本實(shí)用新型提供一種壓縮空氣干燥凈化裝置。

背景技術(shù)：

目前，由于石油、天然氣等特殊領(lǐng)域的工作條件限制，要求壓縮空氣干燥凈化裝置必須進(jìn)行24小時(shí)不間斷連續(xù)工作，因此，技術(shù)人員以滿足24小時(shí)不間斷連續(xù)工作為前提設(shè)計(jì)出了雙塔結(jié)構(gòu)的壓縮空氣干燥凈化裝置及工藝，即一座吸附塔進(jìn)行吸附作業(yè)時(shí)，另一座吸附塔進(jìn)行再生。

在一些特殊試驗(yàn)環(huán)境中，要求壓縮空氣量變化，并及時(shí)完成對(duì)上述壓縮空氣的干燥凈化，試驗(yàn)結(jié)束后即可關(guān)停設(shè)備，無需連續(xù)工作。而由于最初設(shè)計(jì)原理的限制，雙塔結(jié)構(gòu)的壓縮空氣干燥凈化裝置及工藝在工作過程無法適應(yīng)氣體流量的變化及間斷作業(yè)，其具體原因在于：雙塔結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定了吸附時(shí)間等于再生時(shí)間，一座吸附塔完成吸附時(shí)另一座吸附塔完成再生，進(jìn)行切換后繼續(xù)工作；當(dāng)一座吸附塔因氣體流量變化吸附飽和后，另一座塔尚未完成再生時(shí)，直接切換會(huì)導(dǎo)致后續(xù)工作失衡甚至無法工作，同時(shí)現(xiàn)有雙塔裝置，每臺(tái)均需提供一套再生系統(tǒng)，成本較高，因此，亟需提供一種新的壓縮空氣干燥凈化裝置及工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)間斷式、變流量等特殊工作條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是提供一種壓縮空氣干燥凈化裝置，主要解決了現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)間斷式變流量等特殊工作條件的問題。

本實(shí)用新型的具體技術(shù)解決方案如下：

所提供的壓縮空氣干燥凈化裝置，包括干燥凈化模塊、控制系統(tǒng)，所述干燥凈化模塊包括M個(gè)用于脫水的吸附塔，其特征在于：還包括預(yù)冷卻模塊、再生氣模塊和吹冷氣模塊；

所述預(yù)冷卻模塊對(duì)壓縮空氣進(jìn)行初步降溫脫水后送入干燥凈化模塊；

所述再生氣模塊向干燥凈化模塊提供再生氣源；

所述吹冷氣模塊對(duì)干燥凈化模塊再生過程中產(chǎn)生的高溫含濕氣體進(jìn)行脫水冷卻后送回干燥凈化模塊；

所述M個(gè)吸附塔中有N個(gè)進(jìn)行吸附，其余進(jìn)行再生；M和N應(yīng)滿足：當(dāng)N等于0時(shí)，M＞N，當(dāng)N為自然數(shù)時(shí)，M≥N。

上述預(yù)冷卻模塊包括至少一組冷卻器和氣液分離器；所述冷卻器的進(jìn)氣口與壓縮空氣機(jī)連接，所述冷卻器的出氣口與氣液分離器的進(jìn)氣口連接，所述氣液分離器的出氣口與干燥凈化模塊的進(jìn)氣口連接。

上述預(yù)冷卻模塊包括至少一組換熱器、冷卻器和氣液分離器；所述換熱器的進(jìn)氣口與壓縮空氣機(jī)連接，所述換熱器、冷卻器和氣液分離器依次連接，所述氣液分離器的出氣口與干燥凈化模塊的進(jìn)氣口連接。

上述換熱器為管殼式換熱器或壓縮機(jī)自帶的水冷卻器。

上述吹冷氣模塊包括冷卻分離器和第二鼓風(fēng)機(jī)；所述冷卻分離器的進(jìn)氣口與干燥凈化模塊中吹冷氣塔的出氣口連接，所述冷卻分離器的出氣口通過第二鼓風(fēng)機(jī)與干燥凈化模塊中吹冷氣塔的進(jìn)氣口連接形成回路。

上述再生氣模塊包括第一鼓風(fēng)機(jī)和加熱器；所述第一鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口接外部大氣；所述第一鼓風(fēng)機(jī)出氣口與加熱器的進(jìn)氣口連接，所述加熱器的出氣口與干燥凈化模塊中再生氣塔的進(jìn)氣口連接；所述干燥凈化模塊中再生氣塔的出氣口與外部大氣連接。

