一種零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進氣口、除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置、熱電轉(zhuǎn)換器、電加熱器、加熱控制器、蓄電池、設(shè)備控制器PLC、前置水冷卻器、前置氣液分離器、吸附塔A、吸附塔B、中置水冷卻器、中置氣液分離器、除塵器、撞珠式氣體穩(wěn)壓器、出氣口以及12套程控閥等。本系統(tǒng)創(chuàng)造性的應(yīng)用了電磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)，利用含碳鏈的烴類氣體分子在相互垂直的磁場和電場中會發(fā)生定向偏轉(zhuǎn)的特性，可有效去除壓縮氣體中的烴類雜質(zhì)；同時，本系統(tǒng)還應(yīng)用了一種新型的撞珠式氣體穩(wěn)壓器，利用了氣流的空穴效應(yīng)，當氣體從兩排金屬球體的縫隙中通過時，球體會受到空穴效應(yīng)影響而發(fā)生輕微振動和碰撞，從而阻滯氣體流速突變，有效穩(wěn)定氣壓。
【專利說明】
一種零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮氣體是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的能源之一，在全世界范圍內(nèi)發(fā)揮著越來越重要的作用。在我國，食品、電力、化工、制藥、采礦及機械制造等很多領(lǐng)域的生產(chǎn)活動中，都廣泛的應(yīng)用了壓縮氣體。壓縮氣體因具有易儲存、易控制、流動性好及安全、環(huán)保等特點，是僅次于電力的第二動力能源，而根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同，對壓縮氣體的質(zhì)量要求也不同，但始終離不開高效、節(jié)能、環(huán)保的主題。
[0003]壓縮氣體的設(shè)備稱為氣體壓縮機，氣體經(jīng)壓縮機壓縮后，具備了較高的壓力，這相當于使氣體得到了較高的勢能。但是，由于氣體壓縮機本身含有潤滑油，在進行壓縮工作時，必然有部分潤滑油混入到壓縮氣體中去，此外，自然界的空氣本身也含有一些固體顆粒及水分等，因此，由壓縮機產(chǎn)生的壓縮氣體并不是純凈的。在氣動回路中直接使用這種未經(jīng)凈化處理的氣體，會使氣動回路發(fā)生故障，損壞氣動組件，降低組件使用壽命，生產(chǎn)效率下降，甚至造成事故。據(jù)統(tǒng)計，氣動系統(tǒng)的故障停機有85%以上是由于使用不潔凈、不干燥的壓縮氣體引起的。究其原因，壓縮空氣中的水分會造成部件銹蝕，冬季會冷凝結(jié)冰，造成堵塞；油氣冷凝沉淀形成油污常常造成密封件老化、失效;粉塵則加快了運動機件的磨損，沉積造成堵塞，造成無謂的壓力損失等。因此，凈化這些壓縮氣體以獲得純凈的壓縮氣體是氣壓系統(tǒng)中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。
[0004]其中，對氣動系統(tǒng)影響最大的因素就是壓縮空氣中所含的水分。水分在環(huán)境空氣中廣泛存在，無法完全去除，這部分水進入壓縮機壓縮后，由于溫度壓力的變化，便會有冷凝水析出，嚴重影響壓縮機機組的運行和其它用氣設(shè)備的性能壽命，因此去除空氣中的水分是十分必要的。
[0005]干燥是相對的，也就是在某種需求被視為干燥的空氣，在其它用途時仍被視為不夠干燥。因此，壓縮空氣需要何種程度的干燥，來滿足和中需求，是設(shè)計或選擇干燥機時，首要考慮的因素。因為選擇不需要太低露點的干燥機，將增加采購與運轉(zhuǎn)成本。根據(jù)以上幾種不同的理論方法，目前已開發(fā)并使用的壓縮空氣干燥方法主要包括以下幾種:
(I)吸附干燥法:
吸附干燥法利用吸附劑對水分的吸附性能，如硅膠，活性氧化鋁和分子篩等，它們對水分都具有很強的吸附能力。吸附劑的吸濕過程是物理變化，是可再生的，在高壓下吸附，低壓下解吸，即變壓吸附(PSA);也可在常壓吸附，加熱時再生，即變溫吸附(TSA);或者高壓常溫吸附，常壓高溫解吸(PTC)。這類吸附干燥的干燥度可以達到常壓露點-70°C。
[0006](2)潮解干燥法:
潮解式干燥器也是利用吸附劑對水分的吸附特性，只不過潮解式的吸附劑在吸附水分后，變成液態(tài)排出，朝節(jié)后的吸附劑不能再生，而且會造成環(huán)境污染。這種方法又稱為化學法。這類干燥器可達到-38 °C左右的露點。
[0007](3)冷凍干燥法:
冷凍干燥法是利用制冷壓縮機產(chǎn)生的冷量對壓縮空氣進行冷卻，使壓縮空氣達到其壓力所對應(yīng)的露點溫度，從而使壓縮空氣中的水分析出，達到干燥目的。這類干燥法的干燥度可以達到常壓露點_23°C。
[0008](4)膜分離干燥法:
利用膜分離技術(shù)對壓縮空氣進行干燥是一種極有前途的干燥方式。壓縮空氣經(jīng)過中空纖維薄膜時，為中物質(zhì)的滲透壓不同，使水從壓縮空氣中分離出來，從而達到干燥效果。
