СПОСОБ ОСУШКИ ГАЗА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2002 года по МПК F25B9/04 F24F3/14 

Изобретение касается создания техники для осушки потока сжатого газа, например сжатого воздуха.

Известен способ осушки потока сжатого воздуха (см. патент РФ N 2015463, кл. F 25 B 9/02, 1994), включающий процесс охлаждения части потока осушаемого газа за счет пропускания через охладитель.

Реализуется этот способ в устройстве, содержащем источник сжатого газа, охладитель и влагоотделитель.

В известном устройстве в качестве охладителя используется вихревая труба. Это позволяет произвести достаточно эффективный процесс осушения воздуха.

Однако охлаждение газа в вихревой трубе связано с непременным падением давления охлаждаемого газа, что не позволяет реализовать наиболее выгодный режим осушения всего потока за счет смешения двух потоков - охлаждаемого и холодного. Поэтому для избежания падения давления в основном потоке в такое устройство с вихревой трубой всегда вводится теплообменник, разделяющий эти потоки. Кроме того, оба потока, потерявшие давление при расширении и выходящие из вихревой трубы, после использования сбрасываются в атмосферу, на что расходуется иногда до 20% от общего расхода воздуха.

Это является недостатком.

Техническим результатом технического решения является уменьшение указанного недостатка за счет возможности охлаждения всего потока именно за счет смешения двух потоков - охлаждаемого и холодного. Это позволяет исключить из конструкции теплообменник и снизить общие потери воздуха, потребляемого на осушение, а также повысить производительность устройства и упростить его.

В части способа технический результат достигается тем, что осушаемый поток сжатого газа делят на две части, одну из которых направляют в трубу Леонтьева с последующим отводом из нее горячего и холодного потоков. Другую часть охлаждают в рекуперативном теплообменнике и затем холодные части смешивают, отводят сконденсировавшуюся влагу и направляют в качестве обратного потока в рекуперативный теплообменник. Горячий поток, отводимый из трубы Леонтьева, может быть подан на вход источника сжатого газа.

В части устройства технический результат достигается тем, что устройство для осушки потока сжатого газа содержит источник сжатого газа, соединенный с рекуперативным теплообменником и трубой Леонтьева, выход холодного потока трубы Леонтьева сообщен с выходом прямого потока теплообменника, а выход влагоотделителя соединен с обратным потоком теплообменника. При этом выход горячего потока трубы Леонтьева может быть соединен с входом источника сжатого газа.

На фиг. 1 представлено устройство для осушки сжатого потока газа (предпочтительный вариант).

На фиг. 2 представлено устройство для осушки сжатого потока газа без рекуперативного теплообменника.

Источник сжатого газа 1 (нагнетатель, компрессор, магистральный трубопровод, скважина и др.) с помощью трубопровода 2 присоединен к разветвителю 3.

Патрубок 4 через вентиль 5 подсоединен на вход трубы Леонтьева 6. Выход 7 трубы открыт в атмосферу или подсоединен к потребителю горячего газа или с помощью вентилей 8 и 9, а также трубопровода 10 замкнут на вход компрессора 1.

Патрубок 11 с помощью трубопровода 12 подсоединен к тройнику-смесителю 13. Кроме того, к этому же тройнику-смесителю 13 подсоединен выход 14 холодного потока трубы Леонтьева 6 и вход 15 влагоотделителя 16. Выход 17 влагоотделителя 16 связан с потребителем сухого воздуха через теплообменник 18.

Сжатый воздух от компрессора 1 по трубопроводу 2 поступает на разветвитель 3, от которого поступает в патрубки 4 и 11.

