CS230806B1

CS230806B1 - Method of wet gas treatment and device to perform the method

Info

Publication number: CS230806B1
Application number: CS817847A
Authority: CS
Inventors: Jan Jirsa
Original assignee: Jan Jirsa
Priority date: 1981-10-27
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1984-08-13
Also published as: CS784781A1

Abstract

Vynález se týká způsobu úpravy vlhkého plynu a zařízení k: provedení tohoto způsobu odstranění vodní páry a souěasně ohřev plynu zbaveného vlhkosti. K ohřevu se využívá například kompresního tepla upraveného plynu. Takto upravený plyn se rozvádí k pneumatickým strojům a zařízením. Podstatou způsobu úpravy vlhkého plynu podle vynálezu, je to, že ochlazený a vlhkosti zbavený plyn se ohřívá vlhkým plynem, který se přitom předchladí e potom se vlhký plyn dále chladí chladicí vodou ze sítě. Po ochlazení vodou ze sítě se vlhký plyn dochlazuje na teplotu blízkou 0 °C vhodným chladivém nebo studenou vodou, která se ochlazuje rovněž vhodným chladivém a může cirkulovat v uzavřeném okruhu. Podstatou zařízení podle vynálezu je to, že vstupní potrubí vlhkého plynu do zařízení je připojeno přes prostor vlhkého předchlazújicího výměníku a vodní chladič na dochlazující chladič, kdežto výstupní potrubí upraveného plynu ze zařízení je připojeno přes prostor vlhkosti zbaveného plynu předchlazújicího výměníku na výstup ochlazeného a vlhkosti zbaveného plynu z dochlazujlcího chladiče plynu. Využití vynálezu může být především u energetických rozvodů vzduchu, nebo jiných plynů, kde je požadovaná úprava plynu, která spočívá v ohřátí plynu a v odstranění vlhkosti, přičemž~pro ohřev plynu se využívá tepla upraveného plynu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the treatment of wet gas and apparatus for carrying out this method of removing water vapor and at the same time heating the degassed gas. For example, the compressed heat of the treated gas is used for heating. The treated gas is distributed to pneumatic machines and equipment. The essence of the wet gas treatment process according to the invention is that the cooled and dehumidified gas is heated with a damp gas, which in this case is precooled and then the moist gas is further cooled by cooling water from the mains. After cooling with water from the grid, the moist gas is cooled down to a temperature close to 0 ° C with suitable cooling or cold water, which is also cooled by a suitable refrigerant and can circulate in a closed circuit. The essence of the device according to the invention is that the damp gas inlet duct into the device is connected through the wet pre-cooler exchanger space and the water cooler to the aftercooling cooler, whereas the treated gas outlet duct from the device is connected through the gas-free moisture space of the pre-cooler exchanger to the cooled and dehumidified outlet gas from the aftercooling gas cooler. In particular, the use of the invention may be in the case of air distribution systems or other gases where gas treatment is required, which consists of heating the gas and removing the moisture, utilizing the heat of the treated gas to heat the gas.

Description

Vynález se týká způsobu úpravy vlhkého plynu a zařízení k provádění tohoto způsobu, přičemž vynález řeSí odstranění vodní páry a současně ohřev plynu zbeveného vlhkosti.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for treating wet gas and to an apparatus for carrying out the method, wherein the invention is directed to the removal of water vapor while heating a gas of devoid of moisture.

Vodní páre se odstraňuje ochlazením plynu a vzniklý kondenzát se odloučí. K ohřevu plynu se využije teplota upraveného plynu.Water vapor is removed by cooling the gas and the resulting condensate is separated. The temperature of the treated gas is used to heat the gas.

