FR2648055A1 - Improvement of the drying of gases by refrigeration method with variable dew point - Google Patents

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Abstract

The subject of the present invention is the improvement of the drying of gases by refrigeration method with variable dew point. It consists of the combination first of a refrigerating machine consisting of a compressor 3 and a condenser 4 with a fan 5, capable of functioning with evaporation at less than 0 DEG C and regulated by a simple pressure-sensitive switch (pressostat) 22 situated on the return circuit 23 of the evaporator, periodically stopping the compressor 3 in the cold period, and next of an evaporator connected to the cold generator, formed by a bank of finned pipelines 6 and situated in a closed chamber 8 provided with baffles (chicanes) 9 and with a droplet separator 10 in which the gas to be treated is cooled in contact with the fins, and finally of an economiser 2 which the gas passes through before and after its passage into the evaporator, and which is also composed of a chamber 11 with baffles 12 and a droplet separator 13 containing a bank of finned tubes 14. It is intended in particular for equipping industrial installations for producing compressed air or gas.

Description

AMELIORATION DU SECHAGE DES GAZ PAR PROCEDE FRIGORIFIQUE A
POINT DE ROSEE VARIABLE
La présente invention a pour objet l'amélioration du séchage des gaz par procédé frigorifique à point de rosée variable.IMPROVED DRYING OF GASES BY REFRIGERATION PROCESS A
VARIABLE DEW POINT
The object of the present invention is to improve the drying of gases by a variable dew point refrigeration process.

Il est destiné en particulier à l'équipement des installations industrielles de productions d'air comprimé ou de gaz.It is intended in particular for the equipment of industrial installations for the production of compressed air or gas.

Les dispositifs réalisés à ce jour pour le séchage des gaz et de l'air comprimé par voie frigorifique fonctionnent avec un sys thème de régulation thermique imposant un point de rosée supérieur ou égal à +2 C, quelle que soit la température, le débit du gaz à traiter à l'entrée et les conditions extérieures.The devices produced to date for the drying of gases and compressed air by refrigeration work with a system of thermal regulation imposing a dew point greater than or equal to +2 C, whatever the temperature, the flow of the gas to be treated on entry and external conditions.

Dans les installations industrielles de production d'air comprimé, les tuyauteries de distribution passent fréquemment par des locaux non chauffés.In industrial compressed air production systems, the distribution pipes frequently pass through unheated premises.

En conséquence, une installation suffisante en été ne pourra pas sécher complétement le gaz en hiver, ce qui risque d'entraîner un bouchage des tuyauteries par le gel. II faut avoir recours à un système de séchage par absorption , solution onéreuse à l'achat et à l'utilisation et de plus, génératrice de fortes pertes de charge.Consequently, a sufficient installation in summer will not be able to completely dry the gas in winter, which risks leading to blockage of the pipes by freezing. It is necessary to have recourse to a system of drying by absorption, expensive solution to the purchase and the use and moreover, generating of high pressure losses.

Le dispositif suivant la présente invention supprime tous ces inconvénients. En effet, il permet de réaliser des installations de séchage de gaz par le froid ayant un point de rosée négatif en hiver tout en utilisant une installation dont les dimensions et la puissance correspondent à celles nécessaires en période estivale. En effet la température de l'air à l'entrée du sécheur est en général de +350 C ou plus en été, mais en hiver il est possible de baisser cette température aux environs de +20 C, ce qui réduit considérablement la puissance nécessaire, d'autre part la machine frigorifique qui condensait à +LO/L50 C peut condenser à +30 C, d'où augmentation de puissance frigorifique. Ces deux faits entraînent qu'une installation calculée en été pour un point de rosée de + 4 C peut atteindre en hiver un point. de rosée de -100 C.The device according to the present invention eliminates all these drawbacks. Indeed, it makes it possible to carry out gas drying installations in the cold with a negative dew point in winter while using an installation whose dimensions and power correspond to those required in summer. Indeed, the air temperature at the inlet of the dryer is generally +350 C or more in summer, but in winter it is possible to lower this temperature to around +20 C, which considerably reduces the power required , on the other hand, the refrigerating machine which condensed at + LO / L50 C can condense at +30 C, hence an increase in cooling capacity. These two facts mean that an installation calculated in summer for a dew point of + 4 C can reach a point in winter. dew -100 C.

