KR19980028598A

KR19980028598A - Structure and Regeneration Method of Air Dryer

Info

Publication number: KR19980028598A
Application number: KR1019960047721A
Authority: KR
Inventors: 나종식
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1998-07-15

Abstract

본 발명은 공기 건조기에 관한 것으로서, 특히, 압축 공기 시스템 상의 공기 건조기의 재생에 있어서 전기 히터를 이용하지 않고 압축공기의 폐열을 이용함으로써 전기 히터에 의한 문제점을 예방하고 건조 공기의 생산 단가를 낮추는 건조기의 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air dryer, and more particularly, to the use of waste heat of compressed air in the regeneration of an air dryer on a compressed air system, to prevent problems caused by the electric heater and to lower the production cost of dry air. It is about the structure.

Description

Structure and Regeneration Method of Air Dryer

본 발명은 공기 건조기의 구조 및 재생 방법에 관한 것으로서, 특히, 압축 공기 시스템에 설치된 공기 건조기의 재생시에 압축 공기의 폐열을 이용하는 공기 건조기의 구조 및 재생 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure and a regeneration method of an air dryer, and more particularly, to a structure and a regeneration method of an air dryer that uses waste heat of compressed air at the time of regeneration of an air dryer installed in a compressed air system.

일반적으로 압축 공기 시스템은 공업적인 용도나 자동차 등에 널리 응용되고 있다. 주요 응용 분야의 하나로 거대한 운송장치의 제동 시스템의 가동을 들 수 있다.In general, compressed air systems are widely used in industrial applications and automobiles. One of the main applications is the operation of a large vehicle braking system.

압축 공기내에 포함된 수분은 시스템의 구성요소를 더럽히기 때문에 시스템에 이용되는 압축된 공기의 수분을 제거하기 위해 일반적으로 공기 건조기가 함께 설치된다. 통상적인 공기 건조기에는 압축된 공기가 통과하는 경로에 건조판이 설치되어 있어 수분을 주기적으로 건조판에서 흡착하여 제거하게 된다. 이때 상대적으로 낮은 압력에서 압축된 공기는 분리되어 대기중으로 방출된다.Since the moisture contained in the compressed air pollutes the components of the system, an air dryer is usually installed together to remove the moisture of the compressed air used in the system. In a typical air dryer, a drying plate is installed in a path through which compressed air passes, and moisture is periodically absorbed and removed from the drying plate. At this time, the compressed air at a relatively low pressure is separated and released into the atmosphere.

시스템의 공기 소비량에 따라 공기 건조기는 많은 양의 공기를 소비하는 연속 흐름 형태와 상대적으로 공기의 소비가 적은 간헐적 흐름의 형태로 나누어진다. 연속 흐름 형태에서는 한쌍의 공기 건조기가 사용되는데, 하나가 세정되고 있는 동안 다른 건조기에서는 공기를 건조 시키게된다.Depending on the air consumption of the system, the air dryer is divided into a continuous flow type which consumes a large amount of air, and an intermittent flow type with relatively low air consumption. In a continuous flow form, a pair of air dryers is used, while the other dryers dry the air while one is being cleaned.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 일반적인 공기 건조기에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Next, a general air dryer will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 일반적인 공기 건조기의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a general air dryer.

도1에 도시한 바와 같이, 외부 공기(도2의 20)가 먼저 공기 압축기(2)에 의해 압축이 이루어진 후 공기 건조기 시스템으로 유입된다. 공기가 압축되는 과정의 흐름도를 도2에 나타내었다.As shown in Fig. 1, outside air (20 in Fig. 2) is first compressed by the air compressor 2 and then flows into the air dryer system. A flow chart of the process of compressing air is shown in FIG.