Doposud známé způsoby odstraňování z plynu spočívají v tom, že horký plyn, např. po kompresi, se ochladí chladicí vodou ze sítě ha teplotu 25 až 45 °C a takto ochlazený plyn se potom suěí. Jedním ze známých ekonomických způsobů odstranění vlhkosti z plynu je sušení ochlazením, při kterém se vlhký plyn ochlazený na teplotu 25 ež 45 °C předchladí již ochlazeným a vlhkosti zbaveným plynem a potom se příkladně chladí na teplotu 1 až 4 °C vhodným chladivém nebo ochlazovanou vodou. Převážná část vodní páry vykondenzuje a odloučí se. Plyn zbavený vlhkosti se potom zpětně ohřeje pouze na teplotu blízkou teplotě plynu ochlazeného chladicí vodou ze sítě.Hitherto known gas removal processes consist of cooling the hot gas, e.g. after compression, with cooling water from the network at a temperature of 25 to 45 ° C and then drying the cooled gas. One well-known economic method of removing moisture from a gas is by drying by cooling, in which the moist gas cooled to 25 to 45 ° C is precooled with already cooled and dehumidified gas and then cooled, for example, to 1 to 4 ° C with suitable cooling or cooled water. . Most of the water vapor condenses and separates. The dehumidified gas is then reheated only to a temperature close to that of the gas cooled by the cooling water from the mains.

Tím je částečně zabráněno kondenzaci vodních par. Za nepříznivých okolností může věak i tak docházet k vypadávání vlhkosti z plynu. Další nevýhodou tohoto řeěení věak je, že ochlazením plynu, příkladně ze 100 na 30 °C', vzroste v pneumatických zařízeních jeho spotřeba o 18 %,This partially prevents condensation of water vapor. However, under unfavorable circumstances, moisture may fall out of the gas. A further disadvantage of this solution, however, is that by cooling the gas, for example from 100 to 30 ° C ', its consumption in pneumatic equipment increases its consumption by 18%,

Tento nedostatek je odstraněn způsobem úpravy plynu podle vynálezu, jehož podstatou je, že ochlazený a vlhkosti zbavený plyn se ohřívá vlhkým plynem ,který se přitom předchladí a potom se vlhký plyn déle chladí vodou ze sítě. Po ochlazení vodou ze sítě se vlhký plyn dochlazuje na teplotu blízkou 0 °C ”hddným chladivém nebo studenou vodou, která se ochlazuje rovněž vhodným chladivém.This drawback is remedied by the gas treatment method of the invention, which is based on the fact that the cooled and dehumidified gas is heated by the moist gas, which is then cooled and then the moist gas is cooled for a longer time with water from the mains. After cooling with water from the mains, the moist gas is cooled to a temperature close to 0 ° C ”with cold or cold water, which is also cooled with a suitable cooling water.

Tato studená voda může cirkulovat v uzavřeném okruhu. Podstatou zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, sestávajícího především z předchlezujícího výměníku, vodního chladiče, dochlazujlcího chladiče a propojovacího potrubí je to, že vstupní potrubí vlhkého plynu do zařízení je připojeno přes prostor vlhkého plynu předchlazujicího výměníku a vodní chladič na dochlazující chladič, kdežto výstupní potrubí upraveného plynu ze zařízení je připojeno přes prostor vlhkosti zbaveného plynu předchlazujicího výměníku na výstup ochlazeného a vlhkosti zbaveného plynu z dochlazujlcího chladiče plynu. Toto zařízení může být uspořádáno tak, že vodní chladič i dochlazující chladič je umístěn ve společném plášti.This cold water can circulate in a closed circuit. The essence of the apparatus for carrying out the method according to the invention, consisting essentially of a pre-exchanger, water cooler, aftercooler and interconnecting line, is that the moist gas inlet pipe to the apparatus is connected through the moist gas space of the pre-cooling exchanger and water cooler to the aftercooler, The treated gas from the apparatus is connected through a dehumidified gas exchanger gas space to the cooled and dehumidified gas outlet of the after-cooling gas cooler. The apparatus may be arranged so that both the water cooler and the after-cooler are housed in a common shell.