L'ensemble des appareils est apparemment classique, mais les surfaces d'échange sont conçues pour accepter un dépôt de glace. All the devices are apparently conventional, but the exchange surfaces are designed to accept a deposit of ice.

La régulation tout ou rien permet l ' arrêt du compresseur sur accumulation de glace. Ce dispositif permet dans tous les cas de figure de donner automatiquement le meilleur point de rosée réalisable.The all or nothing regulation allows the compressor to stop on accumulation of ice. This device allows in all cases to automatically give the best achievable dew point.

il est constitué par la combinaison d'abord, d'une machine frigorifique constituée d'un compresseur et d'un condenseur avec ventilateur, pouvant fonctionner avec une évaporation inférieure à 0 C et régulée par un simple pressostat situé sur circuit de retour de l'évaporateur arrêtant périodiquement le compresseur en période froide, ensuite, d'un évaporateur raccordé au générateur frigorifique, formé d'une batterie de tuyauteries à ailettes, et situé dans une enceinte close munie de chicanes et d'un séparateur de gouttelettes dans laquelle le gaz à traiter se refroidit au contact des ailettes, enfin, d'un économiseur que le gaz traverse avant et après son passage dans l'évaporateur et également composé d'une enceinte avec chicanes et séparateur de gouttelettes contenant une batterie de tubes ailettés.it is made up by the combination first of all, of a refrigerating machine made up of a compressor and a condenser with fan, being able to function with an evaporation lower than 0 C and regulated by a simple pressure switch located on circuit of return of l '' evaporator periodically stopping the compressor in cold period, then of an evaporator connected to the refrigeration generator, formed of a battery of finned pipes, and located in a closed enclosure provided with baffles and a droplet separator in which the gas to be treated cools in contact with the fins, finally, an economizer that the gas crosses before and after its passage in the evaporator and also composed of an enclosure with baffles and droplet separator containing a battery of finned tubes.

La description détaillée ci-a près se rapporte à un exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention et se réfère au dessin schématique annexé.The detailed description below closely relates to a nonlimiting example of one of the embodiments of the object of the invention and refers to the attached schematic drawing.

Le dispositif est constitué d'un évaporateur I, d'un économiseur 2 et d'un groupe frigorifique comprenant essentiellement un compresseur 3, un condenseur 4 refroidi par un ventilateur 5, ou par de l'eau.The device consists of an evaporator I, an economizer 2 and a refrigeration unit essentially comprising a compressor 3, a condenser 4 cooled by a fan 5, or by water.

L'évaporateur 1 est composé d'une batterie de tuyauteries pourvue d'ailettes 6 conçue pour supporter sans inconvénient un givrage périodique, dans laquelle se détend le fluide frigorigène venant du compresseur 3 après passage par un détendeur thermostatique 7, ladite batterie étant contenue dans une enceinte 8, équipée de chicanes 9 et d'un séparateur de gouttelettes 10, dans laquelle circule le gaz à traiter au contact des ailettes.The evaporator 1 is composed of a battery of pipes provided with fins 6 designed to withstand without inconvenience periodic icing, in which the refrigerant from the compressor 3 expands after passing through a thermostatic expansion valve 7, said battery being contained in an enclosure 8, equipped with baffles 9 and a droplet separator 10, in which the gas to be treated circulates in contact with the fins.

La structure de l'économiseur est similaire. Il est constitué d'une enceinte 11, avec chicanes 12 et séparateur de gouttelettes 13.The structure of the economizer is similar. It consists of an enclosure 11, with baffles 12 and droplet separator 13.

Des tuyaux ailettés 14 traversent ladite enceinte dans le sens de la longueur. ll est possible de placer à la sortie de l'écono- miseur un réchauffeur 15, car l'élévation de la température augmente la sécurité par temps froid et augmente également le volume d'air comprimé. Ce réchauffeur peut etre un pré-condenseur du groupe frigorifique ou une résistance électrique. II peut être incorporé à l'économiseur. Finned pipes 14 pass through said enclosure lengthwise. It is possible to place a heater 15 at the outlet of the economiser, because the rise in temperature increases safety in cold weather and also increases the volume of compressed air. This heater can be a pre-condenser of the refrigeration unit or an electrical resistance. It can be incorporated into the economizer.

