PT2464441E - Método para secar gás comprimido e instalação de compressor provida com um secador - Google Patents

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Atlas Copco Airpower Nv
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Description

DESCRIÇÃO Método para secar gás comprimido e instalação de compressor provida com vim secador A presente invenção relaciona-se com um método para secar um gás comprimido e uma instalação de compressor provida com um secador.
Especificamente, a invenção relaciona-se com um secador provido com um tambor rotativo com um agente de secagem regenerável no mesmo, cujo agente de secagem, como consequência da rotação do tambor, é alternativamente passado através de duas zonas do secador, em que numa zona, em particular uma zona de secagem, o dito agente de secagem é usado para secar um gás comprimido, e na outra zona, mais especificamente uma zona de regeneração, o dito agente de secagem é regenerado ao levar este agente de secagem a entrar em contacto com um gás quente.
Como um resultado da rotação do tambor, o agente de secagem regenerado vai acabar na zona de secagem. No sentido de melhorar os desempenhos do secador, é adequado e comum providenciar uma terceira zona, indicada como zona de arrefecimento, no tambor, cuja zona de arrefecimento permite arrefecer o agente de secagem, de tal modo que o dito agente de secagem pode adsorver substancialmente mais humidade.
Quando tal secador é usado para secar um gás comprimido proveniente de um compressor, uma parte do dito gás comprimido é arrefecida para ser guiada subsequentemente através da zona de secagem do secador, em que o agente de secagem que está nesta zona de secagem extrai a humidade do dito gás, o que resulta subsequentemente num gás seco, com um ponto de condensação de baixa pressão. 1 A fracção remanescente do gás comprimido proveniente do compressor, e ainda estando quente devido à compressão, é orientada através da zona de regeneração do secador, em que o dito gás quente dessorve a humidade presente no agente de secagem, em que o agente de secagem é regenerado para permitir, subsequentemente, num novo ciclo, ser usado novamente na zona de secagem para secar o gás comprimido.
Uma desvantagem é que o gás comprimido usado para regeneração tem uma humidade relativamente elevada, como um resultado do que a eficiência de secagem não é óptima. 0 acima descrito tem o resultado desfavorável de que, quando o agente de secagem é subsequentemente levado para a zona de secagem, este agente de secagem pode apenas absorver uma quantidade bastante limitada de humidade do gás a ser guiada pela dita zona de secagem. 0 calor do gás comprimido é usado para regenerar o agente de secagem na zona de regeneração, em que deverá ser notado que à medida que a temperatura do gás comprimido aumenta, o processo de secagem melhora e a eficiência da instalação aumenta correspondentemente. A temperatura do gás comprimido usada para a regeneração pode ser elevada ao instalar um elemento de aquecimento, ou semelhante, antes de passar este gás através da zona de regeneração.
Uma desvantagem do mesmo é que o aquecimento do fluxo do gás, usado para a regeneração, é bastante caro face aos preços de energia que aumentam constantemente. 2 A invenção tem como objectivo ultrapassar uma ou mais das ditas desvantagens e/ou outras desvantagens.
Para esse efeito, a invenção relaciona-se com uma instalação de compressor provida com um compressor com uma sarda, e com um secador provido com uma estrutura com uma zona de secagem na mesma e uma zona de regeneração, e um tambor rotativo na estrutura com um agente de secagem regenerável e meios de accionamento para a rotação do tambor, de tal modo que o agente de secagem é movido sucessivamente através da zona de secagem e através da zona de regeneração, em que a sarda do compressor está ligada através da conduta de pressão a uma entrada da zona de secagem; em que a dita zona de regeneração compreende, pelo menos, duas subzonas, nomeadamente, uma primeira subzona com uma primeira entrada para o fornecimento do primeiro fluxo de gás de regeneração, e uma segunda subzona com uma segunda entrada para o fornecimento de um segundo fluxo de gás de regeneração; onde à dita conduta de pressão, entre o compressor e a entrada da zona de secagem, está ligada uma ramificação que liga à dita primeira entrada da primeira subzona; e onde uma saída da dita zona de secagem liga através de uma conduta de ligação à segunda entrada da segunda subzona, tal que a humidade relativa do dito segundo fluxo de gás de regeneração é menor do que aquela do primeiro fluxo de gás de regeneração.
