RU2218523C1

RU2218523C1 - Plant for compressed air pre-conditioning

Info

Publication number: RU2218523C1
Application number: RU2002117226A
Authority: RU
Inventors: В.В. Агафонов; С.О. Гевлич; Г.В. Ермаков; В.С. Заленский
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Ремгазкомплектпоставка"
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: industry equipment, particularly for compressed gas dehydration by removal of condensed moisture with the use of ambient atmosphere cold. SUBSTANCE: plant comprises modular dehydrators mounted on common base. Modular dehydrators are united into bank by overflow distribution chambers having air feeding and air extraction joining pipes and condensate collector. Each dehydrator has supplying dehumidifying collector, receiving dehumidifying collector, separating dehumidifying collector and tube-in-tube heat-exchanger system, which connects dehydrator collectors. Collector has multi-body performance with wet and dry compartments located into separate bodies. Dry compartments are connected with collectors by ends of heat-exchanger outer tubes. Collectors are connected with dry compartments by ends of heat-exchanger inner tubes. Separating dehumidifying collector dry compartment is located at a distance from wet compartment and joined with wet compartment by inner tubes flange connection. Dry compartment L-shaped channel is connected with wet compartment by flange connection. Receiving dehumidifying collector is mounted at a distance from separating dehumidifying collector and inner pipes are connected by flange connection within the distance. Joining pipes for condensate drainage are arranged in receiving dehumidifying collector lower parts. Air extraction joining pipes position is adjusted in vertical direction relative receiving dehumidifying collector upper pipes in accordance with relation H≥1/2d, where d is receiving dehumidifying collector pipe diameter. EFFECT: increased degree of air dehydration, decreased labor- intensiveness of installation work. 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам обработки сжатого воздуха посредством его осушки от капельной влаги с использованием холода окружающей среды и может быть применено в различных отраслях промышленности, где в качестве источника энергии или рабочего агента используется сжатый воздух. The invention relates to systems for treating compressed air by drying it from drip moisture using the cold environment and can be applied in various industries where compressed air is used as an energy source or working agent.

Известен ряд устройств для осушки сжатого воздуха, разработанных в целях интенсификации процесса осушки. Все устройства содержат входной, выходной и дополнительный коллекторы-влагоотделители с системой трубопроводов, связывающих коллекторы таким образом, что внутри трубопроводов, подсоединенных к входному коллектору, расположены трубопроводы выходного коллектора, введенные в дополнительный коллектор (см. авт. свид. СССР 694741, кл. F 24 F 3/14, 1979; авт. свид. СССР 885725, кл. F 24 F 3/14, 1981; авт. свид. СССР 901745, кл. F 24 F 3/14, 1982; авт. свид. СССР 943486, кл. F 24 F 3/14, 1982). A number of known devices for drying compressed air, designed to intensify the drying process. All devices contain an inlet, outlet and additional collector-dehumidifiers with a piping system connecting the collectors in such a way that inside the pipelines connected to the inlet manifold there are pipelines of the outlet manifold introduced into the additional collector (see ed. Certificate of the USSR 694741, cl. F 24 F 3/14, 1979; ed. Certificate of the USSR 885725, cl. F 24 F 3/14, 1981; ed. Certificate of the USSR 901745, cl. F 24 F 3/14, 1982; ed. Certificate of the USSR 943486, CL F 24 F 3/14, 1982).