Podstatou jiného řeěení zařízení k provedení způsobu podle vynálezu, které sestává především z předcházejícího výměníku, chladiče vody, přímého chladiče plynu z propojovacího potrubí, je to, že přímý chladič plynu je dvoustupňový, přičemž do spodní části přímého chladiče plynu je připojeno přes prostor vlhkého plynu předchlazujicího výměníku vstupní potrubí vlhkého plynu do zařízení, kdežto výstupní potrubí upraveného plynu ze zařízení je připojeno přes prostor vlhkosti zbaveného plynu předchlazujicího výměníku na výstup ochlazeného a vlhkosti zbaveného plynu z horní části přímého chladiče plynu. U tohoto zařízeni je do horní části přímého chladiče plynu připojeno přívodní potrubí studené vody z chladiče vody, zatímco do spodní části přímého chladiče plynu je připojeno přívodní potrubí chladicí vody ze sítě.Another solution of the apparatus according to the invention, which consists essentially of the preceding heat exchanger, water cooler, direct gas cooler from the interconnecting pipeline, is that the direct gas cooler is two-stage and connected to the lower part of the direct gas cooler via a moist gas space. the pre-cooling exchanger moist gas inlet pipe to the apparatus, while the conditioned gas outlet pipe from the apparatus is connected through the dehumidified gas space of the pre-cooling exchanger to the cooled and dehumidified gas outlet from the top of the direct gas cooler. In this device, a cold water inlet pipe from the water cooler is connected to the top of the direct gas cooler, while a cold water inlet pipe is connected to the bottom of the direct gas cooler.

Ochlazením vlhkého plynu na teplotu blízkou 0 °C vykondenzuje z plynu převážná část vodní páry a následujícím jeho zpětným ohřevem se vyloučí možnot kondenzace a vymrzáni vodních par v potrubních rozvodech a pneumatických zařízeních. Tak se zabrání možnosti zamrznutí potrubí. Odstranění vlhkosti a·zpětný ohřev vede k vyloučení koroze v potrubí, v navazujících pneumatických zařízeních a nástrojích. Tím se prodlužuje životnost potrubních rozvodů, pneumatických zařízení a nástrojů.By cooling the humid gas to a temperature close to 0 ° C, most of the water vapor condenses from the gas and the subsequent reheating of the gas eliminates the possibility of condensation and freezing of water vapor in piping and pneumatic equipment. This prevents the pipe from freezing. Moisture removal and reheating eliminates corrosion in pipes, downstream pneumatic equipment and tools. This extends the service life of piping, pneumatic equipment and tools.

b potrubních rozvodů odpadá nutnost použití odvaděčů kondenzátu a tím i nutnost jejich otápění i zimních období, které má zabránit jejich zamrznutí. Vyloučením odváděčů kondenzátu se vylučuje i event. možnost úniku tlakového plynu přes špatně pracující odvaděče.b the piping eliminates the need to use condensate traps and hence their heating and winter periods to prevent their freezing. By eliminating the condensate traps, event. Possibility of leaking compressed gas through poorly working steam traps.

23080ο23080ο

Ohřevem ochlazeného e vlhkosti zbaveného plynu před jeho použitím v pneumatických zařízeních a nástrojích dojde navíc ke snížení hmotnostní spotřeby plynu. Je to způsobeno tím, že ohřevem plynu se zvětší jeho měrný objem. Používá-li se v pneumatických zařízeních příkladně tlakový vzduch, který se ohřeje ze 40 °C na 160 °C dojde ke snížení jeho hmotnostní spotřeby o 27,7 %.In addition, heating the cooled and dehumidified gas prior to its use in pneumatic equipment and tools will reduce the gas mass consumption. This is due to the fact that gas heating increases its specific volume. If, for example, compressed air is used in pneumatic equipment, which is heated from 40 ° C to 160 ° C, its mass consumption is reduced by 27.7%.