Uma vantagem de uma instalação de compressor de acordo com a invenção é que o agente de secagem na segunda subzona entra em contacto com um fluxo de gás, no qual o teor de humidade é consideravelmente inferior em comparação com o fluxo de gás que flui através da primeira subzona para regenerar o agente de secagem de uma forma convencional.
Consequentemente, durante a fase de regeneração, pode ser removida ainda mais humidade a partir do agente de secagem do 3 que na forma convencional, por outras palavras, desta forma ocorre uma secagem adicional, a qual pode ser referida como secagem profunda, levando o agente de secagem a adsorver mais humidade a partir do gás a ser seco numa fase de secagem adicional. No entanto, um secador de acordo com a invenção tem um melhor desempenho.
De acordo com uma forma de realização preferida de uma instalação de compressor de acordo com a invenção, é provido um permutador de calor na dita conduta de ligação.
Uma vantagem do mesmo é que o segundo fluxo de gás de regeneração, antes de ser guiado através da segunda subzona, pode ser aquecido através do dito permutador de calor, como resultado do que o dito fluxo de gás pode remover mais humidade do agente de secagem. À medida que aumenta a temperatura do gás usado para a regeneração, o processo de secagem vai melhorar e a eficiência do secador vai aumentar correspondentemente.
Outra vantagem é que não é necessário aquecer todo o fluxo de gás através da zona de regeneração, mas apenas o segundo fluxo de gás de regeneração dirigido através da segunda subzona.
Isto traz várias vantagens, uma vez que pode ser usado um permutador de calor relativamente pequeno, o que resulta numa instalação compacta e económica em termos energéticos. A invenção também se relaciona com um método para secar um gás comprimido proveniente de uma saída de um compressor, em cujo método é usado um secador provido com uma estrutura com uma zona de secagem e uma zona de regeneração na mesma, e um tambor rotativo na estrutura, com um agente de secagem regenerável na 4 mesma, em que o agente de secagem é movido sucessivamente através da zona de secagem e através da zona de regeneração, e em que o gás comprimido a ser seco é guiado através da zona de secagem, enquanto um gás de regeneração é guiado através da zona de regeneração, em que a dita zona de regeneração é dividida numa primeira subzona através da qual um primeiro fluxo de gás de regeneração, na forma de um gás quente comprimido proveniente da saida do compressor, é guiado, e uma segunda subzona através da qual é guiado um segundo fluxo de gás de regeneração, e onde o segundo fluxo de gás de regeneração tem uma humidade relativa menor do que aquela do primeiro fluxo de gás de regeneração, e onde o segundo fluxo de gás de regeneração é composto por uma fracção do gás comprimido que sai de uma saida da zona de secagem.
De modo a melhor explicar as caracteristicas da presente invenção, é descrito um número de formas de realização preferidas de um secador e instalação de compressor de acordo com a invenção, bem como um método para secar um gás comprimido, através de exemplo, sem ser de modo algum limitativo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: a figura 1 representa, esquematicamente e numa vista em perspectiva, uma parte de um secador de uma instalação de compressor de acordo com a invenção; a figura 2 representa, esquematicamente, uma instalação de compressor provida com um secador de acordo com a invenção; a figura 3 representa, esquematicamente, a disposição de uma parte de um secador que faz parte de uma instalação de compressor de acordo com a invenção.
A figura 1 mostra uma parte 1 de um secador de uma instalação de compressor, de acordo com a invenção, para gás comprimido. A 5 parte 1 do secador é provida com uma estrutura 2 com uma zona de secagem 3, uma zona de arrefecimento 4 e uma zona de regeneração 5 na mesma, a qual, de acordo com a característica específica da invenção, compreende duas subzonas, uma primeira subzona 6 e uma segunda subzona 7, respectivamente.
De preferência, a dita primeira subzona 6 liga à extremidade da zona de secagem 3, enquanto a segunda subzona 7 liga à primeira subzona 6 e é seguida pela zona de arrefecimento 4, a qual, por sua vez, liga ao início da zona de secagem 3.
