CS255956B1

CS255956B1 - A method of condensing drying gas with cold storage

Info

Publication number: CS255956B1
Application number: CS855182A
Authority: CS
Inventors: Jan Jirsa
Original assignee: Jan Jirsa
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS518285A1

Abstract

Způsob kondenzačního sušení plynu s akumulací chladu je určen především pro systémy, kde dochází ke značným změnám v průtoku sušeného plynu. Sušený plyn se nejdříve předchlazuje již ochlazeným a kondenzátu zbaveným plynem, potom se ochlazuje na teplotu blízkou 0 °C studenou cirkulační kapalinou, která se přitom ohřívá, přičemž proud oteplené cirkulační kapaliny se ochlazuje na výměnné ploše výparníku akumulátoru chladu. Na výměnné ploše výparníku se proud oteplené cirkulační kapaliny postupně ochlazuje nejdříve odtávající námrazou, potom odtávající námrazou, a vypařujícím se chladivém a nakonec jen vypařujícím se chladivém. Při snížení průtoku sušeného plynu, cirkulační kapalina namrzá na výměnné ploše výparníku na úkor vypařování chladivá, a tak se akumuluje chlad, potřebný pro kondenzační sušení plynu při zvýšeném průtoku.The method of condensation drying of gas with cold accumulation is intended primarily for systems where there are significant changes in the flow rate of the dried gas. The dried gas is first pre-cooled with the already cooled and condensate-free gas, then cooled to a temperature close to 0 °C with a cold circulating liquid, which is heated in the process, while the flow of the warmed circulating liquid is cooled on the exchange surface of the evaporator of the cold accumulator. On the exchange surface of the evaporator, the flow of the warmed circulating liquid is gradually cooled first by melting frost, then by melting frost, and by evaporating refrigerant and finally only by evaporating refrigerant. When the flow rate of the dried gas is reduced, the circulating liquid freezes on the exchange surface of the evaporator at the expense of refrigerant evaporation, and thus the cold required for condensation drying of the gas at an increased flow rate is accumulated.

Description

Vynález se týká způsobu kondenzačního sušení plynu s akumulaci chladu, kde sušený plyn se nejdříve ochlazuje již ochlazeným a kondenzátu zbaveným plynem a poté se ochlazuje na teplotu blízkou 0 °C studenou cirkulační kapalinou, která se přitom ohřívá, kde proud oteplené cirkulační kapaliny se ochlazuje na výměnné ploše výparníku.The present invention relates to a process for the condensation drying of a cold accumulating gas, wherein the dried gas is first cooled with already cooled and condensate-free gas and then cooled to a temperature close to 0 ° C with cold circulating liquid while being heated. the evaporator surface.

Dosud známé způsoby kondenzačního sušení při proměnném průtoku sušeného plynu pracují u menších jednotek tak, že motor chladicího kompresoru se vypíná nebo zapíná od teploty ochlazovaného plynu. Příkladně, je-li požadován rosný bod 5 °C, termostat vypíná chladicí kompresor při dosažení teploty chlazeného plynu 3 °C a zapíná vzroste-li teplota chlazeného plynu na 7 °C. V tomto rozmezí potom kolísá rosný bod chlazeného plynu. Z hlediska spotřeby elektrické energie je dvoupolohová regulace výhodná. Na druhé straně časté vypínání a opětovné zapínání zkracuje životnost chladicího soustrojí.Previously known condensation drying processes at varying dry gas flow rates operate on smaller units such that the refrigeration compressor motor is switched on or off from the temperature of the cooled gas. For example, if a dew point of 5 ° C is desired, the thermostat turns off the refrigeration compressor when the refrigerated gas temperature reaches 3 ° C and turns on when the refrigerated gas temperature rises to 7 ° C. The dew point of the cooled gas then varies within this range. From the point of view of electricity consumption, two-position regulation is advantageous. On the other hand, frequent switching off and on again shortens the life of the cooling unit.