도2에 도시한 바와 같이 외부 공기(20)가 1단 압축기(30)를 거치면 압축되면서 170℃의 폐열이 발생된다. 인터 쿨러(40)에서 폐열을 냉각수의 순환을 통해 40℃로 낮추어 준다. 이어 2단 압축기(50)에 들어간 공기가 압축되면서 170℃의 폐열이 발생한다. 다시 에프터 쿨러(60)에서 냉각수의 순환으로 온도를 40℃가량으로 낮추고, 압축된 공기는 세정기(도1의 4)로 들어간다.As shown in FIG. 2, when the outside air 20 passes through the first stage compressor 30, the waste heat of 170 ° C. is generated. The waste heat in the inter cooler 40 is lowered to 40 ° C. through the circulation of the cooling water. Subsequently, the waste heat of 170 ° C. is generated while the air entering the two-stage compressor 50 is compressed. In the after cooler 60, the temperature is lowered to about 40 ° C. by the circulation of the cooling water, and the compressed air enters the scrubber (4 in FIG. 1).

다음, 압축공기는 세정기(4)에서 세정이 이루어진 후 저장된다. 저장되어 있던 압축된 공기는 제1 타워(tower)(6)로 들어가 건조된다. 건조된 공기는 라인을 통해 사용처에 공급된다. 제1 타워(6)를 통해 건조 공기가 제조되는 동안 제2 타워(8)에서는 재생과정이 이루어진다. 재생은 공기의 건조를 위해 전단계에서 흡착된 수분을 제거하여 타워의 내부를 세정하는 단계를 말한다.The compressed air is then stored after cleaning in the scrubber 4. The stored compressed air enters the first tower 6 and is dried. The dried air is supplied to the place of use via a line. The regeneration process takes place in the second tower 8 while dry air is produced through the first tower 6. Regeneration refers to the step of cleaning the inside of the tower by removing the moisture adsorbed in the previous step to dry the air.

건조기의 재생 과정은 압축되고 건조된 공기 중에서 공기 건조기 타워 용량의 5% 내지 15%를 사용하여, 전기 히터(10)로 3시간에 걸쳐 약 120℃ 내지 200℃의 뜨거운 공기를 만들어 건조기 흡착공정의 반대 방향으로부터 통과시켜 내부 알루미늄-겔에 의해 흡착된 수분을 증발시켜 세시간동안 외부로 방출시키고, 상온의 건조 공기를 이용하여 5시간 30분 동안 건조기를 냉각시킴으로써 재생한다. 건조기 용량은 4500Nm/Hr이고, 히터용량은 86kW이다.The regeneration process of the dryer uses 5% to 15% of the air dryer tower capacity in the compressed and dried air to produce hot air of about 120 ° C to 200 ° C over 3 hours with the electric heater 10 to provide the dryer adsorption process. Moisture adsorbed by the inner aluminum-gel was passed through from the opposite direction and released to the outside for 3 hours, and regenerated by cooling the dryer for 5 hours and 30 minutes using dry air at room temperature. The dryer capacity is 4500 Nm / Hr and the heater capacity is 86 kW.

그러나 이러한 종래의 공기 건조기의 구조에서는 재생과정에서 전기 히터를 사용하기 때문에 습기에 의한 전원 트러블(trouble)이 종종 발생되어 많은 유지 관리비가 들고 이로 인하여 건조 공기의 품질이 저하되는 문제점을 가지고 있다.However, in the structure of the conventional air dryer, since an electric heater is used in the regeneration process, a power trouble due to moisture is often generated, resulting in a large maintenance cost, and thus, the quality of dry air is deteriorated.

그러므로 본 발명은 건조공기의 생산 단가를 낮추고 신뢰성을 높이는데 있다.Therefore, the present invention is to lower the production cost of the dry air and to increase the reliability.

