RU48809U1

RU48809U1 - CLEAN AIR DRYING UNIT

Info

Publication number: RU48809U1
Application number: RU2005122850/22U
Authority: RU
Inventors: Н.С. Кобелев; Е.С. Талалаева; Р.Е. Редькин
Priority date: 2005-07-18
Filing date: 2005-07-18
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Установка для осушки чистого воздуха, включает компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, подогреватель, и патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, эжекторы, установленные на магистралях осушенного и влажного воздуха. Технический результат по повышению эффективности осушки достигают тем, что установка для осушки сжатого воздуха, включающая компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, подогреватель, и патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, эжекторы, установленные на магистралях осушенного и влажного воздуха, при этом полости для адсорбента и теплоносителя разделены зигзагообразными перегородками, выполненными из биметалла в виде жестко соединяемых пластин и образуют чередующиеся в шахматном порядке конфузоры и диффузоры, причем внешняя поверхность конфузоров и диффузоров выполнена из пластин биметалла с большим значением коэффициента теплопроводности, чем внутренняя их поверхность.Installation for drying clean air, includes a compressor, a refrigerator, two adsorbers with cavities for adsorbent and coolant, a heater, and inlets and outlets of coolant, humid and drained air, ejectors installed on the mains of drained and humid air. The technical result of increasing the drying efficiency is achieved by the fact that the installation for drying compressed air, including a compressor, a refrigerator, two adsorbers with cavities for adsorbent and coolant, a heater, and inlets and outlets of coolant, moist and dried air, ejectors installed on the drained mains and moist air, while the cavities for the adsorbent and coolant are separated by zigzag partitions made of bimetal in the form of rigidly connected plates and form alternating staggered confusers and diffusers, the outer surface of the confusers and diffusers made of bimetal plates with a higher thermal conductivity than their inner surface.

Description

Полезная модель относится к технике очистки газов в различных отраслях народного хозяйства, например, в химической, газовой промышленности, где необходимо использовать очищенные газы, и применяется преимущественно для осушки и очистки воздуха на буровых установках.The utility model relates to techniques for gas purification in various sectors of the national economy, for example, in the chemical and gas industries, where it is necessary to use purified gases, and is mainly used for drying and purifying air in drilling rigs.

Известна установка для осушки чистого воздуха (см. Патент США МКИ №3268406 53-33, 1968), включающая компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, и патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, магистраль осушенного воздуха и магистраль влажного воздуха.A known installation for drying clean air (see US Pat. MKI No. 3268406 53-33, 1968), including a compressor, a refrigerator, two adsorbers with cavities for adsorbent and coolant, and pipes for the inlet and outlet of the coolant, moist and dried air, the dry air line and a humid air line.

Недостатком является необходимость использования дополнительных энергоемких калориферов и воздуходувки, а также невозможность регулирования степени осушки сжатого воздуха перед потреблением.The disadvantage is the need to use additional energy-intensive heaters and blowers, as well as the inability to control the degree of drying of compressed air before consumption.

Известна установка для осушки чистого воздуха (см. а.с. 893239 МКИ B 01 D 53/26 1981, Бюл. №48), включаются компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, подогреватель, патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, эжекторы, установленные на магистралях осушенного и влажного воздуха.A known installation for drying clean air (see AS 893239 MKI B 01 D 53/26 1981, Bull. No. 48) includes a compressor, a refrigerator, two adsorbers with cavities for adsorbent and a coolant, a heater, and inlets and outlets of a coolant , humid and drained air, ejectors installed on the mains of drained and moist air.