Наиболее близким устройством к заявляемому изобретению является установка для подготовки сжатого воздуха (см. патент РФ 2135900, кл. F 24 F 3/14, 1999), скомпонованная из отдельных модульных осушителей, имеющих однорядное расположение труб и смонтированных на общем основании. Модульные осушители объединены в батарею распредкамерами перетока с патрубками подачи и отвода воздуха и конденсатосборником. Каждый модульный осушитель включает подающий коллектор-влагоотделитель, собирающий коллектор-влагоотделитель и разделительный коллектор-влагоотделитель с системой трубопроводов (теплообменных элементов типа "труба в трубе"), посредством которой все коллекторы модуля связаны между собой. Трубопроводы подсоединены к подающему коллектору и введены концами наружных и внутренних труб соответственно во влажный и сухой отсеки разделительного коллектора. Сухой отсек связан внутренними трубами с собирающим коллектором. В каждом модуле все коллекторы колонного типа, их корпуса взаимно пересекаются с образованием внутренних камер. При пересечении корпусов подающего и собирающего коллекторов образованы камеры входа и выхода потока влажного и осушенного воздуха. Разделительный коллектор имеет многокорпусное исполнение, обусловленное функциональностью его отсеков. Корпуса колонн влажного и сухого отсеков аналогично объединены при пересечении с образованием камер ступенчатого осушения в каждом отсеке. В камерах влажного отсека установлены вертикальные радиаторы, а внутренние трубы размещены так, что их концы, выполненные с секторными вырезами, разнесены в шахматном порядке по камерам отсека и развернуты вырезами под углом в сторону основания. Внутри сухого отсека размещен отводной канал Г-образной формы, через который влажный отсек сообщен с сухим отсеком. The closest device to the claimed invention is the installation for the preparation of compressed air (see RF patent 2135900, class F 24 F 3/14, 1999), composed of separate modular dehumidifiers having a single-row arrangement of pipes and mounted on a common base. Modular dehumidifiers are combined into a battery by distribution flow chambers with air supply and exhaust pipes and a condensate collector. Each modular dehumidifier includes a supply collector-dehumidifier, a collector collector-dehumidifier and a separate collector-dehumidifier with a piping system (pipe-in-pipe heat exchange elements), through which all module collectors are interconnected. Pipelines are connected to the supply manifold and introduced by the ends of the outer and inner pipes, respectively, into the wet and dry compartments of the separation manifold. The dry compartment is connected by internal pipes to the collecting manifold. In each module, all column-type collectors, their bodies intersect each other with the formation of internal chambers. At the intersection of the bodies of the supply and collecting manifolds, inlet and outlet chambers of the flow of moist and dried air are formed. The separation manifold has a multi-housing design, due to the functionality of its compartments. The hulls of the wet and dry compartments are likewise combined at the intersection to form stepwise drainage chambers in each compartment. In the chambers of the wet compartment, vertical radiators are installed, and the inner pipes are placed so that their ends, made with sector cuts, are staggered along the cameras of the compartment and are deployed with cutouts at an angle to the side of the base. Inside the dry compartment there is an L-shaped outlet channel through which the wet compartment communicates with the dry compartment.

Однако в известной установке при обслуживании, контроле и ремонте доступ к внутренним трубам отсутствует. Кроме того, из-за разницы температур подогретого осушенного воздуха и холодной стенки, с которой встречается поток осушенного воздуха в собирающих коллекторах, происходит конденсация влаги, капли которой под действием как инерционных, так и гравитационных сил оседают на стенках и накапливаются в донной части этих коллекторов. Стекающая по стенке собирающих коллекторов влага потоком осушенного воздуха вовлекается в патрубок отвода воздуха. Таким образом, осушенный воздух насыщается влагой и из собирающих коллекторов поступает воздух с капельками влаги. Конструкция собирающего коллектора не позволяет предотвратить этот процесс. К потребителю поступает не осушенный, а насыщенный влагой воздух. However, in a known installation during maintenance, inspection and repair, access to the internal pipes is absent. In addition, due to the temperature difference between the heated, dried air and the cold wall, with which the flow of dried air meets the collecting collectors, moisture condensation occurs, drops of which are deposited on the walls under the influence of both inertial and gravitational forces and accumulate in the bottom of these collectors . Moisture flowing down the wall of the collecting manifolds is drawn into the air exhaust pipe by the flow of dried air. Thus, the dried air is saturated with moisture and air with moisture droplets enters from the collecting manifolds. The design of the collecting manifold does not prevent this process. The consumer does not receive drained, but saturated with moisture air.