Les deux enceintes 8 et 11 sont équipées de purgeurs de condensat 16 et 17.The two chambers 8 and 11 are equipped with condensate traps 16 and 17.

Le groupe frigorifique est complété par une vanne manuelle 18 sur le circuit de retour basse pression, et sur le circuit haute pression 24, d'une autre vanne manuelle 19, d'un thermostat de sécurité haute pression 20, d'un déshydrateur filtre 21 et d'un voyant liquide 28.The refrigeration unit is completed by a manual valve 18 on the low pressure return circuit, and on the high pressure circuit 24, by another manual valve 19, by a high pressure safety thermostat 20, by a filter drier 21 and a liquid sight glass 28.

L'air ou le gaz à sécher pénètre dans l'économiseur 2 suivant la flèche 25 et passe à l'extérieur des tubes 14 où il subit un pré-refroidissement, par exemple de 35 à 21 C en été, et de 20 à 5 C en hiver et trouve un séparateur de gouttelettes 13 en matelas tissé avant d'entrer dans l'évaporateur 1 selon la flèche 26 où il passe sur l'extérieur de la batterie ailettée 9.The air or gas to be dried enters the economizer 2 according to arrow 25 and passes outside the tubes 14 where it undergoes pre-cooling, for example from 35 to 21 C in summer, and from 20 to 5 C in winter and finds a droplet separator 13 in a woven mattress before entering the evaporator 1 according to arrow 26 where it passes over the outside of the finned coil 9.

Là, il se refroidit jusqu'au point de rosée, soit, à titre indicatif de +21 à +3 C en été, et de +5 à -10" C en hiver. A la sortie de l'évaporateur 1, le gaz traverse à nouveau un séparateur de gouttelettes 10, avant de revenir à l'économiseur 2 par la tuyauterie 27, où il se réchauffera en passant à contre courant à l'intérieur des tubes 14. Les températures seront à la sortie de l'ordre de 230 C en été et 8 C en hiver.There, it cools to the dew point, that is, as an indication from +21 to +3 C in summer, and from +5 to -10 "C in winter. At the outlet of evaporator 1, the gas crosses again a droplet separator 10, before returning to the economizer 2 via the pipe 27, where it will heat by passing against the current inside the tubes 14. The temperatures will be at the outlet of the order of 230 C in summer and 8 C in winter.

La régulation est assurée par un simple pressostat 22, situé sur le circuit basse pression 23 et agissant sur le compresseur 3.The regulation is ensured by a simple pressure switch 22, located on the low pressure circuit 23 and acting on the compressor 3.

En période chaude, à débit normal, le compresseur 3 marche de manière continue, le refroidissement du gaz dans l'évaporateur 1 provoquant la condensation de la vapeur d'eau qu'il contient.In hot periods, at normal flow rate, the compressor 3 operates continuously, the cooling of the gas in the evaporator 1 causing the condensation of the water vapor it contains.

En période froide, ou en cas de débit faible, le gaz traité ne parvient pas à maintenir les ailettes de l'évaporateur à une température suffisante pour éviter le givrage. Lorsque la glace se dépose sur l'évaporateur, l'évaporation diminue jusqu'à -15/-180 C, ce qui entrarne une réduction de la pression agissant sur le pressostat 22 qui arrête le compresseur 3. La température de l'évaporateur 1 remonte, la glace fond et à +20 C environ le compresseur se remet en route. Pendant quelques dizaines de secondes, le point de rosée remonte jusqu'à +L C, pouvant provoquer un léger dépôt de glace dans les tuyauteries, mais ce dépit est minime et est éliminé par sublimation ou par l'élévation de température (nuit jour).In cold periods, or in the event of a low flow, the treated gas fails to keep the fins of the evaporator at a temperature sufficient to prevent icing. When the ice is deposited on the evaporator, the evaporation decreases to -15 / -180 C, which results in a reduction in the pressure acting on the pressure switch 22 which stops the compressor 3. The temperature of the evaporator 1 goes up, the ice melts and at around +20 C the compressor starts again. For a few tens of seconds, the dew point rises to + L C, which can cause a slight deposit of ice in the pipes, but this spite is minimal and is eliminated by sublimation or by the rise in temperature (night day).