Недостатком является ухудшение качества осушки в процессе эксплуатации из-за неравномерности распределения воздуха до начального его контакта с адсорбентом, так как порозность слоя выше у стенок занимаемой полости чем в ее центральной части, то здесь проходит и большее количество осушаемого чистого воздуха, т.е адсорбент в месте соединения с поверхностью перегородки быстрее насыщаем улавливаемым компонентом. При этом интенсивный процесс передачи тепла при регенерации и от теплоносителя к адсорбенту приводит к термическому разрушению зерен, что также снижает в последующем качество осушки влажного воздуха.The disadvantage is the deterioration of the quality of drying during operation due to the uneven distribution of air before its initial contact with the adsorbent, since the porosity of the layer is higher at the walls of the occupied cavity than in its central part, there is also a greater amount of drained clean air, i.e., adsorbent at the junction with the surface of the septum, we quickly saturate the captured component. At the same time, the intensive process of heat transfer during regeneration and from the coolant to the adsorbent leads to thermal destruction of grains, which also reduces subsequently the quality of drying of moist air.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности осушки воздуха за счет селективного распределения воздушного потока по поверхности контакта с адсорбентом, а также поддержание равномерности прогрева адсорбента по всему объему с обеспечением выравнивания сопротивления в процессе адсорбции и регенерации в полостях для адсорбента.The technical task of the proposed utility model is to increase the efficiency of air drying due to the selective distribution of air flow over the contact surface with the adsorbent, as well as maintaining uniformity of heating of the adsorbent throughout the volume, ensuring equalization of resistance during adsorption and regeneration in the cavities for the adsorbent.

Технический результат по повышению эффективности осушки достигают тем, что установка для осушки сжатого воздуха, включающая компрессор, холодильник, два адсорбера с полостями для адсорбента и теплоносителя, подогреватель, и патрубки входа и выхода теплоносителя, влажного и осушенного воздуха, эжекторы, установленные на магистралях осушенного и влажного воздуха, при этом полости для адсорбента и теплоносителя разделены зигзагообразными перегородками, выполненными из биметалла в виде жестко соединяемых пластин и образуют чередующиеся в шахматном порядке конфузоры и диффузоры, причем внешняя поверхность конфузоров и диффузоров выполнена из пластин биметалла с большим значением коэффициента теплопроводности, чем внутренняя их поверхность.The technical result of increasing the drying efficiency is achieved by the fact that the installation for drying compressed air, including a compressor, a refrigerator, two adsorbers with cavities for adsorbent and coolant, a heater, and inlets and outlets of coolant, moist and dried air, ejectors installed on the drained mains and moist air, while the cavities for the adsorbent and coolant are separated by zigzag partitions made of bimetal in the form of rigidly connected plates and form alternating staggered confusers and diffusers, the outer surface of the confusers and diffusers made of bimetal plates with a higher thermal conductivity than their inner surface.

На фиг.1 предложена схема установки для осушки чистого воздуха, на фиг.2 элемент полости для адсорбента в виде конфузора и диффузора.In Fig.1, a diagram of an installation for drying clean air is proposed, in Fig.2 a cavity element for an adsorbent in the form of a confuser and diffuser.

Установка для осушки сжатого воздуха состоит из компрессора 1 с резервуаром 2, концевого холодильника 3, водомаслоотделителя 4, сборника 5 сухого воздуха, адсорбера 6 и адсорбера 7, магистрали 8 влажного воздуха с клапаном 9 и клапаном 10, магистрали 11 осушенного воздуха с клапаном 12 и клапаном 13, магистрали регенерирующего воздуха 14 с клапанами 15, 16 и 17, эжектором 18, подогревателем 19, магистрали 20 греющего воздуха с клапанами 21-24, эжектора 25, потребителя 26 осушенного воздуха с клапанами 30 и эжектором 31. Корпус 32 и 33, соответственно адсорберов 6 и 7 включает полость 34 для адсорбента и полость 35 для теплоносителя, при этом полости 34 и 35 разделены зигзагообразными перегородками 36 из биметалла в виде жестко соединяемых пластин 37 и 38, и образуют The compressed air dryer consists of a compressor 1 with a tank 2, an end cooler 3, an oil / water separator 4, a dry air collector 5, an adsorber 6 and an adsorber 7, a humid air line 8 with a valve 9 and a valve 10, a dry air line 11 with a valve 12 and a valve 13, a regenerative air line 14 with valves 15, 16 and 17, an ejector 18, a heater 19, a heating air line 20 with valves 21-24, an ejector 25, a drained air consumer 26 with valves 30 and an ejector 31. Housing 32 and 33, respectively adsorbers 6 and 7 VK yuchaet cavity 34 for the adsorbent and a cavity 35 for the coolant, the cavities 34 and 35 divided by partitions 36 in zigzag in the form of bimetal plates rigidly connected 37 and 38 and form