U větších jednotek pro kondenzační sušení, kde jsou velké příkony elektromotorů nelze časté vypínání a zapínání připustit. Potom se u chladivových kompresorů používají speciální obtokové ventily, které při sníženém průtoku sešeného plynu přepouštějí úměrnou část chladivá z výtlaku chladivového kompresoru do sání. Tím se odstraní vypínání chladivových kompresorů, ale příkon elektrické energie pro sušení při sníženém průtoku se nezmenší.For larger condensation drying units, where there are high power inputs of the electric motors, frequent switching on and off cannot be allowed. Thereafter, special bypass valves are used in refrigerant compressors which, when the flow rate of the sampled gas is reduced, transfers a proportion of the refrigerant from the refrigerant compressor discharge to the intake. This eliminates the switching off of refrigerant compressors, but the power input for drying at reduced flow rate is not reduced.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem kondenzačního sušení plynu s akumulací chladu podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že na výměnné ploše výparníku akumulátoru chladu se proud oteplené cirkulační kapaliny postupně ochlazuje nejdříve odtávajlcí námrazou, potom odtávající námrazou a vypařujícím se chladivém a nakonec jenom vypařujícím se chladivém. Při snížení průtoku sušeného plynu, cirkulační kapalina namrzá na výměnné ploše výparníku na úkor vypařování chladivá, čímž se akumuluje potřebný chlad pro kondenzační sušení.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of condensation drying of the gas with the accumulation of cold according to the invention, which consists in that on the exchange surface of the evaporator of the cold accumulator cooling. When the flow rate of the dried gas is reduced, the circulating liquid freezes on the evaporator exchange surface at the expense of evaporation of the refrigerant, thereby accumulating the necessary cold for condensation drying.

Hlavní výhoda způsobu kondenzačního sušení plynu s akumulací chladu podle vynálezu spočívá v tom, že umožňuje odstraňovat vlhkost, (případně i olej) ekonomickým způsobem při značných změnách v průtoku sušeného plynu. Neni-li průtok sušeného plynu, nebo je-li nízký, potom se produkovaný chlad chladicího. soustrojí akumuluje ve formě námrazy v akumulačním chladiči na výměnné ploše výparníku. Naopak, je-li zvýšený průtok sušeného plynu, potom požadovaný chladicí výkon úměrný průtoku sušeného plynu, kryje chladicí soustrojí a současně odtávající naakumulovaná námraza na výměnné ploše výparníku akumulačního chladiče.The main advantage of the method of condensation drying of the gas with the accumulation of cold according to the invention is that it enables the removal of moisture (possibly oil) in an economical way with considerable changes in the flow rate of the dried gas. If the flow rate of the dried gas is not low or low, then the cooling of the cooling gas is produced. the unit accumulates in the form of icing in an accumulator cooler on the evaporator exchange surface. Conversely, if the dried gas flow is increased, then the required cooling capacity is proportional to the dried gas flow, covering the cooling unit and simultaneously defrosting the accumulated icing on the heat exchanger evaporator exchange surface.

Chladicí soustrojí proto nemusí být nadimensováno pro krátkodobý špičkový průtok sušeného plynu, ale pouze na průměrné zatíženi, což se příznivě projeví jak na ceně zařízení pro kondenzační sušeni, tak ve spotřebě elektrické energie. Díky akumulaci chladu je chod chladicího soustrojí bez častého vypínání a zapínání, takže se prodlužuje životnost soustrojí. Navíc produkce chladu potřebného pro sušení a tím i odběr elektrické energie může probíhat mimo energetické špičky, kdy je nízká cena elektrické energie.Therefore, the cooling set need not be oversized for the short-term peak flow rate of the dried gas, but only on the average load, which will have a beneficial effect both on the cost of the condensation drying device and the power consumption. Thanks to the accumulation of cold, the cooling unit runs without frequent switching on and off, thus extending the service life of the unit. In addition, the production of cold needed for drying, and hence the consumption of electricity, can take place off-peak times when the price of electricity is low.

Schéma příkladného řešení kondenzačního sušení vzduchu s průměrným průtokem 1 000 kg/hod. na rosný bod +5 °C při tlaku 0,5 MPa je zjednodušeně zpbrazeno na obr. 1. Ze schématu je zřejmý i způsob kondenzačního sušení s akumulací chladu.Scheme of an exemplary condensation air drying solution with an average flow rate of 1,000 kg / hr. to a dew point of +5 ° C at a pressure of 0.5 MPa is shown in simplified form in Fig. 1. The scheme also shows the method of condensation drying with cold storage.