도1은 일반적인 공기 건조기의 개략도이고,1 is a schematic view of a general air dryer,

도2는 일반적인 압축공기의 흐름도이고,2 is a flow chart of a general compressed air,

도3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 건조기의 개략도이고,3 is a schematic diagram of an air dryer according to an embodiment of the present invention;

도4는 본 발명의 실시예에 따른 압축공기의 흐름도이다.4 is a flow chart of compressed air according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing

2 : 압축기 4 : 세정기 6 : 제1타워2 Compressor 4 Washer 6 First Tower

8 : 제2 타워 10 : 전기 히터 12 : 사용처8: second tower 10: electric heater 12: use

14 : 라인 20 : 외기 30 : 1단 압축기14 line 20 outside air 30 stage 1 compressor

40 : 인터 쿨러 50 : 2단 압축기 60 : 에프터 쿨러40: inter cooler 50: two stage compressor 60: after cooler

80 : 고온 공기80: hot air

이러한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기 건조기는, 사용처에 건조된 공기를 공급하는 제1, 제2 건조기 타워, 제1, 제2 건조기 타워와 연결되어 교대로 세정된 압축공기를 공급하는 세정기, 건조기 타워 및 세정기와 연결되어 외기를 압축하여 압축된 공기를 공급하는 공기 압축기, 공기 압축기에서 발생한 폐열을 상기 제1 또는 제2 건조기 타워에 교대로 공급하는 폐열 공급수단을 포함하고 있다.Air dryer according to the present invention for achieving this problem, the first and second dryer tower for supplying the dried air to the use, the cleaner for supplying compressed air alternately cleaned connected to the first, second dryer tower In addition, the air compressor is connected to the dryer tower and the scrubber to compress the outside air to supply compressed air, and waste heat supply means for alternately supplying the waste heat generated from the air compressor to the first or second dryer tower.

또한 본 발명의 실시예에 따른 공기 건조기의 재생 방법은, 공기 압축기의 공기 압축 과정에서 생성되는 폐열을 포함한 고온의 공기를 이용하여 건조기 타워 내부를 가열하는 단계와, 건조기에서 정제된 건조 가스를 이용하여 건조기 타워 내부를 냉각하는 단계를 포함하고 있다.In addition, the regeneration method of the air dryer according to an embodiment of the present invention, the step of heating the inside of the dryer tower using the hot air including the waste heat generated during the air compression process of the air compressor, and using the drying gas purified in the dryer Thereby cooling the interior of the dryer tower.

본 발명에 따른 이러한 압축 공기 시스템에서는 공기 건조기의 재생시 전기 히터 대신 공기 압축기에서 발생하는 페열을 이용하여 건조기를 재생하게 된다.In the compressed air system according to the present invention, when the air dryer is regenerated, the dryer is regenerated using waste heat generated by the air compressor instead of the electric heater.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 공기 건조기 구조 및 재생 방법의 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Then, embodiments of the air dryer structure and the regeneration method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 건조기를 도시한 개략도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 압축 공기의 흐름도이다.3 is a schematic diagram illustrating an air dryer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart of compressed air according to an embodiment of the present invention.

외부에서 유입된 공기는 도4에 도시한 바와 같이, 압축기(2)를 통과하면서 압축된다. 즉, 외부 공기(20)가 1단 압축기(30)를 거쳐 압축되면서 170℃의 폐열이 발생되면 인터 쿨러(40)에서 폐열을 냉각수의 순환을 통해 40℃로 낮추어 준다. 이어 2단 압축기(50)에 들어간 공기가 압축되면서 170℃의 폐열을 가지는 고온의 공기(80)가 발생된다. 고온의 공기(80) 중 일부는 공기 건조기와 연결된 라인으로 유입되고 나머지는 에프터 쿨러(60)에 의한 2차 냉각단계를 거쳐 압축 과정을 마친다. 폐열을 가지는 고온의 공기(80)는 이후 재생 과정에서 사용된다.The air introduced from the outside is compressed while passing through the compressor 2, as shown in FIG. That is, when waste heat of 170 ° C. is generated while the outside air 20 is compressed through the first stage compressor 30, the inter cooler 40 lowers the waste heat to 40 ° C. through circulation of the cooling water. Subsequently, the air entering the two-stage compressor 50 is compressed to generate hot air 80 having waste heat of 170 ° C. Some of the hot air 80 is introduced into the line connected to the air dryer, and the rest of the hot air 80 undergoes a secondary cooling step by the after cooler 60 to complete the compression process. Hot air 80 having waste heat is then used in the regeneration process.

