УСТАНОВКА ОСУШКИ ГАЗА
GAS DRYING UNIT

Изобретение относится к устройствам для осушки сжатого газа и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства.
Известно устройство для отделения капельной влаги, представляющее собой центробежный сепаратор (патент РФ №2042434, М.кл. В04С 3/06, публ. 1995 г.). Устройство содержит корпус, установленную внутри него цилиндрическую вихревую камеру с осевыми патрубками ввода и вывода газа, образующую с корпусом сборник отделенной жидкости, установленный на входе в камеру завихритель в виде полого, сообщенного со сборником жидкости каплевидного обтекателя с отверстиями для отсоса жидкости на его поверхности и с перфорированным осевым сквозным каналом, в котором установлен сепарационный элемент.
Недостатком этого устройства является малая глубина осушки газа, так как сепарация происходит при температуре окружающей среды без охлаждения газа.
Для более полного отделения влаги от сжатого газа используется адсорбционный метод. Известна установка адсорбционной осушки газа (а.с. СССР №1690826, М.кл. В01D 53/, 26, опубл. в бюл. №42, 1991 г.).
Установка содержит последовательно соединенные компрессор, два адсорбера, эжектор, соединенный с компрессором, теплообменник с сепаратором, вихревую трубу, установленную в линии влажного сжатого воздуха. Установка снабжена устройством удаления сконденсировавшейся влаги, установленным в линии осушаемого газа между холодным концом вихревой трубы и адсорберами. Вход вихревой трубы соединен с эжектором, а горячий конец - с сепаратором.
Недостаток такого устройства заключается в том, что адсорбент по мере насыщения теряет способность поглощать влагу, и его необходимо периодически заменять или подвергать регенерации, что затрудняет его эксплуатацию.
Известна также установка осушки сжатого воздуха, содержащая два соединенных последовательно через теплообменник центробежных влагоотделителя и вихревую трубу с эжектором, установленным по оси вихревой трубы со стороны ее горячего конца и соединенным пассивным соплом через теплообменник с холодным концом вихревой трубы, а активным соплом - с горячим концом вихревой трубы (патент РФ №2015463, М.кл. F25В 9/02, опубл. в бюл. №12, 1994 г.).
Указанное техническое решение наиболее близко к предложенному по большинству существенных признаков и достигнутому результату и принимается в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является неполная глубина осушки вследствие низкой термодинамической эффективности установки, так как в вихревой трубке охлаждается только часть потока газа, а сепарация влаги может происходить только при температуре газа на выходе из вихревой трубы, при которой не было бы намораживания кристаллогидратов во влагоотделителе.
Задача изобретения - устранение отмеченного недостатка.
Техническим результатом изобретения является повышение глубины осушки газового потока за счет охлаждения всего газового потока и снижения температуры осушки.
Технический результат достигается тем, что в установке осушки газа, содержащей соединенный с входным трубопроводом влагоотделитель предварительной сепарации влаги, влагоотделитель дополнительной сепарации влаги, вихревую трубу, эжектор и теплообменный аппарат, влагоотделитель предварительной сепарации влаги связан с входом вихревой трубы через активное сопло эжектора, выход вихревой трубы с горячим потоком газа через теплообменный аппарат соединен с пассивным соплом эжектора, а выход вихревой трубы с холодным потоком газа последовательно связан через влагоотделитель дополнительной сепарации влаги и теплообменный аппарат с выходным трубопроводом.
Повышенная глубина осушки согласно изобретению обеспечивается даже при намораживании кристаллогидратов внутри влагоотделителя дополнительной сепарации влаги, так как установка снабжена вторым влагоотделителем дополнительной сепарации, установленным параллельно с первым влагоотделителем дополнительной сепарации между выходом вихревой трубы с холодным потоком газа и теплообменным аппаратом, приборами для измерения перепада давлений, которыми оснащены оба влагоотделителя дополнительной сепарации, запорными устройствами, размещенными на входах влагоотделителей дополнительной сепарации, соединяющими влагоотделители дополнительной сепарации соответственно с выходом вихревой трубы с холодным потоком газа и выходом пассивного сопла эжектора, а также запорными устройствами, размещенными на выходах влагоотделителей дополнительной сепарации, соединяющими их соответственно с теплообменным аппаратом и выходом вихревой трубы с горячим потоком газа.
Сущность изобретения поясняется описанием и пневматической схемой.