上述吹冷氣模塊包括冷卻分離器和第一鼓風(fēng)機(jī)；所述冷卻分離器的進(jìn)氣口與干燥凈化模塊中吹冷氣塔的出氣口連接，所述冷卻分離器的出氣口通過第一鼓風(fēng)機(jī)與干燥凈化模塊中吹冷氣塔的進(jìn)氣口連接形成回路；

所述再生氣模塊包括第一鼓風(fēng)機(jī)和加熱器；所述第一鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口接外部大氣；所述加熱器的進(jìn)氣口與第一鼓風(fēng)機(jī)出氣口連接，所述加熱器的出氣口與干燥凈化模塊中再生氣塔的進(jìn)氣口連接，所述干燥凈化模塊中再生氣塔的出氣口與外部大氣連接。

一種壓縮空氣干燥凈化工藝，包括以下步驟：

1】預(yù)冷卻：

壓縮空氣進(jìn)行冷卻處理，處理后的壓縮空氣進(jìn)入步驟2處理；

2】吸附、再生過程：

根據(jù)經(jīng)步驟1處理后的壓縮空氣的流量，選擇一個(gè)或多個(gè)吸附塔進(jìn)行吸附，其余吸附塔同時(shí)或依控制進(jìn)行待機(jī)、再生和/或吹冷；

當(dāng)步驟1處理后的壓縮空氣流量增加時(shí)，增加進(jìn)行吸附的吸附塔數(shù)量，其余吸附塔同時(shí)或依控制進(jìn)行待機(jī)、再生和/或吹冷；

當(dāng)步驟1處理后的壓縮空氣流量進(jìn)一步增加時(shí)，干燥凈化模塊中的多個(gè)吸附塔同時(shí)進(jìn)行吸附，待吸附完成后多個(gè)吸附塔同時(shí)或依控制進(jìn)行待機(jī)、再生和/或吹冷。

上述步驟2中吹冷的過程是：

對(duì)再生過程中溫度達(dá)到設(shè)定值后的排出氣體進(jìn)行冷卻以分離水分，分離水分后的空氣作為吹冷氣體加壓送入其它已經(jīng)完成加熱再生的吸附塔進(jìn)行吹冷；

對(duì)完成吹冷的吸附塔通入帶壓氣體，直至塔內(nèi)壓力等于或接近系統(tǒng)壓力，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

上述對(duì)完成吹冷的吸附塔通入的帶壓氣體的來源有兩個(gè)：一是完成吸附過程并即將進(jìn)入加熱再生過程的塔的泄放氣體，二是來自預(yù)冷卻模塊的高壓氣體。

當(dāng)干燥凈化模塊包括A塔、B塔、C塔和D塔時(shí)，所述步驟2吸附，以及待機(jī)、再生和/或吹冷的具體處理流程如下：

(1)A塔吸附：

預(yù)冷卻處理的壓縮空氣，由A塔下方進(jìn)入塔內(nèi)，氣體中的水分被吸附劑吸附，脫水后的氣體由A塔上方排出，過濾除去氣體中的粉塵，作為成品氣排出進(jìn)入后續(xù)工序儲(chǔ)存或使用；

(2)在A塔進(jìn)行吸附的過程中，B塔進(jìn)行泄壓和加熱再生：

泄壓：B塔在吸附結(jié)束時(shí)，B塔內(nèi)壓力為吸附壓力的氣體排出，進(jìn)入D塔使D塔升壓，當(dāng)B塔和D塔壓力相等時(shí)，剩余壓力氣體經(jīng)閥門排出；

加熱再生：來自再生氣模塊的高溫氣體進(jìn)入泄壓后的B塔上部，由上到下對(duì)吸附劑加熱，加熱解析出的水分被加熱氣體帶走，進(jìn)入C塔；

(3)C塔吹冷：

在A、B塔運(yùn)行的同時(shí)，來自B塔的空氣進(jìn)入C塔頂部，氣體從上到下流經(jīng)吸附劑，帶走吸附劑的熱量，使塔內(nèi)溫度降低，然后吹冷后的熱空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后循環(huán)；

(4)D塔升壓、待機(jī)：

向完成加熱再生和吹冷過程的D塔通入帶壓氣體，使其塔內(nèi)壓力等于或接近吸附壓力，則D塔進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待切換進(jìn)入吸附過程。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型整體工作效率高，采用多個(gè)吸附塔同時(shí)吸附和加熱再生循環(huán)工作。