Через патрубок 4 и вентиль 5 часть воздуха поступает на вход трубы Леонтьева 6, охлаждается и через патрубок 14 поступает на тройник-смеситель 13. Через патрубок 11 и трубопровод 12 часть потока поступает в теплообменник 18, а затем смешивается с холодным потоком, поступающим из патрубка 14. При достижении температуры смеси точки росы из потока интенсивно выделяется (конденсируется) влага в виде тумана, которая задерживается во влагоотделителе 16, а к потребителю направляется почти весь поток воздуха (85-90%), за исключением потока, выходящего из сопла 7 и выбрасываемого в атмосферу или подаваемого на вход компрессора.

Для уменьшения энергозатрат, связанных с потерей холода при сбросе потребителю осушенного потока, необходимо этот холод рекуперировать. С этой целью выходящий из влагоотделителя 16 сухой охлажденный газ по трубопроводу 19 следует направить в качестве обратного потока рекуперативного теплообменника 18. В качестве прямого потока в таком теплообменнике служит поток газа, подаваемый из патрубка 11 по трубопроводу 12 в тройник смесителя 13 (см. фиг. 2).

При этом теплый основной (прямой) поток 12 в теплообменнике 18 будет предварительно охлаждаться холодным потоком 19, выходящим по трубопроводу 17 из влагоотделителя 16. Это позволяет непрерывно возвращать в охлаждаемый поток 12 холод, теряемый на выходе из влагоотделителя, что повышает экономичность конструкции.

Если цеховой осушитель воздуха расположен на большом расстоянии от компрессора (например, на некоторых российских заводах такие расстояния могут составлять даже 1...3 км), то поступающий по трубопроводам воздух успевает остудиться до температуры окружающей среды. Это помогает процессу конденсации влаги.

Общезаводской осушитель воздуха расположен обычно непосредственно возле общезаводской компрессорной, поэтому воздух, поступающий на осушение, имеет повышенную температуру (100 - 150^oC), что резко снижает эффективность работы устройства. В таком случае горячий воздух нужно охладить в охладителе 20 и уловить конденсирующуюся влагу во влагоотделителе 21 (см. фиг. 2).

Если вопрос экономии энергоресурсов не стоит так остро (например, при малых расходах воздуха), то возможно через охлаждающую полость 9 трубы Леонтьева пропускать весь объем воздуха, не разделяя его на отдельные потоки. Это упрощает конструкцию (см. фиг. 3).

Рассмотренные конструкции позволяют осушать большие потоки влажного воздуха, метана, азота, аргона и др. газов без потери давления в охлаждаемой части потока. Это расширяет технологическую применимость изобретения.

Осушенный поток сжатого газа делят на две части, одну из которых направляют в трубу Леонтьева, а другую часть охлаждают в рекуперативном теплообменнике. Из трубы Леонтьева отводят горячий и холодный потоки. Холодные части потока смешивают, отводят из влагоотделителя сконденсировавшуюся влагу и направляют в качестве обратного потока в рекуперативный теплообменник. Горячий поток, отводимый из трубы Леонтьева, может быть направлен на вход источника сжатого газа. Использование изобретения позволит повысить производительность устройства и упростить его. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ осушки потока сжатого газа, включающий его охлаждение с последующим отводом сконденсировавшейся влаги, отличающийся тем, что перед охлаждением поток делят на две части, одну из которых направляют в трубу Леонтьева с последующим отводом из нее горячего и холодного потоков, а другую часть охлаждают в рекуперативном теплообменнике, затем холодные части смешивают, отводят сконденсировавшуюся влагу и направляют в качестве обратного потока в рекуперативный теплообменник. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что горячий поток, отводимый из трубы Леонтьева, подают на вход источника сжатого газа. 3. Устройство для осушки потока сжатого газа, содержащее последовательно соединенные источник сжатого газа, рекуперативный теплообменник и влагоотделитель, отличающееся тем, что устройство снабжено трубой Леонтьева, вход которой подсоединен к источнику сжатого газа, а выход холодного потока трубы Леонтьева сообщен с выходом прямого потока теплообменника, при этом выход влагоотделителя соединен с обратным потоком теплообменника. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что выход горячего потока трубы Леонтьева соединен с входом источника сжатого газа.