공기의 압력과 온도와의 관계는 다음의 식으로 표현된다.The relationship between air pressure and temperature is expressed by the following equation.

P V = n R TP V = n R T

이때 P는 압력, V는 부피, n은 기체의 몰수, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다.Where P is the pressure, V is the volume, n is the number of moles of gas, R is the gas constant, and T is the temperature.

이 식에서 알 수 있듯이, 압력은 온도와 비례하는 수치이다. 따라서 압력을 가하면 높은 열이 발생하게 되며 이것이 폐열이다.As can be seen from this equation, pressure is a value proportional to temperature. Therefore, when pressure is applied, high heat is generated, which is waste heat.

다음으로, 압축 공기는 세정기(4)를 통해 정제된 후 저장된다.Next, the compressed air is purified through the scrubber 4 and then stored.

저장되어 있던 압축된 공기는 제1 타워(6)로 들어가 건조된다.The stored compressed air enters the first tower 6 and is dried.

건조된 공기는 라인을 통해 사용처(12)에 공급된다.The dried air is supplied to the place of use 12 via a line.

이러한 공기의 건조 과정이 진행되는 동안 제2 타워(8)에서는 재생 과정이 실시된다. 건조기의 재생 과정은 공기 압축기에서 발생한 폐열을 이용하여 가열되고 건조된다. 즉, 공기 압축기의 에프터 쿨러(60) 전단에서 발생한 압축열에 의해 3시간 동안 150℃ 내지 170℃로 가열된 고온의 공기(80)를 건조기 타워(8)에 통과시킨다.The regeneration process is performed in the second tower 8 while the air drying process is in progress. The regeneration process of the dryer is heated and dried using the waste heat generated by the air compressor. That is, the hot air 80 heated to 150 ° C to 170 ° C for 3 hours is passed through the dryer tower 8 by the compression heat generated at the front end of the after cooler 60 of the air compressor.

타워(8)의 냉각은 건조기에서 정제된 건조 가스 이용하여 5시간 30분 동안 냉각시킨다.Cooling of the tower (8) is cooled for 5 hours 30 minutes using a dry gas purified in a dryer.

이상과 같은 방법에서는 공기 건조 타워의 재생에 있어서 전기 히터를 이용하지 않고 공기의 압축시 발생되는 열을 이용한다.In the above method, in the regeneration of the air drying tower, heat generated during the compression of air is used without using an electric heater.

따라서 본 발명에 따른 공기 건조기의 구조 및 재생 방법에서는 공기를 압축할 때 발생하는 열을 이용하여 건조기를 재생함으로써 공기 압축 시스템의 구조를 단순화하고 전력비 절감에 의한 수율 향상의 효과가 있다.Therefore, the structure and regeneration method of the air dryer according to the present invention simplifies the structure of the air compression system by regenerating the dryer using heat generated when air is compressed, and has an effect of improving yield by reducing power costs.

Claims

First and second dryer towers for supplying dried air to a place of use;

A scrubber connected to the first and second dryer towers to supply compressed air alternately cleaned;

An air compressor connected to the dryer tower and the scrubber to compress the outside air to supply compressed air;

Waste heat supply means for alternately supplying waste heat generated by the air compressor to the first or second dryer tower

Air dryer comprising a.

The air dryer of claim 1, wherein the air compressor comprises a first stage compressor, a second stage compressor, an inter cooler, and an outer cooler.

Heating the inside of the dryer tower with hot air by waste heat generated in the air compression process,

Cooling the inside of the dryer tower by using a dry gas purified in a dryer

Regeneration method of the air dryer comprising a.

The high temperature air has a temperature of 150 ℃ to 170 ℃ regeneration method of the air dryer.