Установка осушки газа содержит влагоотделитель предварительной сепарации влаги 1, установленный между входным трубопроводом 2 и активным соплом 3 эжектора 4, выход которого связан с входом вихревой трубы 5. Выход вихревой трубы с горячим потоком газа 6 через теплообменный аппарат 7 соединен с пассивным соплом 8 эжектора 4. Выход вихревой трубы с холодным потоком газа 9 последовательно связан с двумя параллельно установленными влагоотделителями дополнительной сепарации влаги 10 и 11, теплообменным аппаратом 7 и выходным трубопроводом 12. Влагоотделители 10 и 11 снабжены приборами для измерения перепада давлений 13 и 14. На входах влагоотделителей 10 и 11 установлены запорные устройства 15, 16 и 17, 18, связанные соответственно с выходом вихревой трубы с холодным потоком газа 9 и пассивным соплом 8 эжектора 4. На выходах влагоотделителей 10 и 11 размещены запорные устройства 19, 20 и 21, 22, соединяющие их соответственно с теплообменным аппаратом 7 и выходом вихревой трубы с горячим потоком газа 6.
Установка работает следующим образом. Сжатый газ из входного трубопровода 2 попадает на влагоотделитель 1, где происходит частичная сепарация влаги и очистка газа от крупных механических примесей, а затем подается на активное сопло 3 эжектора 4. Из эжектора 4 газ поступает в вихревую трубу 5, в которой он разделяется на холодный осевой поток, истекающий из выхода 9 вихревой трубы 5, и горячий периферийный поток, истекающий из выхода 6 вихревой трубы 5. В холодном потоке газа происходит конденсация дополнительной влаги, которая сепарируется во влагоотделителях 10 или 11, куда газ попадает через запорное устройство 15 или 16. В этих же влагоотделителях может происходить тонкая очистка газа от механических примесей. После влагоотделителя 10 и запорного устройства 19 или после влагоотделителя 11 и запорного устройства 20 газ в выходной трубопровод 12 поступает через теплообменный аппарат 7, где он охлаждает горячий поток газа, который после теплообменного аппарата 7 поступает в пассивное сопло 8 эжектора 4. В эжекторе 4 охлажденный в теплообменном аппарате 7 газ смешивается с входным потоком газа. Одновременно в работе находится только один из влагоотделителей 10 или 11. Если работает влагоотделитель 10, то запорные устройства 15 и 19 открыты, а запорные устройства 16 и 20 закрыты. При работе влагоотделителя 11 запорные устройства 15 и 19 закрыты, а запорные устройства 16 и 20 открыты.
Если сепарация влаги во влагоотделителях 10, 11 будет происходить при низкой температуре газа (для воды это отрицательная температура), то внутри этих влагоотделителей будут постепенно намораживаться кристаллогидраты. При этом разность давлений газа на входе во влагоотделитель и на выходе из него, которую показывают приборы 13 и 14, будет увеличиваться. При работе влагоотделителя 10 намораживание кристаллогидратов будет происходить в нем. При достижении соответствующего перепада давлений, который показывается прибором 13, необходимо открыть запорные устройства 16 и 20 и закрыть запорные устройства 15 и 19. После этого следует открыть запорные устройства 17 и 21 (запорные устройства 18 и 22 должны быть закрыты). Сепарация влаги будет производиться во влагоотделителе 11, а влагоотделитель 10 будет размораживаться горячим потоком газа, который от вихревой трубы 5 через запорное устройство 21 будет подаваться во влагоотделитель 10. После влагоотделителя 10 газ через запорное устройство 17 поступает на пассивное сопло 8 эжектора 4. В эжекторе 4 газ смешивается с входным потоком. При замерзании влагоотделителя 11 после достижения соответствующего перепада давлений, которое показывается прибором 14, необходимо закрыть запорные устройства 17, 21, открыть запорные устройства 15, 19, закрыть запорные устройства 16, 20 и открыть запорные устройства 18, 22. Сепарация влаги будет производиться во влагоотделителе 10, а влагоотделитель 11 будет размораживаться горячим потоком газа, который от вихревой трубы 5 через запорное устройство 22 будет подаваться во влагоотделитель 11. После влагоотделителя 11 газ через запорное устройство 18 поступит на пассивное сопло 8 эжектора 4. В эжекторе 4 газ смешивается с входным потоком.
Переключение запорных устройств можно выполнять автоматически, если их оснастить электрическими приводами, управляемыми по команде датчиков перепада давления, которые необходимо установить на влагоотделителях 10 и 11 параллельно с приборами для измерения перепада давлений 13 и 14 или вместо них. Слив конденсата из влагоотделителей может выполняться как в ручном, так и в автоматическом режиме.
Таким образом, изобретение позволяет повысить глубину осушки газа за счет охлаждения всего газового потока и снижения температуры осушки при поочередном размораживании влагоотделителей дополнительной сепарации.