Технический результат изобретения - повышение степени осушки воздуха, увеличение полезного объема и снижение трудоемкости монтажных работ за счет обеспечения доступа к внутренним трубам при обслуживании и ремонте установки. The technical result of the invention is to increase the degree of air drying, increase the useful volume and reduce the complexity of installation work by providing access to the internal pipes during maintenance and repair of the installation.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для подготовки сжатого воздуха, состоящей из объединенных в батарею распредкамерами перетока и патрубками подвода и отвода воздуха модульных осушителей, содержащей в каждом из них установленные подающий, собирающий и разделительный коллекторы-влагоотделители, связанные системой однорядно расположенных теплообменных элементов типа "труба в трубе", подсоединенных к подающему коллектору и введенных концами наружных и внутренних труб соответственно во влажный и сухой отсеки разделительного коллектора, имеющего многокорпусное исполнение, согласно изобретению корпуса подающих и собирающих коллекторов, влажных и сухих отсеков разделительных коллекторов установлены на расстоянии друг от друга, в пределах которого внутренние трубы соответственно коллекторов и отсеков связаны разъемным соединением, например фланцевым, при этом в донной части собирающих коллекторов установлены патрубки для слива конденсата, а положение патрубков отвода воздуха откорректировано по высоте относительно верхних труб собирающих коллекторов, определяемой из условия Н≥1/2d, где d - диаметр труб собирающего коллектора. The specified technical result is achieved by the fact that in the known installation for the preparation of compressed air, which consists of a unit of overflow distributors and air supply and exhaust pipes of modular dehumidifiers, containing in each of them installed supply, collector and separation collector-water separators connected by a system of single-row pipe-in-pipe heat exchange elements connected to the supply manifold and inserted into the wet and dry compartments of the separation manifold, having a multi-body design, according to the invention, the housing of the supply and collecting manifolds, wet and dry compartments of the separation manifolds are installed at a distance from each other, within which the inner pipes of the collectors and compartments respectively are connected by a detachable connection, for example flange, while in the bottom part of the collecting manifolds are installed nozzles for condensate drainage, and the position of the exhaust pipes is adjusted in height relative to the upper t rub collecting collectors, determined from the condition N≥1 / 2d, where d is the diameter of the pipes of the collecting collector.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить степень осушки воздуха за счет разделения в собирающих коллекторах потоков образовавшейся влаги и осушенного воздуха. С размещением патрубков отвода воздуха выше труб собирающих коллекторов достигнут эффект работы последних в качестве инерционных сепараторов. Поток осушенного воздуха, получивший из-за разности температур определенный процент сконденсированной влаги, ударяясь о стенку собирающего коллектора, отдает ей полученную влагу, капли которой стекают по этой стенке вниз. Из донной части коллекторов собравшаяся влага может быть выведена посредством патрубков отвода конденсата. Следует отметить, что величина Н, определяющая положение патрубков отвода воздуха в собирающих коллекторах, не может быть меньше 1/2 диаметра труб данных коллекторов, так как в этом случае в указанные патрубки при отводе воздуха будет попадать воздух, частично содержащий капельную влагу, что имело место в известной установке. За счет отделения влажного отсека от сухого также повышается эффективность осушки воздуха, так как температура в сухом отсеке будет ниже температуры влажного отсека и осушенный воздух будет лучше охлаждать влажный воздух в наружных трубах. Разъемное соединение труб при разделении корпусов подающих, собирающих коллекторов, влажных и сухих отсеков разделительных коллекторов позволяет обеспечить доступ к трубам в процессе обслуживания и ремонта, а также увеличить полезный объем коллекторов. The claimed technical solution allows to increase the degree of air drying due to the separation in the collecting manifolds of the flow of moisture and dried air. With the placement of the air exhaust pipes above the pipes of the collecting manifolds, the effect of the latter as inertial separators is achieved. The flow of dried air, which, due to the temperature difference, has received a certain percentage of condensed moisture, hitting the wall of the collecting collector, gives it the moisture it receives, droplets of which flow down this wall. From the bottom of the collectors, the collected moisture can be removed by means of condensate drain pipes. It should be noted that the value of H, which determines the position of the air exhaust pipes in the collecting manifolds, cannot be less than 1/2 of the diameter of the pipes of these collectors, since in this case, air partially containing drip moisture will get into these pipes when the air is removed, which place in a famous installation. By separating the wet compartment from the dry compartment, the air drying efficiency is also increased, since the temperature in the dry compartment will be lower than the temperature of the wet compartment and the dried air will better cool the moist air in the outer pipes. The detachable connection of the pipes when separating the bodies of the supplying, collecting collectors, wet and dry compartments of the separation collectors allows you to provide access to the pipes during maintenance and repair, as well as increase the useful volume of the collectors.

На фиг.1 представлен общий вид установки; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1. Figure 1 presents a General view of the installation; figure 2 - section aa in fig. 1.