Por isso, a primeira subzona 6 está situada no início da zona de regeneração 5, ou por outras palavras, na parte da zona de secagem 3 através da qual, durante a operação do secador, o agente de secagem 8 húmido entra na zona de regeneração, enquanto a segunda subzona 7 está situada na extremidade da zona de regeneração 5, ou por outras palavras, na parte da zona de regeneração através da qual o agente de secagem 8 regenerado sai da zona de regeneração 5 e entra na zona de arrefecimento 4. "A extremidade da zona de secagem 3" significa a parte da zona de secagem 3 através da qual o agente de secagem 8 húmido sai da zona de secagem 3 durante a rotação do tambor 9, enquanto "o início da zona de secagem 3" significa a parte da zona de secagem 3 na qual entra o agente de secagem 8 regenerado novo. É montado um tambor rotativo 9 na estrutura 2 na qual o tambor 9 é provido com um agente de secagem 8, ou denominado exsicante. 0 secador 1 é também provido com meios de accionamento, não representados nas figuras, por exemplo sob a forma de um motor, para permitir a rotação do tambor 9, de tal modo que o agente 6 de secagem 8 é movido sucessivamente através da zona de secagem 3, a zona de regeneração 5 e a zona de arrefecimento 4. A Figura 2 mostra uma instalação de compressor de acordo com a invenção que compreende, além da dita parte 1, uma conduta de pressão 10 que efectua uma ligação entre a saída de um compressor 11 e uma entrada da zona de secagem 3. O compressor 11 também faz parte da instalação de compressor. À dita conduta de pressão 10, entre a saída do compressor 11 e a entrada da zona de secagem 3, é ligada uma ramificação 12, a qual está ligada a uma primeira entrada da dita primeira subzona 6.
Adicionalmente, a conduta de retorno 13 é provida para os fluxos de gás, usados para regeneração e arrefecimento, cuja conduta de retorno 13 liga a saída comum da primeira e segunda subzonas 6 e 7 da zona de regeneração 5 e da zona de arrefecimento 4, à conduta de pressão 10 e termina aí perto de um venturi 14 provido na conduta de pressão 10. É provido um arrefecedor 15 nesta conduta de retorno 13.
Na saída da zona de secagem 3 é provido, por um lado, um ponto de descarga 16 através do qual o gás seco pode ser descarregado para utilização adicional e, por outro lado, com uma conduta de ligação 17, a qual guia uma fracção do gás seco através do lado secundário de um permutador de calor 18, e guia subsequentemente esta fracção através da segunda subzona 7 da zona de regeneração 5.
Na conduta de pressão 10 é provido um pós-arrefecedor 19 entre o compressor 11 e o venturi 14. 7 0 método de acordo com a invenção para secar um gás comprimido é muito simples e do seguinte modo.
As direcções do fluxo são indicadas nas figuras. A seta A mostra a direcção do fluxo do fluxo principal através da zona de secagem 3 do secador. A direcção do fluxo do gás remanescente que flui através da zona de regeneração e arrefecimento, é, no exemplo mostrado, dirigida de forma oposta relativamente à direcção do fluxo A do fluxo principal, como ilustrado pelas setas B, D e E. A seta C indica o sentido da rotação do tambor 9 na estrutura 2 do secador. 0 gás a ser seco, proveniente do compressor 11 ou, pelo menos, uma porção substancial do mesmo, flui, na forma de um fluxo principal, após passagem através do pós-arrefecedor 19, através do agente de secagem 8 na zona de secagem 3 na direcção da saida da zona de secagem 3, onde, ao entrar em contacto com o agente de secagem 8, a humidade é adsorvida pelo dito agente de secagem 8. 0 gás seco dessa forma é descarregado através do ponto de descarga 16 na direcção de uma rede de consumidores situada a jusante. 0 tambor 9 transfere o agente de secagem 8 com humidade para a primeira subzona 6 da zona de regeneração 5, onde a humidade no agente de secagem 8 é dessorvida ao entrar em contacto com o agente de secagem 8 com um primeiro fluxo de gás de regeneração na forma de um gás quente comprimido que, através da ramificação 12, é fornecido a partir da saída do compressor 11, para conseguir, como tal, uma primeira regeneração do agente de secagem 8, utilizando o calor de compressão presente no dito primeiro fluxo de regeneração.