2、本實(shí)用新型將吹冷氣體返回干燥系統(tǒng)重復(fù)使用，減少了再生耗氣量，使成品氣體的輸出量增加，且節(jié)約了大量能源。

2、每個(gè)模塊可獨(dú)立工作，便于設(shè)備配置，每個(gè)模塊可單獨(dú)配置一個(gè)或多個(gè)干燥模塊，節(jié)省空間，節(jié)約成本。

3、使用時(shí)可根據(jù)氣量需求隨時(shí)搭配一塔或多塔使用，每個(gè)塔可間歇使用，操作靈活性強(qiáng)，再生能耗小。

4、可利用壓縮熱對(duì)進(jìn)入再生氣模塊的氣體進(jìn)行預(yù)熱，利用了壓縮氣體的余熱，減少再生氣系統(tǒng)的功率，充分利用余熱節(jié)省能源。

5、氣源氣體經(jīng)過換熱器后溫度降低，可減少冷卻器的換熱面積和體積，降低成本。

6、由于冷卻器熱負(fù)荷降低，減小了冷水機(jī)功率及冷卻水量。

7、現(xiàn)有的干燥凈化裝置一經(jīng)建成無法增加處理量，而本實(shí)用新型采用模塊化設(shè)計(jì)，可隨時(shí)通過增加管路及吸附塔的數(shù)量，滿足使用方今后用氣量的增長需求。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的流程原理圖；

圖2是本實(shí)用新型的預(yù)冷卻模塊的流程原理圖；

圖3是本實(shí)用新型的干燥凈化模塊的流程原理圖；

圖4是本實(shí)用新型的再生氣模塊的流程原理圖；

圖5是本實(shí)用新型的吹冷氣模塊的流程原理圖；

圖6是本實(shí)用新型雙風(fēng)機(jī)工藝流程圖；

圖7是本實(shí)用新型單風(fēng)機(jī)工藝流程圖；

圖8是本實(shí)用新型吸附過程工藝流程圖；

圖9是本實(shí)用新型加熱再生過程工藝流程圖；

圖10是本實(shí)用新型吹冷氣過程工藝流程圖；

圖11是本實(shí)用新型泄壓過程工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳述：

1、預(yù)冷卻模塊

該模塊是對(duì)由壓縮機(jī)(離心式壓縮機(jī))來的壓縮空氣進(jìn)行預(yù)冷卻的裝置，預(yù)冷卻模塊由換熱器、冷卻器、氣液分離器、冷水機(jī)及管道閥門等組成，如圖2所示。換熱器和冷卻器為管殼式換熱器，氣液分離器采用過濾式分離器或慣性式分離器。預(yù)冷卻模塊的進(jìn)氣口與壓縮空氣機(jī)連接，預(yù)冷卻模塊的出氣口與干燥凈化模塊的進(jìn)氣口連接，干燥凈化模塊的出氣口與用氣設(shè)備連接。該模塊降低壓縮空氣中含水量達(dá)80％以上。

來自離心式壓縮機(jī)的壓縮空氣進(jìn)入預(yù)冷卻模塊，在換熱器中與來自再生氣模塊的冷空氣進(jìn)行熱交換，壓縮空氣的溫度降低，再進(jìn)入冷卻器與由冷水機(jī)來的冷水換熱而被冷卻，然后進(jìn)入氣液分離器，將壓縮空氣中的液態(tài)水分分離后送入干燥凈化模塊。換熱器也可以是壓縮機(jī)自帶的水冷卻器，當(dāng)壓縮機(jī)機(jī)組(含壓縮機(jī)水冷卻器)排出氣體溫度較低(如：小于40-45℃)時(shí)，該換熱器可省略。

2、干燥凈化模塊

該模塊對(duì)由預(yù)冷卻模塊來的壓縮空氣進(jìn)行深度脫水干燥和凈化，如圖3所示。該模塊來的壓縮空氣進(jìn)入吸附塔，氣體中的水分被吸附劑吸附，氣體深度脫水，脫水后的氣體進(jìn)入過濾器分離掉氣體中的固態(tài)粉塵，得干燥凈化的成品氣，進(jìn)入后續(xù)工藝。該模塊可以M個(gè)干燥塔結(jié)構(gòu)，M優(yōu)選4或6，吸附過程可以同時(shí)在任意一個(gè)或N個(gè)干燥塔中進(jìn)行，其余的干燥塔則進(jìn)行吸附劑再生過程。