[0009]現(xiàn)有的壓縮空氣干燥方法普遍存在運行成本高、吸附物料耗費大、設(shè)備使用壽命短等缺點，并且其干燥效果也難以滿足設(shè)備越來越高的用氣要求。為此，需要尋找新的方法和途徑來解決這一難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的諸多不足，本發(fā)明提供了一種零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進氣口、除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置、熱電轉(zhuǎn)換器、電加熱器、加熱控制器、蓄電池、設(shè)備控制器PLC、前置水冷卻器、前置氣液分離器、吸附塔A、吸附塔B、中置水冷卻器、中置氣液分離器、除塵器、撞珠式氣體穩(wěn)壓器、出氣口以及12套程控閥(VI?V12)等。其中，氣體通過進氣口進入本系統(tǒng)后，首先通過除油器和電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置，之后再根據(jù)不同的工作階段設(shè)計，經(jīng)程控閥系統(tǒng)切換路徑后，可分別進入吸附塔A、吸附塔B、前置水冷卻器和前置氣液分離器組合、中置水冷卻器和中置氣液分離器組合、之后氣體通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器，最終由出氣口送出，并輸送至用氣設(shè)備處。其中，本系統(tǒng)的電能輸送路徑為:熱電轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電能進入蓄電池存儲，蓄電池再根據(jù)需求將電能分別輸送至加熱控制器和設(shè)備控制器PLC。其中，設(shè)備控制器PLC采用可編程控制方式，通過弱電線路分別與除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置、加熱控制器以及12套程控閥相連，可對上述設(shè)備實施程序自動控制，無需人工操作。其中，前置氣液分離器和中置氣液分離器分別設(shè)有自動排水閥和手動排水閥，具備常規(guī)自動排水和人工緊急排水的雙重功能。其中，電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置外殼為陶瓷絕緣材料，裝置左端和右端中部位置各裝有一支高壓電極，裝置外圍水平設(shè)置一框架式直流電磁鐵包圍裝置三邊，使磁感線能夠水平穿過裝置內(nèi)部，裝置左側(cè)下方設(shè)有進氣閥門，右側(cè)上方設(shè)有排氣閥門，右側(cè)下方設(shè)有燃燒處理裝置。含有烴類物質(zhì)的壓縮氣體經(jīng)裝置左側(cè)下方的進氣閥門進入裝置內(nèi)部，此時框架式直流電磁鐵通電產(chǎn)生一水平方向上的磁場，同時裝置左右兩側(cè)的兩支高壓電極開始放電，產(chǎn)生一個在水平方向上垂直于磁感線的擊穿電流，此時，垂直于磁場和電流的方向上(即垂直方向)會產(chǎn)生一個附加的電場，使裝置的豎直方向上產(chǎn)生電勢差，會使含碳鏈的烴類氣體分子在其中發(fā)生偏轉(zhuǎn)運動，逐步匯聚于裝置下方，之后，烴類氣體會進入裝置右側(cè)下方的燃燒處理裝置進行燃燒處理，從而除去壓縮氣體中的烴類物質(zhì)，除烴后的氣體經(jīng)裝置右側(cè)上方的排氣閥門排出。其中，撞珠式氣體穩(wěn)壓器外殼為不銹鋼材質(zhì)，其內(nèi)壁貼覆有防撞墊層，穩(wěn)壓器左端設(shè)有進氣口，右端設(shè)有排氣口，穩(wěn)壓器內(nèi)部安裝有兩排不銹鋼球體，一排為4個球體，另一排為3個球體，呈犬牙交錯式排列，同一排球體均由一根尼龍連接線相串聯(lián)。壓縮氣體經(jīng)過除塵器凈化除塵后，通過撞珠式氣體穩(wěn)壓器左端的進氣口進入穩(wěn)壓器內(nèi)部，當氣體從兩排不銹鋼球體的縫隙中通過時，球體會受到空穴效應(yīng)影響而發(fā)生輕微振動和碰撞，其振動、碰撞的強度與氣體流速成正比，會成比例的消耗氣體的動能，這種現(xiàn)象能夠阻滯氣體流速的突變，從而起到穩(wěn)定輸出氣體壓力的作用。
[0011]本系統(tǒng)的完整工作周期分為以下六個階段:
(I)吸附塔B吸附，吸附塔A加熱再生階段:
設(shè)備控制器PLC自動切換程控閥V1、程控閥V6、程控閥V8、程控閥V9、程控閥V12開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110°C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口進入本系統(tǒng)，依次通過除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置及電加熱器，再經(jīng)程控閥Vl進入吸附塔A，對吸附塔A內(nèi)的吸附劑進行加熱脫水再生，吸水后的壓縮空氣經(jīng)程控閥V9和程控閥V8進入中置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，壓縮氣體經(jīng)程控閥V12進入吸附塔B，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V6排出，依次通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器后，潔凈干燥的成品氣由出氣口送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0012](2)吸附塔B吸附，吸附塔A冷吹和再生階段:
吸附塔A經(jīng)加熱再生后進入冷吹再生階段，設(shè)備控制器PLC自動切換程控閥V3、程控閥V6、程控閥V7、程控閥V9和程控閥Vl 2開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110 °C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口進入本系統(tǒng)，依次通過除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置及電加熱器，進入前置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入前置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體由程控閥V7和程控閥V9進入吸附塔A并對其進行冷卻，氣體在吸附塔A中與吸附劑發(fā)生熱交換并升溫后，經(jīng)程控閥V3進入中置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V12進入吸附塔B，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V6排出，依次通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器后，潔凈干燥的成品氣由出氣口送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0013](3)吸附塔B吸附，吸附塔A自冷階段:
吸附塔A得到初步冷卻后進入自冷階段，設(shè)備控制器PLC自動切換程控閥V6、程控閥V7、程控閥V8和程控閥V12開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110°C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口進入本系統(tǒng)，依次通過除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置及電加熱器，進入前置水冷卻器冷卻至45 °C以下，再進入前置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V7和程控閥V8進入中置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V12進入吸附塔B，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V6排出，依次通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器后，潔凈干燥的成品氣由出氣口送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0014]至此，本系統(tǒng)的前半工作周期結(jié)束。
[0015](4)吸附塔A吸附，吸附塔B加熱再生階段:
設(shè)備控制器PLC自動切換程控閥V2、程控閥V5、程控閥V8、程控閥VlO、程控閥Vl I開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。由氣體壓縮機排出后，通過進氣口進入本系統(tǒng)，依次通過除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置及電加熱器，再經(jīng)程控閥V2進入吸附塔B，對吸附塔B內(nèi)的吸附劑進行加熱脫水再生，吸水后的壓縮空氣經(jīng)程控閥VlO和程控閥V8進入中置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，壓縮氣體經(jīng)程控閥Vll進入吸附塔A，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V5排出，依次通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器后，潔凈干燥的成品氣由出氣口送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0016](5)吸附塔A吸附，吸附塔B冷吹和再生階段:
吸附塔B經(jīng)加熱再生后進入冷吹再生階段，設(shè)備控制器PLC自動切換程控閥V4、程控閥V5、程控閥V7、程控閥V1和程控閥V11開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110 °C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口進入本系統(tǒng)，依次通過除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置及電加熱器，進入前置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入前置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體由程控閥V7和程控閥VlO進入吸附塔B并對其進行冷卻，氣體在吸附塔B中與吸附劑發(fā)生熱交換并升溫后，經(jīng)程控閥V4進入中置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥Vll進入吸附塔A，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V5排出，依次通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器后，潔凈干燥的成品氣由出氣口送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0017](6)吸附塔A吸附，吸附塔B自冷階段:
吸附塔B得到初步冷卻后進入自冷階段，設(shè)備控制器PLC自動切換程控閥V5、程控閥V7、程控閥V8和程控閥Vll開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110°C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口進入本系統(tǒng)，依次通過除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置及電加熱器，進入前置水冷卻器冷卻至45 °C以下，再進入前置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V7和程控閥V8進入中置水冷卻器冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥Vll進入吸附塔A，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V5排出，依次通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器后，潔凈干燥的成品氣由出氣口送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0018]至此，本系統(tǒng)的后半工作周期結(jié)束。
[0019]其吸附塔的有效容積為260m3，其內(nèi)部填充的吸附劑為球狀活性氧化鋁(Al2O3),其直徑為3~5_，堆密度為0.78g/m3，比表面積為322m2/g，強度大于125N/粒。
[0020]其熱電轉(zhuǎn)換器為堿金屬熱電轉(zhuǎn)換方式，其溫度適應(yīng)范圍為102?850°C，轉(zhuǎn)換效率可達到42%左右，連續(xù)發(fā)電時間可達到15500小時。
[0021 ]其電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置的有效容積為290m3，其高壓電極接通直流電源，工作電壓為380V，使用壽命大于I 100h，其框架式直流電磁鐵在工作時接入直流電，其工作電壓為380V，能產(chǎn)生磁感強度為28T的電磁場。
[0022]其撞珠式氣體穩(wěn)壓器內(nèi)徑為450mm，不銹鋼球體的直徑為265mm，防撞墊層采用高回彈聚脂海綿。
[0023 ]通過本系統(tǒng)處理后的壓縮氣體，其水分去除效率可達99.4%。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)本系統(tǒng)創(chuàng)造性的應(yīng)用了電磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)，利用含碳鏈的烴類氣體分子在相互垂直的磁場和電場中會發(fā)生定向偏轉(zhuǎn)的特性，可有效去除壓縮氣體中的烴類雜質(zhì)。同時，本方法不適用任何化學藥品，避免了引入危害更大的污染物質(zhì)。
[0025](2)本系統(tǒng)應(yīng)用了一種新型的撞珠式氣體穩(wěn)壓器，利用了氣流的空穴效應(yīng)來阻滯氣體流速突變，有效穩(wěn)定氣壓，具有抗磨損、無能耗、輸出氣壓穩(wěn)定的特點。
[0026](3)本系統(tǒng)采用了先進的熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)，將多余的熱量轉(zhuǎn)換為電能，大大降低了系統(tǒng)能耗。