De acordo com as características específicas da invenção, no final do movimento do agente de secagem 8 através da zona de 8 regeneração, este agente de secagem é ainda mais seco na segunda subzona 7 da zona de regeneração 5, ainda mais do que seria possível até agora, ao colocar em contacto o agente de secagem 8 com o segundo fluxo de regeneração cuja humidade relativa é menor do que aquela do primeiro fluxo de gás de regeneração.
Para este efeito, o segundo fluxo de gás de regeneração consiste, neste caso, de gás que é ramificado do gás seco que sai da zona de secagem 3 e que, antes de ser fornecido à zona de regeneração 5 através da entrada da segunda subzona 7, é guiado através do lado secundário do permutador de calor 18, no qual o dito fluxo de gás é aquecido, de modo a reduzir a pressão parcial da água presente neste gás. É claro que, deste modo, o teor de humidade do agente de secagem 8 durante a regeneração pode ser consideravelmente reduzido devido ao facto de que o agente de secagem 8 é pós-seco na segunda subzona 7 da zona de regeneração 5 ao utilizar um gás quente e seco, com uma humidade relativa baixa. Isto também é uma vantagem muito importante do método de acordo com a invenção. À medida que o tambor 9 roda é extraída mais humidade do agente de secagem 8, até o agente de secagem 8 atingir a zona de secagem 3, após ser arrefecido, em primeiro lugar, na zona de arrefecimento, eliminado a humidade adsorvida, de tal modo que o agente de secagem 8, regenerado como tal, pode ser usado durante um ciclo subsequente de secagem na zona de secagem 3.
Como tal, o agente de secagem 8 é guiado alternadamente através da zona de secagem 3 e, subsequentemente, através da zona de regeneração 5, num movimento rotativo contínuo ou não contínuo. 9
De acordo com a invenção, é adequado que seja usada uma fracção do fluxo de gás principal seco para arrefecer o agente de secagem 8 quente regenerado, na transição entre a zona de regeneração 5 e a zona de secagem 3, na zona de arrefecimento 4, antes de o dito agente de secagem 8 entrar em contacto com o fluxo principal na zona de arrefecimento 3. A presença de tal zona de arrefecimento 4 é, então, vantajosa pois o fluxo principal não entra em contacto com o agente de secagem quente 8 que não consegue adsorver liquido e isso faria com que o gás húmido escapasse através do secador 1. Consequentemente, desta forma, a secagem é optimizada.
Graças ao venturi 14, é gerada uma diminuição da pressão local de forma conhecida, que resulta no facto de a saida da zona de regeneração 5 permanecer sob uma pressão menor do que a saida da zona de secagem 3 situada no lado oposto do tambor 9, como resultado do que uma fracção do fluxo de gás principal frio da saida da zona de secagem 3 flui para a saída da zona de regeneração 5, através da zona de arrefecimento 4 situada entre a zona de secagem 3 e a zona de regeneração 5.
Ao guiar este fluxo através da zona de secagem 4, o agente de secagem 8 regenerado quente será arrefecido com um efeito vantajoso, antes de o dito agente de secagem 8 ser usado para secar o fluxo de gás principal. A pressão mais baixa descrita acima leva a que o gás que é proveniente da zona de secagem 3 flua através do permutador de calor 18, na direcção da segunda subzona 7. 0 dito fluxo é tornado possível, em particular, ao extrair gás seco na posição correcta, nomeadamente numa posição onde a pressão dinâmica é a mais baixa. Assim, não são necessários ventiladores para este sistema. 10 0 gás usado para regeneração e arrefecimento do agente de secagem 8 é, após fluir através das respectivas zonas, recolhido e arrefecido através de um arrefecedor 15, após o que este gás é adicionado ao fluxo de gás principal, que, subsequentemente, por sua vez, é guiado através da zona de secagem 3. A Figura 3 mostra um exemplo de uma disposição esquemática de uma parte 1 de um secador de acordo com a invenção, onde os diferentes sectores ou zonas são tornadas visíveis.
Esta figura mostra, em particular, como a zona de regeneração 5 está dividida em duas subzonas 6 e 7, onde, neste caso, a zona de regeneração 5 se estende ao longo de um ângulo circunferencial de quase 90 graus.
Neste caso, a primeira subzona 6 estende-se ao longo de um ângulo de 75 graus, enquanto neste exemplo a segunda subzona 7 estende-se ao longo de um ângulo de 5 graus a 30 graus, e neste caso, ao longo de um ângulo de quase 15 graus.