Установка для подготовки сжатого воздуха состоит из модульных осушителей 1, смонтированных на едином основании 2. Модульные осушители объединены в батарею распредкамерами перетока 3, 4 с патрубками подачи и отвода воздуха и конденсатосборником 5. Каждый осушительный модуль 1 включает подающий коллектор-влагоотделитель 6, собирающий коллектор-влагоотделитель 7 и разделительный коллектор-влагоотделитель 8 с системой теплообменных элементов 9 типа "труба в трубе", посредством которой коллекторы модуля связаны между собой. Коллекторы-влагоотделители 6, 7, 8 имеют цилиндрическую поверхность, причем коллектор 8 имеет многокорпусное исполнение, при котором его влажный и сухой отсеки 10, 11 выделены в отдельные корпуса. Внутри коллекторов 6 и 7 находятся соответственно камеры входа 12 и выхода 13 потоков, а внутри влажного отсека 10 и сухого отсека 11 - камеры ступенчатого осушения 14, 15. Камеры 14 влажных отсеков 10 концами наружных труб 16 теплообменных элементов 9 связаны с коллекторами 6, а коллекторы 7 концами внутренних труб 17 теплообменных элементов 9 связаны с камерами 15 сухих отсеков 11 коллекторов 8. Во влажных отсеках 10 концы труб 16, имеющие секторные вырезы 18, разнесены в шахматном порядке по камерам 14 отсеков 10. Кроме того, в камерах 14 установлены вертикальные радиаторы 19. Сухой отсек 11 разделительного коллектора 8 выполнен на расстоянии от влажного отсека 10 и связан с последним в пределах этого расстояния через фланцевое соединение 20 внутренних труб 17. В камерах 15 сухих отсеков 11 перегородкой 21 образован Г-образный канал 22, имеющий проемы 23 и 24. Г-образный канал 22 сухого отсека 11 аналогично соединен с влажным отсеком 10 через фланцевое соединение труб 25, закрепленных одним концом в проеме 23 канала 22, а другим во влажном отсеке 10. Аналогично собирающий коллектор 7 установлен на расстоянии от коллектора-влагоотделителя 6, в пределах которого внутренние трубы 17 соединены фланцевым соединением 20. В донной части собирающих коллекторов 7 установлены патрубки 26 для слива конденсата. The installation for the preparation of compressed air consists of modular dehumidifiers 1 mounted on a single base 2. Modular dehumidifiers are combined into a battery by distribution flow chambers 3, 4 with air supply and exhaust pipes and a condensate collector 5. Each dehumidification module 1 includes a supply collector-moisture separator 6, collecting collector dehumidifier 7 and a separating collector-dehumidifier 8 with a system of heat exchange elements 9 of the type "pipe in pipe", through which the collectors of the module are interconnected. The collectors-moisture separators 6, 7, 8 have a cylindrical surface, and the collector 8 has a multi-case design, in which its wet and dry compartments 10, 11 are allocated in separate cases. Inside the manifolds 6 and 7 there are, respectively, the inlet 12 and outlet 13 flow chambers, and inside the wet compartment 10 and dry compartment 11, stepwise drainage chambers 14, 15 are located. The wet chamber 14 chambers 10 with the ends of the outer tubes 16 of the heat exchange elements 9 are connected to the collectors 6, and the collectors 7 with the ends of the inner pipes 17 of the heat exchange elements 9 are connected to the chambers 15 of the dry compartments 11 of the collectors 8. In the wet compartments 10, the ends of the pipes 16 having sector cutouts 18 are staggered along the chambers 14 of the compartments 10. In addition, the chambers 14 are installed vertically radiators 19. The dry compartment 11 of the separation manifold 8 is made at a distance from the wet compartment 10 and is connected to the latter through the flange connection 20 of the inner pipes 17. Within the chambers 15 of the dry compartments 11, the partition 21 is formed by a L-shaped channel 22 having openings 23 and 24. The L-shaped channel 22 of the dry compartment 11 is similarly connected to the wet compartment 10 through a flange connection of pipes 25 fixed at one end in the opening 23 of the channel 22 and the other in the wet compartment 10. Similarly, a collecting manifold 7 is installed at a distance from the collector ora drier 6, within which the inner pipes 17 are connected a flange connection 20. At the bottom of the collecting reservoir 7 are nozzles 26 for discharging condensate.