[0027](4)本系統(tǒng)采用了六階段周期變換式供氣方式，配合電加熱方法對吸附劑進行再生處理，能夠?qū)崿F(xiàn)無氣體損耗，有效節(jié)省了生產(chǎn)成本，并能為后端用氣設(shè)備提供持久、優(yōu)質(zhì)的氣體供應(yīng)。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中:1_進氣口、2-除油器、3-電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置、4-熱電轉(zhuǎn)換器、5-電加熱器、6-加熱控制器、7-蓄電池、8-設(shè)備控制器PLC、9-前置水冷卻器、10-前置氣液分離器、11-吸附塔A、12-吸附塔B、13-中置水冷卻器、14-中置氣液分離器、15-除塵器、16-撞珠式氣體穩(wěn)壓器、17-出氣口、Vl?V12-程控閥
圖2是電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置的示意圖。
[0030]圖中，31-高壓電極、32-框架式直流電磁鐵、33-陶瓷絕緣外殼、34-進氣閥門、35-排氣閥門、36-燃燒處理裝置
圖3是撞珠式氣體穩(wěn)壓器的示意圖。
[0031 ] 圖中，161-進氣口、162-不銹鋼抗壓外殼、163-不銹鋼球體、164-尼龍連接線、165-防撞墊層、166-排氣口
【具體實施方式】
[0032]如圖1所示，零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進氣口 1、除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3、熱電轉(zhuǎn)換器4、電加熱器5、加熱控制器6、蓄電池7、設(shè)備控制器PLC8、前置水冷卻器9、前置氣液分離器10、吸附塔AU、吸附塔B12、中置水冷卻器13、中置氣液分離器14、除塵器15、撞珠式氣體穩(wěn)壓器16、出氣口 17以及12套程控閥(VI?V12 )等。其中，氣體通過進氣口 I進入本系統(tǒng)后，首先通過除油器2和電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3，之后再根據(jù)不同的工作階段設(shè)計，經(jīng)程控閥系統(tǒng)切換路徑后，可分別進入吸附塔AU、吸附塔B12、前置水冷卻器9和前置氣液分離器10組合、中置水冷卻器13和中置氣液分離器14組合、之后氣體通過除塵器15和撞珠式氣體穩(wěn)壓器16，最終由出氣口 17送出，并輸送至用氣設(shè)備處。其中，本系統(tǒng)的電能輸送路徑為:熱電轉(zhuǎn)換器4所產(chǎn)生的電能進入蓄電池7存儲，蓄電池7再根據(jù)需求將電能分別輸送至加熱控制器5和設(shè)備控制器PLC8。其中，設(shè)備控制器PLC8采用可編程控制方式，通過弱電線路分別與除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3、加熱控制器6以及12套程控閥(VI?V12)相連，可對上述設(shè)備實施程序自動控制，無需人工操作。其中，前置氣液分離器10和中置氣液分離器14分別設(shè)有自動排水閥和手動排水閥，具備常規(guī)自動排水和人工緊急排水的雙重功能。其中，電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3外殼為陶瓷絕緣材料，裝置左端和右端中部位置各裝有一支高壓電極31，裝置外圍水平設(shè)置一框架式直流電磁鐵32包圍裝置三邊，使磁感線能夠水平穿過裝置內(nèi)部，裝置左側(cè)下方設(shè)有進氣閥門34，右側(cè)上方設(shè)有排氣閥門35，右側(cè)下方設(shè)有燃燒處理裝置36。含有烴類物質(zhì)的壓縮氣體經(jīng)裝置左側(cè)下方的進氣閥門34進入裝置內(nèi)部，此時框架式直流電磁鐵32通電產(chǎn)生一水平方向上的磁場，同時裝置左右兩側(cè)的兩支高壓電極31開始放電，產(chǎn)生一個在水平方向上垂直于磁感線的擊穿電流，此時，垂直于磁場和電流的方向上(即垂直方向)會產(chǎn)生一個附加的電場，使裝置的豎直方向上產(chǎn)生電勢差，會使含碳鏈的烴類氣體分子在其中發(fā)生偏轉(zhuǎn)運動，逐步匯聚于裝置下方，之后，烴類氣體會進入裝置右側(cè)下方的燃燒處理裝置36進行燃燒處理，從而除去壓縮氣體中的烴類物質(zhì)，除烴后的氣體經(jīng)裝置右側(cè)上方的排氣閥門35排出。其中，撞珠式氣體穩(wěn)壓器16外殼為不銹鋼材質(zhì)，其內(nèi)壁貼覆有防撞墊層165，穩(wěn)壓器左端設(shè)有進氣口 161，右端設(shè)有排氣口 166，穩(wěn)壓器內(nèi)部安裝有兩排不銹鋼球體163，一排為4個球體，另一排為3個球體，呈犬牙交錯式排列，同一排球體均由一根尼龍連接線164相串聯(lián)。壓縮氣體經(jīng)過除塵器15凈化除塵后，通過撞珠式氣體穩(wěn)壓器16左端的進氣口 161進入穩(wěn)壓器內(nèi)部，當氣體從兩排不銹鋼球體163的縫隙中通過時，球體會受到空穴效應(yīng)影響而發(fā)生輕微振動和碰撞，其振動、碰撞的強度與氣體流速成正比，會成比例的消耗氣體的動能，這種現(xiàn)象能夠阻滯氣體流速的突變，從而起到穩(wěn)定輸出氣體壓力的作用。