конфузоры 39 и диффузоры 40, расположенные в шахматном порядке, при этом внешняя поверхность конфузоров и диффузоров выполнена из пластин биметалла с большим значением коэффициента теплопроводности, чем внутренняя их поверхность.confusers 39 and diffusers 40, arranged in a checkerboard pattern, while the outer surface of the confusers and diffusers is made of bimetal plates with a higher thermal conductivity than their inner surface.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Воздух из компрессора 1 поступает в резервуар 2, концевой холодильник 3, водомаслоотделитель 4, в магистраль 8, а из нее в адсорберы 6 и 7, работающие по 8-часовому циклу. В случае осушки сжатого воздуха в адсорберы 6 и 7, чистый воздух поступает на адсорбцию через клапан 9 в корпус 32 и равномерно контактирует с адсорбентом по поперечному сечению полостей 34.Air from compressor 1 enters reservoir 2, end cooler 3, oil and water separator 4, into line 8, and from it to adsorbers 6 and 7, operating in an 8-hour cycle. In the case of drying of compressed air in the adsorbers 6 and 7, clean air enters the adsorption through the valve 9 into the housing 32 and is in uniform contact with the adsorbent along the cross section of the cavities 34.

Проходя последовательно участки конфузоров 39 и диффузоров 40, образованных зигзагообразной перегородкой 36, сжатый влажный воздух непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению равномерности массообмена, что также приводит к перераспределению по высоте корпуса 32 гидравлического сопротивления воздуха, что стабилизирует равновесное смывание всего объема адсорбента. Кроме этого вторая пластина биметалла, представляющая собой внутреннюю поверхность полости 34, для адсорбента выполнена в виде конфузоров 39 и диффузоров 40, имеет коэффициент теплопроводности с меньшим значением, чем первая пластина 37, представляющая собой внешнюю поверхность конфузора 39 и диффузора 40 биметаллической зигзагообразной перегородки 36. Следовательно, температурный градиент при передаче тепла в полость 35 для теплоносителя повышается, что также дополнительно стабилизирует процесс адсорбции в полости 34 для адсорбента (см., например, Дмитриев В.П. Биметаллы. Пермь. 1991 г. - 368 с.)Passing successively sections of confusers 39 and diffusers 40 formed by a zigzag partition 36, the moist compressed air continuously changes its speed, which leads to turbulization of the flow and an increase in the uniformity of mass transfer, which also leads to a redistribution of the hydraulic resistance of air over the height of the housing 32, which stabilizes the equilibrium flushing of all adsorbent volume. In addition, the second bimetal plate, which is the inner surface of the cavity 34, for the adsorbent is made in the form of confusers 39 and diffusers 40, has a thermal conductivity coefficient with a lower value than the first plate 37, which is the outer surface of the confuser 39 and diffuser 40 of the bimetal zigzag partition 36. Therefore, the temperature gradient during heat transfer to the cavity 35 for the coolant increases, which also further stabilizes the adsorption process in the cavity 34 for the adsorbent (see, for example Imer, VP Dmitriev Bimetals Perm 1991 -.. 368).

Все это в конечном итоге повышает качество осушки влажного сжатого воздуха, который при значении точки росы около минус 38-40°С через клапан 12 нагнетается в воздухосборник 5 сухого воздуха для последующего, поступления к потребителю 26.All this ultimately improves the quality of the drying of moist compressed air, which, when the dew point value is about minus 38-40 ° C, is pumped through the valve 12 into the dry air collector 5 for subsequent delivery to the consumer 26.