現(xiàn)以四塔結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行具體說明，其中四塔在不同的過程中充當(dāng)這不同的功能，包括用于吸附的吸附塔、用于再生及泄壓的再生氣塔、用于吹冷氣的吹冷氣塔，具體過程如下：

第一、吸附過程(A塔)

來自預(yù)冷卻模塊的壓縮空氣，經(jīng)閥門1-1由A塔下方進(jìn)入吸附塔，氣體中的水分被吸附劑吸附，脫水后的氣體由吸附塔上方的閥門2-1排出，進(jìn)入過濾器除去氣體中的粉塵，作為成品氣排出進(jìn)入后續(xù)工序儲(chǔ)存或使用。

第二、泄壓和加熱再生過程(B塔)

在A塔進(jìn)行吸附的過程中，B塔(也可以是C塔或D塔)進(jìn)入泄壓和加熱再生程序。

泄壓：B塔在吸附結(jié)束時(shí)，其壓力為吸附壓力(系統(tǒng)壓力)，必須降低壓力至再生壓力(大氣壓力)，此時(shí)，B塔的氣體經(jīng)閥門6-2排出，再進(jìn)入D塔使D塔升壓，當(dāng)B塔和D塔壓力相等時(shí)，剩余壓力氣體經(jīng)閥7排出。

加熱再生：來自再生氣模塊的高溫氣體經(jīng)閥門3-2進(jìn)入B塔上部，由上到下對(duì)吸附劑加熱，并解析其所吸附的水分，被加熱氣體帶走，經(jīng)閥門5-2排出進(jìn)入吹冷氣模塊。

第三、吹冷過程(C塔)

在A、B塔運(yùn)行的同時(shí)，C塔(或D塔)進(jìn)入吹冷程序，來自吹冷氣模塊的空氣經(jīng)閥門4-3進(jìn)入C塔頂部，氣體從上代下流經(jīng)吸附劑，帶走吸附劑的熱量，使塔內(nèi)溫度降至40℃以下，然后吹冷氣經(jīng)閥門5-3和管道進(jìn)入吹冷氣模塊。

第四、升壓、待機(jī)過程(D塔)

完成再生吹冷過程的D塔，其塔內(nèi)壓力為再生壓力(接近大氣壓力)，必須先提高塔內(nèi)壓力等于或接近吸附壓力(系統(tǒng)壓力)方可再轉(zhuǎn)入吸附過程，帶壓氣體的來源有兩個(gè)：一是完成吸附過程并即將進(jìn)入加熱再生過程的塔(如B塔)的泄放氣體，二是來自系統(tǒng)的高壓氣體。

B塔泄壓時(shí)，排放氣體經(jīng)閥6-2排出，經(jīng)閥門6-4由塔高頂進(jìn)入D塔，使塔內(nèi)壓力升高。當(dāng)B塔和D塔內(nèi)壓力相等時(shí)，閥6-4關(guān)閉，閥8-4打開，系統(tǒng)的壓力氣體進(jìn)入D塔。當(dāng)D塔內(nèi)壓力等于或接近系統(tǒng)壓力時(shí)，閥8-4關(guān)閉，D塔進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待切換進(jìn)入吸附過程。

3、再生氣模塊

該模塊是為干燥凈化模塊提供再生氣源，空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入加熱器升溫后再進(jìn)入干燥凈化模塊對(duì)吸附塔中的吸附劑進(jìn)行加熱，使其得以再生。由再生塔排出的高溫含濕氣體進(jìn)入吹冷氣模塊，被冷卻分離水分后，作為吹冷氣體又返回干燥凈化模塊。再生氣模塊產(chǎn)生的高溫含濕氣體由再生塔底排出。

4、吹冷氣模塊

該模塊是為干燥凈化模塊提供吹冷氣體的裝置，由過濾器、鼓風(fēng)機(jī)、冷卻分離器和管道等組成，如圖5所示。新鮮空氣通過過濾器吹冷氣進(jìn)入鼓風(fēng)器，被送到干燥凈化模塊，由干燥凈化模塊再生過程產(chǎn)生的含濕氣體，進(jìn)入冷卻分離器，被冷卻分離水分后，再由鼓風(fēng)機(jī)送入干燥凈化模塊。

5、控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用PLC為控制器，采用觸摸屏進(jìn)行操作，獨(dú)立完成機(jī)組的設(shè)備啟動(dòng)、停機(jī)、參數(shù)測(cè)量、控制、報(bào)警、安全保護(hù)等功能，具有與遠(yuǎn)程集中測(cè)控系統(tǒng)通訊的接口。