Grâce à la simplicité et à la fiabilité de son système de régulation, grâce à son excellent rendement en toutes saisons permettant une économie d'investissement, le dispositif qui vient d'Dtre décrit se prote particulièrement bien à la réalisation de déshydrateurs pour centrales industrielles de production d'air comprimé de moyenne ou de forte capacité.Thanks to the simplicity and the reliability of its regulation system, thanks to its excellent performance in all seasons allowing an economy of investment, the device which has just been described protects itself particularly well to the realization of dehydrators for industrial power stations of production of compressed air of medium or high capacity.

Le positionnement des divers éléments constitutifs donnent à ce dispositif un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été obtenus à ce jour par des dispositifs similaires; The positioning of the various constituent elements gives this device a maximum of useful effects which had not been obtained to date by similar devices;

Claims (1)

REVENDICATIONS 10 Amélioration du séchage des gaz par procédé frigorifique à point de rosée variable destiné en particulier à l'équipement des installations industrielles de productions d'air comprimé ou de gaz, caractérisé par la combinaison d'abord, d'une machine frigorifique constituée d'un compresseur (3) et d'un condenseur (4) avec ventilateur (5), pouvant fonctionner avec un point de rosée inférieur à O C et régulée par un simple pressostat (22) situé sur circuit de retour (23) de l'évaporateur et réglé pour arreter périodiquement le compresseur (3) en période froide ou en cas de faible débit, même en été, lorsque la glace s'est formée sur les ailettes de l'évaporateur (1) et que la température dans ce dernier est descendue au-dessous de moins 15 C de manière à laisser la glace fondre et la température remonter jusqu'à plus 2 o C environ, le pressostat (22) remettant alors le compresseur (3) en route, ensuite, d'un évaporateur (1) raccordé au générateur frigorifique, formé d'une batterie de tuyauteries à ailettes (6), et situé dans une enceinte close (g) munie de chicanes (9) et d'un séparateur de gouttelettes (10), dans laquelle le gaz à traiter se refroidit au contact des ailettes, enfin, d'un économiseur (2) également composé d'une enceinte (11) avec chicanes (12) et séparateur de gouttelettes (13) dans laquelle le gaz brut subit un premier refroidissement avant de traverser le condenseur, la susdite enceinte (il) contenant une batterie de tubes ailettés (14), que le gaz traverse après son passage dans le condenseur (1). 2 Dispositif suivant la revendication 1, se caractérisant par le fait qu'un réchauffeur (15) constitué d'une résistance électrique est placé à la sortie de l'économiseur (2). 3 Dispositif suivant la revendication 2, se caractérisant par le fait que le réchauffeur (15) est constitué d'un pré-condenseur de la machine frigorifique (3, A, 5).CLAIMS 10 Improvement of gas drying by refrigeration process with variable dew point intended in particular for the equipment of industrial installations for the production of compressed air or gas, characterized by the combination first of all, of a refrigeration machine consisting of '' a compressor (3) and a condenser (4) with fan (5), which can operate with a dew point lower than OC and regulated by a simple pressure switch (22) located on the return circuit (23) of the evaporator and set to periodically stop the compressor (3) during a cold period or in the event of low flow, even in summer, when ice has formed on the fins of the evaporator (1) and the temperature in the latter is dropped below minus 15 C so as to allow the ice to melt and the temperature to rise to about plus 2 o C, the pressure switch (22) then restarting the compressor (3), then an evaporator ( 1) connected to refrigeration generator, formed by a battery of finned pipes (6), and located in a closed enclosure (g) provided with baffles (9) and a droplet separator (10), in which the gas to be treated cools in contact with the fins, finally, an economizer (2) also composed of an enclosure (11) with baffles (12) and droplet separator (13) in which the raw gas undergoes a first cooling before passing through the condenser, the aforesaid enclosure (II) containing a battery of finned tubes (14), which the gas crosses after passing through the condenser (1). 2 Device according to claim 1, characterized in that a heater (15) consisting of an electrical resistance is placed at the outlet of the economizer (2). 3 Device according to claim 2, characterized in that the heater (15) consists of a pre-condenser of the refrigerating machine (3, A, 5). 40 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le réchauffeur (15) est incorporé à l'économiseur (2). 40 Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the heater (15) is incorporated in the economizer (2).
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