Часть сжатого воздуха после компрессора с температурой 120-140°С направляют в подогреватель 19, где нагревают до 240-260С и далее по магистрали 20 греющего воздуха через клапан 24 подается в адсорбер 7, где проходя полость 35 для теплоносителя посредством конвективного теплообмена (включает конвективный теплообмен - движение теплоносителя по полости 35; и теплопроводность - передача тепла через место соединения первой пластины 37 и второй пластины 38 зигзагообразной перегородкой 36, см, например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача М.: 1980, 469 с.) подогревает адсорбент в полости 34. Выполнение внутренней поверхности полости 35 для теплоносителя из биметалла в виде жестко соединенной первой пластины 37 с высоким значением коэффициента теплопроводности с наружной поверхностью полости 35 - второй пластиной 38 с низким значением коэффициента теплопроводности, снижает интенсивность поступления тепла из полости 34, упрощая тем самым термическое разрушение зерен адсорбента, контактирующих с внутренней поверхностью конфузоров 36 и диффузоров 40 зигзагообразной перегородки 36. После подогрева адсорбента в полости 34, влажный сжатый воздух для последующего охлаждения поступает через клапан 21 и эжектор 25 в холодильник 3. Регенерация адсорбента в адсорбере 7 осуществляется частью осушенного воздуха, который поступает через клапан 13.Part of the compressed air after the compressor with a temperature of 120-140 ° C is sent to the heater 19, where it is heated to 240-260 ° C and then through the heating air line 20 through the valve 24 it is supplied to the adsorber 7, where it passes through the cavity 35 for the coolant by convective heat transfer (includes convective heat transfer is the movement of the coolant through the cavity 35; and thermal conductivity is heat transfer through the junction of the first plate 37 and the second plate 38 with a zigzag partition 36, see, for example, Nashchokin V.V. Technical thermodynamics and heat transfer M .: 1980, 469 p.) Heats the adsorbent in the cavity 34. The implementation of the inner surface of the cavity 35 for the heat carrier from bimetal in the form of a rigidly connected first plate 37 with a high value of the coefficient of thermal conductivity with the outer surface of the cavity 35 - the second plate 38 with a low value of the coefficient of thermal conductivity, reduces the intensity of heat from the cavity 34, thereby simplifying the thermal destruction of the adsorbent grains in contact with the inner surface of the confusers 36 and diffusers 40 of the zigzag partition 36. After heating the adsorbent in the cavity 34, moist compressed air for subsequent cooling enters through the valve 21 and the ejector 25 into the refrigerator 3. The adsorbent in the adsorber 7 is regenerated by a part of the dried air that enters through the valve 13.

После регенерации воздух через клапан 15 и клапан 17 по магистрали 14 и эжектору 18 направляется в холодильник 3. По истечении трехчасовой регенерации клапан 17 закрывается, производится охлаждение регенерирующего слоя адсорбента сухим воздухом, который после адсорбера 7 проходит по магистрали охлаждающего воздуха 29 через клапан 30, эжектор 31 и смешивается с осушенным воздухом магистрали 11.After regeneration, the air through the valve 15 and valve 17 along the line 14 and the ejector 18 is sent to the refrigerator 3. After three hours of regeneration, the valve 17 is closed, the regeneration layer of the adsorbent is cooled with dry air, which after the adsorber 7 passes through the cooling air line 29 through the valve 30, the ejector 31 and is mixed with the dried air of the line 11.

После охлаждения регенерируемого адсорбента до 20-25°С производят переключение адсорберов 6 и 7 и цикл повторяется. Переключение всех клапанов осуществляется автоматически с контролем температур воздушных потоков. Магистраль 27 с клапаном 28 служит для смешивания After cooling the regenerated adsorbent to 20-25 ° C, the adsorbers 6 and 7 are switched and the cycle repeats. All valves are switched automatically with temperature control. Line 27 with valve 28 serves for mixing

неосушенного и осушенного воздушных потоков для получения смеси, в случае необходимости, с точкой росы до минус 40°С.undrained and drained air flows to obtain a mixture, if necessary, with a dew point of minus 40 ° C.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключатся в том, что выполнение перегородок между полостями для адсорбента и для теплоносителя зигзагообразными и из биметалла с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, обеспечивает повышение качества осушки сжатого воздуха путем поддержания оптимального скоростного распределения осушаемого потока влажного воздуха по объему адсорбента, а также удаление его интенсивного термического разряжения при передаче тепла в процессе регенерации из полости для теплоносителя в полость для адсорбента.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that the implementation of the partitions between the cavities for the adsorbent and for the coolant is zigzag and from bimetal with the formation of staggered confusers and diffusers alternating in a checkerboard pattern, improves the quality of compressed air drying by maintaining the optimal velocity distribution of the drained stream of moist air over the adsorbent volume as well as the removal of its intense thermal discharge during heat transfer during regeneration from the cavity for I am the coolant in the cavity for the adsorbent.

Claims

Installation for drying clean air, including a compressor, a refrigerator, two adsorbers with cavities for adsorbent and coolant, a heater and nozzles for the inlet and outlet of coolant, moist and dried air, ejectors installed on the mains of dried and moist air, characterized in that the cavity for adsorbent and coolant are separated by zigzag partitions made of bimetal in the form of rigidly connected plates and forming confusers and diffusers arranged in a checkerboard pattern, with the external convergers surface and diffusers made of bimetal plates with a large value of thermal conductivity than the inner surface thereof.