸附物水平来整合对热、压力和、或混合变动吸附预纯化器操作循环时间的控制，考虑的因素不仅包括预纯化器的设计床容量，还包括进料温度、压力和污染物组合物的组成等。这一控制方法引入的变量过多，控制程序的设计相对复杂，既需要前期的高投入，也在实践中容易产生偏差。
为了避免上述问题，如何设计一种新的空气预净化系统，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
实用新型内容
为了实现上述实用新型目的，本实用新型公开了一种空气预净化系统，该系统包括空气压缩机和吸附器，连接空气压缩机和吸附器的进料空气总管，以及将净化后的空气送往下游的净化空气总管；还包括CO2浓度监测装置，用来获取进料空气中的CO2浓度以及控制器，接收所述CO2浓度监测装置获取的CO2浓度，并且根据所述CO2浓度调节所述空气压缩机的进气量。
进一步地，所述的控制器通过调节空气压缩机的进气导叶阀来调节所述空气压缩机的进气量。
进一步地，所述吸附器为平行布置的第一吸附器及第二吸附器，所述进料空气总管通过相应的第一及第二进料空气支管将进料空气分别输送入两个吸附器中。
更进一步地，所述吸附器为PSA吸附器或TSA吸附器，吸附器中布置有吸附CO2的吸附剂；所述CO2浓度监测装置布置于进料空气总管上。
再进一步地，进料空气总管上还布置有空气冷却系统；净化后的空气通过净化空气总管输送入下游的冷箱。
与现有技术相比较，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点：
(1)本实用新型解决了环境中CO2的突然增加造成的净化器穿透的问题，保证了净化后气流的纯度，避免了对空气分离设备的损害和停车。
(2)本实用新型通过调节主空气压缩机的进气导叶实现对进气流的精准控制，达到避免CO2穿透的目的，控制的逻辑简单，整个系统成本很低且易于安装。
附图说明
关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及所附图得到进一步的了解。
图1是本实用新型所提供的优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。然而，应当将本实用新型理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本实用新型的技术方案可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图1详细说明本实用新型的具体实施例。
本实用新型中的空气预净化系统包括空气压缩机1和吸附器2。吸附器2包括两个平行设置的吸附装置，其中安装能够吸附水和CO2等杂质的吸附剂。所述吸附剂在特定的吸附条件下具有一定的吸附容量，可以通过理论或实验获得。空气压缩机1通过进料空气总管10连接两条进料空气支管11a及11b,从而将压缩后的空气分别输入两个吸附器中。在两个吸附器2的下游，安装净化空气总管12，将净化后的空气输入冷箱6进行空气分离。压缩后的空气在进入吸附器前，还需通过空气冷却装置冷却到室温。空气冷却装置在图中未示出。
CO2浓度监测装置3布置在进料空气总管10上，用来监测进料空气中的CO2总浓度，并将测得的数据传给控制器4。控制器4再按照预先设定的逻辑判断是否要调节空气压缩机1的开度。如果所测得的CO2数据有穿透吸附器2的危险，则调小进气导叶阀5，直到进气流量中的总CO2低于吸附器的穿透值。
实施例1
下面以第一吸附器处于吸附阶段，而第二吸附器处于再生的情况，详细描述本实用新型的工作流程。
当CO2浓度监测装置3测得进料空气中的CO2浓度，这一数值被传递给一线性计算模块AY，该模块根据预先设定的公式，计算这一浓度的CO2能够被吸附器吸附的最大流量。这一最大流量被传送到位于吸附器下游的控制器4，该控制器4为一流量控制器，并包含一个功能计算模块FY。在模块FY中，最大流量与实时的进料空气流量相比较，如果最大流量大于实时流量，则流量控制器对空气压缩机的进气量不做调整；反之，流量控制器将一远程设定值发送给空气压缩机的进气导叶阀5，使阀门5的开度减小，实时进气量小于等于最大流量，从而避免造成吸附器的CO2穿透。
本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。

Claims (7)

1.一种空气预净化系统，其特征在于，包括：
空气压缩机和吸附器，连接空气压缩机和吸附器的进料空气总管，以及将净化后的空气送往下游的净化空气总管，
CO2浓度监测装置，用来获取进料空气中的CO2浓度；
控制器，接收所述CO2浓度监测装置获取的CO2浓度，并且根据所述CO2浓度调节所述空气压缩机的进气量。
2.如权利要求1所述的空气预净化系统，其特征在于，所述的控制器通过调节空气压缩机的进气导叶阀来调节所述空气压缩机的进气量。
3.如权利要求1所述的空气预净化系统，其特征在于，所述吸附器为平行布置的第一吸附器及第二吸附器，所述进料空气总管通过相应的第一及第二进料空气支管将进料空气分别输送入两个吸附器中。
4.如权利要求3所述的空气预净化系统，其特征在于，所述吸附器为PSA吸附器或TSA吸附器，吸附器中布置有吸附CO2的吸附剂。
5.如权利要求4所述的空气预净化系统，其特征在于，所述CO2浓度监测装置布置于进料空气总管上。
6.如权利要求1所述的空气预净化系统，其特征在于，进料空气总管上还布置有空气冷却系统。
7.如权利要求1所述的空气预净化系统，其特征在于，净化后的空气通过净化空气总管输送入下游的冷箱。
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