其中，吸附塔Al I和吸附塔BI 2的有效容積為260m3，其內(nèi)部填充的吸附劑為球狀活性氧化鋁(Al2O3)，其直徑為3?5mm，堆密度為0.78g/m3，比表面積為322m2/g，強度大于125N/粒;其中，熱電轉(zhuǎn)換器4為堿金屬熱電轉(zhuǎn)換方式，其溫度適應(yīng)范圍為102?850°C，轉(zhuǎn)換效率可達到42%左右，連續(xù)發(fā)電時間可達到15500小時；其中，電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3的有效容積為290m3，其高壓電極31接通直流電源，工作電壓為380V，使用壽命大于llOOOh，其框架式直流電磁鐵32在工作時接入直流電，其工作電壓為380V，能產(chǎn)生磁感強度為28T的電磁場;其中，撞珠式氣體穩(wěn)壓器16內(nèi)徑為450mm，不銹鋼球體163的直徑為265mm，防撞墊層165米用高回彈聚脂海綿。本系統(tǒng)的完整工作周期分為以下六個階段:
(I)吸附塔B12吸附，吸附塔All加熱再生階段:
設(shè)備控制器PLC8自動切換程控閥Vl、程控閥V6、程控閥V8、程控閥V9、程控閥V12開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。IlOtC左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口 I進入本系統(tǒng)，依次通過除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3及電加熱器4，再經(jīng)程控閥Vl進入吸附塔AU，對吸附塔Al I內(nèi)的吸附劑進行加熱脫水再生，吸水后的壓縮空氣經(jīng)程控閥V9和程控閥V8進入中置水冷卻器13冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器14去除其中的液態(tài)水，之后，壓縮氣體經(jīng)程控閥V12進入吸附塔B12，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V6排出，依次通過除塵器15和撞珠式氣體穩(wěn)壓器16后，潔凈干燥的成品氣由出氣口 17送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0033](2)吸附塔B12吸附，吸附塔All冷吹和再生階段:
吸附塔Al I經(jīng)加熱再生后進入冷吹再生階段，設(shè)備控制器PLC8自動切換程控閥V3、程控閥V6、程控閥V7、程控閥V9和程控閥V12開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110°C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口 I進入本系統(tǒng)，依次通過除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3及電加熱器4，進入前置水冷卻器9冷卻至45°C以下，再進入前置氣液分離器10去除其中的液態(tài)水，之后，氣體由程控閥V7和程控閥V9進入吸附塔AU并對其進行冷卻，氣體在吸附塔All中與吸附劑發(fā)生熱交換并升溫后，經(jīng)程控閥V3進入中置水冷卻器13冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器14去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V12進入吸附塔B12，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V6排出，依次通過除塵器15和撞珠式氣體穩(wěn)壓器16后，潔凈干燥的成品氣由出氣口 17送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0034](3)吸附塔B12吸附，吸附塔All自冷階段:
吸附塔Al I得到初步冷卻后進入自冷階段，設(shè)備控制器PLC8自動切換程控閥V6、程控閥V7、程控閥V8和程控閥V12開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110°C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口 I進入本系統(tǒng)，依次通過除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3及電加熱器4，進入前置水冷卻器9冷卻至45°C以下，再進入前置氣液分離器10去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V7和程控閥V8進入中置水冷卻器冷13卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器14去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V12進入吸附塔B12，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V6排出，依次通過除塵器15和撞珠式氣體穩(wěn)壓器16后，潔凈干燥的成品氣由出氣口 17送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0035]至此，本系統(tǒng)的前半工作周期結(jié)束。
