УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУШКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к устройствам для адсорбционной осушки сжатого воздуха.
Сухой сжатый воздух широко используется в технике в качестве рабочего тела и является самым удобным и самым безопасным энергоносителем, особенно для взрывоопасных и пожароопасных производств. Одновременно он же является самым дорогим энергоносителем, так как для его производства используются все виды энергии: механическая, тепловая и электрическая.
По патенту RU 2326719 известно устройство для осушки сжатого газа, включающее два адсорбера с сорбентом, соединенных магистральными трубопроводами подвода газа к сорбенту и его отводу, систему клапанов, обеспечивающих переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, дроссель, отличающееся тем, что на поверхности каждого из адсорберов выполнены газоводы, снабженные нагревательными элементами, при этом на выходе газовода в зоне взаимодействия с сорбентом расположен фильтр, а магистральный трубопровод подвода газа для режима регенерации соединен через обратный клапан с выходом газовода и через дроссель - со входом в газовод.
Недостатками известного устройства являются: высокая энергоемкость, вследствие необходимости нагрева воздуха; большие потери осушенного воздуха на регенерацию, обусловленные тем, что все стадии регенерации адсорбента проводятся за счет отбора осушенного воздуха.
Наиболее конструктивно близкой к заявленному техническому решению является известная по патенту RU 77228 установка для сушки сжатого воздуха, содержащая блок управления установкой, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, установленные последовательно компрессору теплообменник, воздухосборники, масловлагоотделитель, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, питательную магистраль с воздухосборником, шунтирующую магистраль с разобщительными клапанами, где адсорберы заключены в термоизолированные кожухи, а верхнее пространство под кожухом каждого адсорбера сообщено трубопроводом с выходом из клапана продувки другого адсорбера.
Недостатками известного устройства является:
- высокая энергоемкость вследствие необходимости наружного обогрева адсорберов;
- известная установка эффективна только для малых производительностей.
Техническим результатом заявленного технического решения является: снижение энергоемкости повышение эффективности использования.
Технический результат достигается тем, что в установке для осушки сжатого воздуха, содержащей два адсорбера для осушки сжатого воздуха, воздухонагреватель, дросселирующее устройство, блок управления установкой, трубопроводы, распределительную, запорную и регулирующую арматуру, компрессор, теплообменник-рекуператор, согласно полезной модели, теплообменник-рекуператор посредством трубопровода соединен с низконапорным компрессором. Трубопровод подачи воздуха от низконапорного компрессора врезан в трубопровод отбора воздуха для регенерации.
Наличие низконапорного компрессора (воздуходувки) соединенного с теплообменником-рекуператором позволяет отказаться от использования осушенного воздуха для нагрева адсорбента при регенерации, а также от отбора воздуха с высокой степенью сжатия с последующим его дросселированием, что значительно снижает энергозатраты при эксплуатации. Низконапорный компрессор (воздуходувка) может быть установлен на общей раме с осушителем, либо устанавливаться отдельно.
При работе осушителя от постороннего низконапорного источника воздуха для регенерации (воздуходувки) весь поток горячего сжатого после компрессора (до концевого холодильника) направляется по трубному пространству теплообменника-рекуператора, а противотоком по межтрубному пространству подается воздух от воздуходувки. Нагретый воздух в теплообменнике - рекуператоре с температурой 120-130°C через клапан поступает в воздухонагреватель для подогрева до требуемой температуры. В данном случае потери сжатого воздуха, идущего на осушку, исключаются. Энергопотребление на осушку воздуха складываются из затрат на сжатие воздуха воздуходувки и подогрева воздуха. Это повышает энергетическую эффективность осушки сжатого воздуха на 25-40%. Сделать установку эффективной для больших производительностей и обеспечить глубокую регенерацию. Врезка трубопровода подачи воздуха от низконапорного компрессора в трубопровод отбора воздуха для регенерации позволяет использовать сырой воздух для нагрева адсорбента при регенерации.
Сущность заявленной полезной модели поясняется рисунками:
На фиг. 1 показана общая схема конструкции осушителя сжатого воздуха.
Установка для осушки сжатого воздуха, содержащая два адсорбера 1 и 2 для осушки сжатого воздуха, воздухонагреватель 3, дросселирующее устройство 4, блок управления установкой, трубопроводы, распределительную, запорную и регулирующую арматуру, компрессор 5, теплообменник-рекуператор 6 отличающаяся тем, что теплообменник-рекуператор 6 посредством трубопровода соединен с низконапорным компрессором 7. Трубопровод подачи воздуха от низконапорного компрессора 7 врезан в трубопровод 8 отбора воздуха для регенерации.
Проходя через слой адсорбента, поток воздуха осушается за счет адсорбции молекул воды твердым сорбентом, далее воздух выходит из осушителя через штуцер выхода воздуха подается потребителю. Адсорберы работают циклично: один на осушке воздуха (адсорбции), другой на регенерации адсорбента (десорбции). Расчетное время работы одного адсорбера в режиме осушки составляет около 6 часов. Действительное время работы адсорбера в режиме осушки зависит от влажности и температуры поступающего на осушку воздуха.
Регенерация адсорбента (десорбция) производится горячим воздухом, для чего часть горячего сжатого воздуха после компрессора (до холодильника концевого 6) с температурой 120-130°C отбирается и подается в воздухонагреватель 3, где нагревается до заданной температуры (200-250°C). Нагрев воздуха в воздухонагревателе происходит при помощи трубчатых электронагревателей (ТЭН). Нагретый воздух поступает в адсорбер, находящийся в режиме регенерации. С целью экономии воздуха регенерация ведется при давлении близком к атмосферному (0,05-0,1 МПа). Расход воздуха на регенерацию регулируется регулирующей арматурой. Горячий воздух, проходя через увлажненный адсорбент, «отнимает» у него влагу и выбрасывается в атмосферу. При достижении температуры воздуха на выходе из регенерируемого адсорбера заданного значения (90-100°C), по сигналу от датчика температуры происходит отключение электропитания воздухонагревателя 3 и закрывается клапан подачи горячего воздуха в воздухонагреватель. Адсорбер становится в режим ожидания.
При увеличении влажности осушенного воздуха на выходе из осушителя выше заданного система управления подает команду на включение отрегенерированного адсорбера. При этом поток воздуха раздваивается и идет по двум адсорберам. За счет уменьшения потока воздуха в рабочем адсорбере степень осушки воздуха значительно возрастает. Вторая часть воздуха идет через нагретый адсорбер частично осушается и охлаждает адсорбент. При этом температура сухого воздуха на выходе осушителя в течение 20-30 мин возрастает до 50-60°C. Осушенный смешанный поток подается в сеть потребителя. Через 20-30 минут температура сухого сжатого воздуха на выходе из осушителя снижается до первоначальной (т.е. до температуры на 10-150°C выше температуры воздуха на входе). После чего подается команда на отключение ранее работавшего адсорбера от осушки и поставка его на регенерацию. Основной тип управления циклом работы осушителя - автоматический.