Neste exemplo, a zona de secagem 3 compreende um sector de círculo de 255 graus, enquanto a restante parte de 15 graus, entre a segunda subzona 7 e a zona de secagem 3, forma a zona de secagem 4 na estrutura cilíndrica 2 do secador. É claro a partir da figura em que sentido estão as diferentes zonas no tambor 9, preferencialmente, a serem atravessadas. É claro que o segundo fluxo de gás de regeneração também pode ser aquecido ao guiar o dito fluxo através de um elemento de aquecimento ou semelhante, não representado nas figuras. 11 0 gás que é guiado através da segunda subzona 7 necessariamente de ser proveniente do secador. Pode, ter origem também numa fonte externa de gás seco. não tem contudo, 12

Claims (7)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. - Método para secar gás comprimido proveniente de uma sarda de um compressor, em que é usado um secador provido com uma estrutura (2), tendo uma zona de secagem (3) e uma zona de regeneração (5), e um tambor (9) rotativo na estrutura (2) contendo um agente de secagem regenerável (8), onde o agente de secagem (8) é movido sucessivamente através da zona de secagem (3) e através da zona de regeneração (5), e em que o gás comprimido a ser seco é guiado através da zona de secagem (3) enquanto um gás de regeneração é guiado através de uma zona de regeneração (5), caracterizado pelo facto de que a dita zona de regeneração é dividida numa primeira subzona através da qual um primeiro fluxo de gás de regeneração, na forma de um gás quente comprimido proveniente da saída do compressor, é orientado, e uma segunda subzona através da qual um segundo fluxo de gás de regeneração é orientado; e em que o segundo fluxo de gás de regeneração tem uma humidade relativa menor do que o primeiro fluxo de gás de regeneração; e em que o segundo fluxo de gás de regeneração é composto por uma fracção do gás comprimido que sai de uma saída da zona de secagem (3) .
  2. 2. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que o segundo fluxo de gás de regeneração é aquecido antes de ser guiado através da segunda subzona (7).
  3. 3. - Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de que o segundo fluxo de gás de regeneração é aquecido ao guiar o dito fluxo através de um permutador de calor (18) e/ou um elemento de aquecimento externo ou semelhante. 1
  4. 4. - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de que o primeiro e segundo fluxos de gás de regeneração são recolhidos numa saida comum da primeira subzona (6) e da segunda subzona (7), e são guiados subsequentemente, através de uma conduta de retorno (13) para uma entrada da zona de secagem (3), através de um arrefecedor (15) .
  5. 5. - Instalação de compressor que é provida com um compressor (11) com uma saida, e com um secador o qual é provido com uma estrutura (2) tendo ai uma zona de secagem (3) e uma zona de regeneração (5), e um tambor (9), o qual é rotativo na estrutura (2) com um agente de regeneração (8) ai colocado e meios de accionamento para a rotação do tambor (9), tal que o agente de secagem (8) é movido sucessivamente através da zona de secagem (3) e através da zona de regeneração (5), caracterizada pelo facto de que a saida do compressor (11) liga através de uma conduta de pressão (10) a uma entrada da zona de secagem; essa dita zona de regeneração (5) compreende, pelo menos, duas subzonas, nomeadamente, uma primeira subzona (6) com uma primeira entrada para o fornecimento de um primeiro fluxo de gás de regeneração, e uma segunda subzona (7) com uma segunda entrada para o fornecimento de um segundo fluxo de gás de regeneração; em que uma ramificação (12) liga à dita conduta de pressão (10), entre o compressor (11) e a entrada da zona de secagem (3), cuja ramificação (12) liga à dita primeira entrada da primeira subzona (6) ; e em que uma saida da dita zona de secagem (3) liga à segunda entrada da segunda subzona (7) através de uma conduta de ligação (17) , tal que a humidade relativa é menor do que aquela do primeiro fluxo de gás de regeneração. 2
  6. 6. - Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo facto de que é provido o permutador de calor (18) na dita conduta de ligação (17).
  7. 7. - Instalação de compressor de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo facto de que a primeira subzona (6) e a segunda subzona (7) têm uma saída comum. 3
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