[0036](4)吸附塔All吸附，吸附塔B12加熱再生階段:
設(shè)備控制器PLC8自動切換程控閥V2、程控閥V5、程控閥V8、程控閥V10、程控閥Vll開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。由氣體壓縮機排出后，通過進氣口 I進入本系統(tǒng)，依次通過除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3及電加熱器4，再經(jīng)程控閥V2進入吸附塔B12，對吸附塔B12內(nèi)的吸附劑進行加熱脫水再生，吸水后的壓縮空氣經(jīng)程控閥VlO和程控閥V8進入中置水冷卻器13冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器14去除其中的液態(tài)水，之后，壓縮氣體經(jīng)程控閥Vll進入吸附塔AU，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V5排出，依次通過除塵器15和撞珠式氣體穩(wěn)壓器16后，潔凈干燥的成品氣由出氣口 17送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0037](5)吸附塔All吸附，吸附塔B12冷吹和再生階段:
吸附塔B12經(jīng)加熱再生后進入冷吹再生階段，設(shè)備控制器PLC8自動切換程控閥V4、程控閥V5、程控閥V7、程控閥VlO和程控閥VlI開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110°C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口 I進入本系統(tǒng)，依次通過除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3及電加熱器4，進入前置水冷卻器9冷卻至45°C以下，再進入前置氣液分離器10去除其中的液態(tài)水，之后，氣體由程控閥V7和程控閥VlO進入吸附塔B12并對其進行冷卻，氣體在吸附塔B12中與吸附劑發(fā)生熱交換并升溫后，經(jīng)程控閥V4進入中置水冷卻器13冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器14去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥Vll進入吸附塔All，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V5排出，依次通過除塵器15和撞珠式氣體穩(wěn)壓器16后，潔凈干燥的成品氣由出氣口 17送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0038](6)吸附塔All吸附，吸附塔B12自冷階段:
吸附塔B12得到初步冷卻后進入自冷階段，設(shè)備控制器PLC8自動切換程控閥V5、程控閥V7、程控閥V8和程控閥Vll開啟，而其他程控閥均關(guān)閉。110°C左右的壓縮氣體由氣體壓縮機排出后，通過進氣口 I進入本系統(tǒng)，依次通過除油器2、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置3及電加熱器4，進入前置水冷卻器9冷卻至45°C以下，再進入前置氣液分離器10去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥V7和程控閥V8進入中置水冷卻器13冷卻至45°C以下，再進入中置氣液分離器14去除其中的液態(tài)水，之后，氣體經(jīng)程控閥Vll進入吸附塔AU，在吸附劑的吸附作用下，使氣體得到深度干燥，之后，氣體經(jīng)程控閥V5排出，依次通過除塵器15和撞珠式氣體穩(wěn)壓器16后，潔凈干燥的成品氣由出氣口 17送出本系統(tǒng)，并輸送至用氣設(shè)備處。
[0039]至此，本系統(tǒng)的后半工作周期結(jié)束。
[0040]通過本系統(tǒng)處理后的壓縮氣體，其水分去除效率可達99.4%。
【主權(quán)項】