Je-li zapotřebí např. 13 000 kg/h vzduchu o tlaku 1,0 MPa, potom jeho ohřevem ze 40 na 160 °C se sníží jeho spotřeba o 3 600 kg/h to je na 9 400 kg/h. Tím se sníží i spotřeba energie na jeho kompresi. Při roční provozní době 8 000 h se sníží spotřeba elektrické energie o 2 216 000 kWh za rok-.If, for example, 13,000 kg / h of air with a pressure of 1.0 MPa are needed, heating it from 40 to 160 ° C reduces its consumption by 3,600 kg / h, ie 9,400 kg / h. This will also reduce the energy consumption of its compression. At an annual operating time of 8,000 h, electricity consumption is reduced by 2,216,000 kWh per year.

Na výkresech jsou příkladně zobrazeny dvě schémate, ze kterých je zřejmý způsob úpravy vlhkého plynu podle vynálezu e zároveň je zřejmé i zařízení k provádění tohoto způsobu. Na obr. 1 je schéma zařízení pro úpravu vlhkého vzduchu, kde po předchlazení vzduchu ochlazeným a vlhkosti zbaveným vzduchem se vlhký vzduch chladí nejdříve chledicí vodou ze sítě a potom se dochlazuje na 5 °C vhodným chladivém, kdežto na obr. 2 je schéma zařízení, kde po předchlazení vzduchu ochlazeným a vlhkosti zbaveným vzduchem sa vlhký vzduch nejdříve chladí rovněž vodou za sítě, ale potom se dochlazuje studenou vodou, ochlazovanou vnějším zdrojem chladu.In the drawings, two diagrams are shown by way of example, from which the method for treating the moist gas according to the invention is obvious, and the apparatus for carrying out the method is also apparent. Fig. 1 is a schematic diagram of a humid air conditioning device where, after cooling the air with cooled and dehumidified air, the humid air is first cooled with cooling water from the network and then cooled to 5 ° C with a suitable refrigerant, while Fig. 2 is a schematic diagram of the device; where, after pre-cooling the air with cooled and dehumidified air, the moist air is first cooled also with water through the network but then cooled with cold water, cooled by an external cold source.

Vlhký tlakový vzduch o teplotě 180 °C a tlaku 0,7 KPa se přivádí potrubím vlhkého plynu do předchlazujícího výměníku i (obr. 1), který má dva prostory - prostor 2, vlhkého plynu a prostor Q vlhkosti zbaveného plynu. Vlhký vzduch prochází přes prostor 2. vlhkého plynu předchlazujícího výměníku i a předchlazuje se na teplotu 40 °C ochlazeným a vlhkosti zbaveným vzduchem, který se přitom ohřeje na teplotu 160 °C. Vlhký vzduch o teplotě 40 °C spolu s vykondenzovanou vlhkostí se z předchlazujícího výměníku i vede potrubím 10 vlhkého plynu do spodní části vodního chladiče 2..The humidified compressed air at 180 ° C and 0.7 KPa pressure is fed via a damp gas line to the pre-cooling exchanger 1 (Fig. 1), which has two spaces - chamber 2, wet gas and dehumidified gas compartment Q. The humid air passes through the pre-cooling exchanger damp gas compartment 2 and is pre-cooled to 40 ° C by cooled and dehumidified air, which is heated to 160 ° C. The humid air at 40 ° C, together with the condensed moisture, is passed from the pre-cooling exchanger 1 through a damp gas line 10 to the bottom of the water cooler 2.

Zde se z tlakového vzduchu odloučí vykondenzovaná vlhkost a tlakový vzduch se dále ochlazuje ve vodním chladiči 4 chladicí vodou ze sítě na teplotu 25 až 30 °C dle teploty chladicí vody. Do vodního chladiče 2 je chladicí voda převedena ze sítě přívodním potrubím 12 a oteplená voda z vodního chladiče se odvádí výstupním potrubím 1 1 oteplené vody.Here, condensed moisture is separated from the compressed air and the compressed air is further cooled in the water cooler 4 by cooling water from the mains to a temperature of 25 to 30 ° C according to the cooling water temperature. Cooling water is transferred to the water cooler 2 from the network through the supply line 12 and the warmed water from the water cooler is discharged through the outlet 11 of the warmed water.