Vlhký tlakový vzduch s tlakem 0,5 MPa a teplotou 30 °C se přivádí potrubím £ do předchlazujícího výměníku JL, kde se ochlazuje již ochlazeným vzduchem na teplotu cca 20 °C. Dále se vzduch chladí ve vzduchovém chladiči 2 ledovou cirkulační vodou na teplotu 5 °C a po odloučení vykondenzátované vlhkosti v odlučovači 2 ^a zpětném ohřátí v předchlazujícím výměníku se vede potrubím 5, k dalšímu použití. Ledová cirkulační voda, která chladí vzduch, obíhá v uzavřeném okruhu, přes akumulační chladič T_ a vzduchový chladič 2 pomocí oběhového čepadla 9. Ve vzduchovém chladiči 2 se ledová cirkulační voda oteplí z 1 °C na 5 °C a v akumulačním chladiči 2 ^se zpětně ochlazuje na teplotu 1 °C vypařujícím se chladivém ve výparníku jii který je součástí akumulačního chladiče. Odpařené chladivo stlačuje ohladivový kompresor 12 a po stlačení se chladivo vede do kondenzátorů 23, kde kondenzuje na úkor oteplené chladicí vody, která se přivádí potrubím 15 a oteplená vystupuje potrubím 14.The humid compressed air at a pressure of 0.5 MPa and a temperature of 30 ° C is supplied via a line 6 to a pre-cooling exchanger 11, where it is cooled to about 20 ° C with the already cooled air. Furthermore, the air is cooled in the air cooler 2 with ice-cold circulating water to a temperature of 5 ° C, and after the condensation moisture has been separated in the separator 2 ^and reheated in the pre-cooling exchanger, it is passed through line 5 for further use. Ice circulating water cooling air circulates in a closed circuit through the accumulator and T_ air cooler 2 via the circulation pump for air cooler 9. In the two circulating ice water warms from 1 ° C to 5 ° C and storage in ^the condenser 2 ^be retroactively it cools to 1 ° C by evaporating coolant in the evaporator, which is part of the storage cooler. The vaporized refrigerant compresses the smoothing compressor 12 and, after compression, the refrigerant is fed to condensers 23 where it condenses at the expense of the warmed cooling water which is fed through line 15 and the warmed out exits line 14.

Kapalné chladivo z kondenzátoru 13 se shromažSuje ve sběrné nádrži 10. Nástřik kapalného chladivá ze sběrné nádrže do výparníku ji se řídí termostatickým ventilem 11, podle teploty v horní části výparníku EU Při průtoku 1 000 kg . h^-1 vzduchu je potřeba chladu kryta výkonem chladicího kompresoru. Klesne-li průtok vzduchu pod 1 000 kg . h^-^ potom¹· rozdíl mezi výkonem kompresoru a požadovanou potřebou chladu pro sušení se akumuluje ve formě námrazy na výměnné ploše výparníku j) akumulačního chladiče J_. Příkladně, při poklesu průtoku vzduchu na 500 kg . h^-1se tak akumuluje zhruba 50 % chladicího výkonu. Naopak při zvětšeném průtoku sušeného vzduchu je zvýšená potřeba chladu kryta táním naakumulovaná námrazy. Při průtoku 1 ·500 kg . h^-l vzduchu je to zhruba 50 % jmenovitého chladicího výkonu kompresoru.The liquid refrigerant from the condenser 13 is collected in the recovery tank 10. The injection of the liquid refrigerant from the recovery tank into the evaporator is controlled by a thermostatic valve 11, depending on the temperature at the top of the EU evaporator at a flow rate of 1,000 kg. h ^{-1 of} air, the cooling need is covered by the cooling compressor capacity. If the air flow drops below 1000 kg. h ^- ¹ · ^ then the difference between the performance of the compressor and cooling demand required for drying is accumulated in the form of frost on the evaporator surface exchange j) j radiator storage. For example, when the air flow drops to 500 kg. h ^-1 thus accumulates approximately 50% of the cooling capacity. Conversely, with increased dried air flow, the increased need for cold is covered by melting accumulated icing. At a flow rate of 1 · 500 kg. h ^- l of air is about 50% of the nominal cooling capacity of the compressor.

Způsob kondenzačního sušení s akumulací chladu podle vynálezu najde uplatnění především tam, kde dochází ke značným změnám v průtoku sušeného plynu a kde vyhoví rosný bodu sušeného plynu 2 až 5 °C.The process of condensation drying with cold storage according to the invention finds application especially where there are considerable changes in the flow rate of the dried gas and where the dew point of the dried gas is satisfactory 2 to 5 ° C.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of condensation drying of a cold storage gas, wherein the dried gas is first precooled with already cooled and condensate-free gas and then cooled to a temperature close to 0 ° C with a cold circulating liquid while being heated. The evaporator of the cold storage accumulator is characterized in that on the exchange surface of the evaporator the flow of warmed circulating liquid is gradually cooled first by defrosting with ice, then defrosting with evaporating coolant and finally evaporating coolant. on the evaporator exchange surface at the expense of refrigerant evaporation, thus accumulating the refrigeration required for condensation drying.