1.一種零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括進氣口、除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置、熱電轉(zhuǎn)換器、電加熱器、加熱控制器、蓄電池、設(shè)備控制器PLC、前置水冷卻器、前置氣液分離器、吸附塔A、吸附塔B、中置水冷卻器、中置氣液分離器、除塵器、撞珠式氣體穩(wěn)壓器、出氣口以及VI?Vl 2共12套程控閥等;其中，氣體通過進氣口進入系統(tǒng)后，首先通過除油器和電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置，之后經(jīng)程控閥系統(tǒng)切換路徑后，分別進入吸附塔A、吸附塔B、前置水冷卻器和前置氣液分離器組合、中置水冷卻器和中置氣液分離器組合、之后氣體通過除塵器和撞珠式氣體穩(wěn)壓器，最終由出氣口送出，并輸送至用氣設(shè)備處;其中，系統(tǒng)的電能輸送路徑為:熱電轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電能進入蓄電池存儲，蓄電池再根據(jù)需求將電能分別輸送至加熱控制器和設(shè)備控制器PLC;其中，設(shè)備控制器PLC采用可編程控制方式，通過弱電線路分別與除油器、電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置、加熱控制器以及12套程控閥相連，可對上述設(shè)備實施程序自動控制，無需人工操作;其中，前置氣液分離器和中置氣液分離器分別設(shè)有自動排水閥和手動排水閥，具備常規(guī)自動排水和人工緊急排水的雙重功能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，其特征在于，電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置左端和右端中部位置各裝有一支高壓電極，裝置外圍水平設(shè)置一框架式直流電磁鐵包圍裝置三邊，使磁感線能夠水平穿過裝置內(nèi)部，裝置左側(cè)下方設(shè)有進氣閥門，右側(cè)上方設(shè)有排氣閥門，右側(cè)下方設(shè)有燃燒處理裝置，含有烴類物質(zhì)的壓縮氣體經(jīng)裝置左側(cè)下方的進氣閥門進入裝置內(nèi)部，此時框架式直流電磁鐵通電產(chǎn)生一水平方向上的磁場，同時裝置左右兩側(cè)的兩支高壓電極開始放電，產(chǎn)生一個在水平方向上垂直于磁感線的擊穿電流，此時垂直于磁場和電流的方向上(即垂直方向)會產(chǎn)生一個附加的電場，使裝置的豎直方向上產(chǎn)生電勢差，會使含碳鏈的烴類氣體分子在其中發(fā)生偏轉(zhuǎn)運動，逐步匯聚于裝置下方，之后烴類氣體會進入裝置右側(cè)下方的燃燒處理裝置進行燃燒處理，從而除去壓縮氣體中的烴類物質(zhì)，除烴后的氣體經(jīng)裝置右側(cè)上方的排氣閥門排出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，其特征在于，撞珠式氣體穩(wěn)壓器內(nèi)壁貼覆有防撞墊層，穩(wěn)壓器左端設(shè)有進氣口，右端設(shè)有排氣口，穩(wěn)壓器內(nèi)部安裝有兩排不銹鋼球體，一排為4個球體，另一排為3個球體，呈交錯式排列，同一排球體均由一根尼龍連接線相串聯(lián)，壓縮氣體經(jīng)過除塵器凈化除塵后，通過撞珠式氣體穩(wěn)壓器左端的進氣口進入穩(wěn)壓器內(nèi)部，當氣體從兩排不銹鋼球體的縫隙中通過時，球體會受到空穴效應(yīng)影響而發(fā)生輕微振動和碰撞，其振動、碰撞的強度與氣體流速成正比，會成比例的消耗氣體的動能，這種現(xiàn)象能夠阻滯氣體流速的突變，從而起到穩(wěn)定輸出氣體壓力的作用。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，其特征在于，吸附塔的有效容積為260m3，其內(nèi)部填充的吸附劑為球狀活性氧化鋁(Al2O3)，其直徑為3~5mm，堆密度為0.78g/m3，比表面積為322m2/g，強度大于125N/粒。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，其特征在于，熱電轉(zhuǎn)換器為堿金屬熱電轉(zhuǎn)換方式，其溫度適應(yīng)范圍為102?850°C，轉(zhuǎn)換效率達到42%左右。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，其特征在于，電磁偏轉(zhuǎn)除烴裝置的有效容積為290m3，高壓電極接通直流電源，工作電壓為380V，能產(chǎn)生磁感強度為28T的電磁場。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零氣耗余熱再生壓縮空氣干燥系統(tǒng)，其特征在于，撞珠式氣體穩(wěn)壓器內(nèi)徑為450_，不銹鋼球體的直徑為265_，防撞墊層采用高回彈聚脂海綿。
【文檔編號】B01D53/26GK106000021SQ201610533150
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】蔡利軍, 李丕陽, 錢宏青, 王冰
【申請人】浙江正大空分設(shè)備有限公司