Установка работает следующим образом. Сжатый воздух поступает в подающие коллекторы 6 и по межтрубному пространству теплообменных элементов 9 поступает в разделительные коллекторы 8. При этом за счет теплообмена между наружными трубами 16, обдуваемыми атмосферным воздухом, и внутренними трубами 17, по которым из камер 15 коллекторов 8 в собирающие коллекторы 7 проходят потоки осушенного воздуха, сжатый воздух в межтрубном пространстве охлаждается, в результате происходит конденсация влаги. Сконденсированная влага в виде пленок или капель потоками сжатого воздуха выносится в камеры 14 отсеков 10, где при низкой скорости воздуха, потерявшего давление в большом объеме, происходит осаждение капель жидкости под действием силы тяжести. Благодаря тому, что трубы 16 размещены в шахматном порядке по камерам 14, имеют секторные вырезы 18 на концах для увеличения площади поперечного сечения на выходе влажного воздуха и закреплены так, что направлены вырезом в сторону нижней части камер 14, восходящие воздушные потоки не соединяются с коденсатом, стекающим вниз. Восходящие воздушные потоки через проемы 23 попадают в Г-образные каналы 22 камер 15 отсеков 11. У каждого осушителя установки в каналах 22 поток еще больше теряет скорость, сталкиваясь с большой поверхностью камеры 15 (диаметр капли неизмеримо мал по отношению к внутреннему диаметру), дополнительно отдает влагу. Продвигаясь вниз по каналам 22, потоки воздуха огибают перегородку 21, пройдя отверстия 24, поступают по трубам 17 в собирающие коллекторы 7. Таким образом, в камерах 15 под действием сил инерции, возникающих при изменении скорости и направления потока воздуха, оставшиеся капли жидкости отделяются, осаждаясь на стенках камер 15 и перегородках 22, тем самым процесс осушки воздуха завершается. Перед тем, как попасть к трубам 17, после прохождения отверстий 24 воздушные потоки еще раз меняют направление, что дополнительно способствует инерционной сепарации как бы во второй ступени камер 15. Installation works as follows. Compressed air enters the supply manifolds 6 and through the annular space of the heat exchange elements 9 enters the separation manifolds 8. Moreover, due to heat exchange between the outer tubes 16 blown by atmospheric air and the inner tubes 17, through which from the chambers 15 of the manifolds 8 to the collecting manifolds 7 flows of dried air pass, the compressed air in the annulus is cooled, as a result, moisture condensation occurs. Condensed moisture in the form of films or droplets is carried by streams of compressed air into the chambers 14 of compartments 10, where, at a low speed of air that has lost pressure in a large volume, liquid droplets are precipitated by gravity. Due to the fact that the pipes 16 are staggered along the chambers 14, have sector cutouts 18 at the ends to increase the cross-sectional area at the outlet of moist air and are fixed so that they are directed by a notch towards the bottom of the chambers 14, the ascending air flows are not connected to the codensate flowing down. The ascending air flows through the openings 23 enter the L-shaped channels 22 of the chambers 15 of the compartments 11. At each dryer in the channels 22, the flow loses even more speed when it collides with the large surface of the chamber 15 (the diameter of the droplet is immeasurably small with respect to the inner diameter), additionally gives off moisture. Moving down the channels 22, the air flows around the partition 21, passing through the holes 24, enter the collecting manifolds 7 through the pipes 17. Thus, in the chambers 15, under the action of inertia forces arising from a change in the speed and direction of the air flow, the remaining liquid droplets separate, deposited on the walls of the chambers 15 and the partitions 22, thereby the process of drying the air is completed. Before you get to the pipes 17, after passing through the holes 24, the air flows again change direction, which further contributes to inertial separation, as it were in the second stage of the chambers 15.

Claims

Installation for the preparation of compressed air, containing modular dehumidifiers combined into a battery with distributing chambers for overflow and inlets for supplying and discharging air, each of which has a supply, collector and separation collector-dehumidifier connected by a system of in-line arranged tube-in-tube heat exchange elements connected to the feed manifold and the outer and inner pipes inserted by the ends respectively into the wet and dry compartments of the separation manifold having a multi-body design characterized in that the housings of the supplying and collecting manifolds, wet and dry compartments of the separation manifolds are installed at a distance from each other, within which the inner pipes of the collectors and compartments, respectively, are connected by a detachable connection, for example a flange, with nozzles installed in the bottom of the collecting manifolds for condensate drainage, and the position of the air exhaust pipes is adjusted in height relative to the upper pipes of the collecting manifolds, determined from the condition Н≥1 / 2d, where d is the diameter of b collecting reservoir.