Dochlazení tlakového vzduchu na teplotu 1 až 5 °C se uskutečňuje vhodným chladivém v dochlazujícím chladiči 2, který může být s výhodou umístěn spolu s vodním chladičem 4 ve společném plášti 2· Chladivo do dochlazujícího chladiče 2 J^e přiváděno vstupním potrubím 13 chladivá a odpařené nebo oteplené chladivo se z dochlezujícího chlsdiče 2. odvádí výstupním potrubím 14 chladivá.Cooling down the compressed air to a temperature of 1-5 ° C is carried out with a suitable refrigerant in dochlazujícím cooler 2 which can advantageously be placed together with the water cooler 4 in a common housing 2 · refrigerant to dochlazujícího cooler 2 J ^E through a pipe 13 of the refrigerant and the evaporation or The heated coolant is discharged from the coolant chiller 2 through the outlet conduit 14 by coolant.

Z dochlazujícího chladiče 2 ^se ochlazený tlakový vzduch vede přes odlučovací vrstvu 18, kde se odloučí kapénková vlhkost a potom tlakový vzduch vstupuje do prostoru 2 vlhkosti zbaveného plynu předchlazujícího výměníku 2. Zde se ohřeje na teplotu 160 °C a výstupním potrubím JjJ upraveného plynu se odvádí do potrubního rozvodu. Jiné zařízení je zobrazeno na obr. 2 . Po předchlazení vlhkého tlakového vzduchu v předchlazujícím výměníku 2 se vlhký vzduch dále chladí v přímém chladiči 15 plynu, který'je řešen jako dvoustupňový.From the cooling cooler 2 ^{, the} cooled compressed air is passed through a separating layer 18, where the droplet moisture is separated and then the compressed air enters the moisture-free space 2 of the pre-cooling exchanger 2. Here it is heated to 160 ° C. into the piping. Another device is shown in Fig. 2. After pre-cooling the moist compressed air in the pre-cooling exchanger 2, the moist air is further cooled in a direct gas cooler 15, which is designed as a two-stage.

V prvním stupni ve spodní části 16 přímého chladiče 15 plynu se ochlazuje vzduch chladicí vodou ze sítě, která se přivádí přívodním potrubím 12 chladicí vody ze sítě. Oteplená voda, která vystupuje ze spodní části 16 přímého chladiče 15 plynu se odvádí výstupním potrubím 11 oteplené vody. Vzduch ochlazený chladicí vodou ze sítě na teplotu 30 °G se potom chladí ve druhém stupni, v horní části 17 přímého chladiče 15 plynu, na teplotu 5 °C.In the first stage at the bottom 16 of the direct gas cooler 15, the air is cooled by cooling water from the network, which is supplied through the cooling water supply line 12 from the network. The warmed water that exits from the bottom 16 of the direct gas cooler 15 is discharged through the heated water outlet pipe 11. The air cooled by the cooling water from the network to 30 ° C is then cooled in the second stage, in the upper part 17 of the direct gas cooler 15, to 5 ° C.

Zde se ochlazuje studenou vodou, která obíhá v okruhu: výstupní potrubí 22 oteplené vody z horní části 17 přímého chladiče 15 plynu, oběhové čerpadlo 20 chladič vody 1 9 a horní část 17 přímého chladiče 15 plynu, oběhové čerpadlo 20., chladič vody 19 a horní Here it is cooled by the cold water circulating in the circuit: the warm water outlet pipe 22 from the upper part 17 of the direct gas cooler 15, the circulation pump 20 the water cooler 19 and the upper part 17 of the direct gas cooler 15, the circulation pump 20, the water cooler 19 and upper

část 17 přímého chladiče 1 5 plynu. Tato voda ae ochlazuje v chladiči 19 vody na teplotu 1 až 4 °C chladivém, které se přivádí vstupním potrubím 13 chladivá a odpařené nebo oteplené chladivo se odvádí výstupním potrubím 14 chladivá. V období, kdy vyhovuje rosný bod upravovaného vzduchu 25 až 30 °C je možné chladit tlakový vzduchu i v horní části 17 přímého chladiče 15 pouze chladicí vodou ze síté. Je to umožněno spojovacím potrubím 23. které propojuje přívodní potrubí 12 chladicí vody ze sítě s přívodním potrubím 21 studené vody z chladiče 19 vody .part 17 of the direct gas cooler 15. This water is cooled in a water cooler 19 to a temperature of 1 to 4 [deg.] C. which is fed through the coolant inlet line 13 and the vaporized or heated coolant is discharged through the coolant outlet line 14. During the period when the dew point of the treated air is 25 to 30 ° C, it is possible to cool the compressed air even in the upper part 17 of the direct cooler 15 only with cooling water from the network. This is made possible by a connecting line 23 which connects the cooling water supply line 12 from the network with the cold water supply line 21 from the water cooler 19.

Způsob úpravy vlhkého plynu podle vynálezu a zařízení k provádění tohoto způsobu snižuje předevěím náklady na instalaci potrubních rozvodů, pneumatických strojů a zařízení. Sále snižuje náklady na provoz a údržbu potrubních rozvodů, pneumatických strojů, zařízení a nástrojů. Hlavní přínos věak spočívá v tom, že přináší úsporu hmotnostní spotřeby plynu v pneumatických strojích a zařízeních, přičemž k ohřevu plynu je využito teplo, které obsahuje vlhký plyn, např. teplo, které má plyn po jeho stlačení.The wet gas treatment method according to the invention and the apparatus for carrying out this method primarily reduce the cost of installing piping, pneumatic machines and equipment. It also reduces the cost of operating and maintaining piping, pneumatic machines, equipment and tools. The main benefit, however, is that it saves mass consumption of gas in pneumatic machines and equipment, and the heat used to heat the gas is the heat that contains the moist gas, for example the heat that the gas has when it is compressed.

Claims

A method for treating a humid gas by gradually cooling it, whereby the vapor condenses most of the water vapor that is separated by cooling, characterized in that the cooled and dehumidified gas is heated by a humid gas, which is then cooled and then the humid gas is further cools the cooling water from the mains.

2. The method for treating moist gas according to claim 1, characterized in that the moist gas is cooled to a temperature close to 0 [deg.] C. with a suitable refrigerant after cooling with water from the network.

3. The method for treating wet gas according to claim 1, characterized in that the wet gas is cooled after cooling with water from the network with cold water, which is cooled with a suitable cooling liquid.

4. A method for treating a moist gas according to claim 3, wherein the cold water qcools with a suitable refrigerant is circulated in a closed circuit.

Apparatus for carrying out a gas treatment method according to Claims 1 and 2, comprising a pre-cooling exchanger, a water cooler and a connecting line, characterized in that the moist gas inlet pipe (1) is connected to the apparatus via a pre-cooled wet gas chamber (2). The exchanger (3) has a water cooler (4) to the after-cooler (5), whereas the conditioned gas outlet pipe (7) from the device is connected through the dehumidified gas exchanger space (8) to the cooled and moisture outlet (6) degassed from the after-gas cooler (5).

Device according to claim 5, characterized in that the water cooler (4) and the after-cooler (5) are located in a common shell (9).

Device for carrying out the method according to Claims 1 and 3, comprising, in particular, a pre-cooling exchanger, a water cooler, a direct gas cooler and a connecting line, characterized in that the direct gas cooler (15) is two-stage, the gas cooler (15) is connected through the wet gas chamber (2) of the pre-cooling exchanger (3) the wet gas inlet pipe (1) to the device, while the conditioned gas outlet pipe (7) from the device is connected through the dehumidified gas chamber (8) exchanger (3) at the outlet (6) of cooled and dehumidified gas from the upper part (17) of the direct gas cooler (15) and a cold water supply line (21) is connected to the upper part (17) of my gas cooler (15) from a water cooler ¹ (19) while a cooling water supply line (12) from the mains is connected above the epode part (16) of the direct gas cooler (15) you.