СУШИЛКА ДЛЯ СЖАТОГО ГАЗА, КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА, СОДЕРЖАЩАЯ СУШИЛКУ, И СПОСОБ ОСУШКИ ГАЗА Российский патент 2017 года по МПК B01D53/26 

Изобретение относится к устройству для осушки сжатого газа, к компрессорной установке и способу осушки газа.

В настоящее время известны устройства для осушки сжатого газа (сушилки), содержащие корпус, в котором образована зона сушки и зона регенерации, и, по усмотрению, зона охлаждения; первый вход в зону сушки для подачи сжатого газа, подлежащего осушке, и первый выход из зоны осушки для удаления осушенного газа; второй вход в зону регенерации для подачи нагретого газа регенерации и второй выход из зоны регенерации и используемой по усмотрению зоны охлаждения; барабан с регенерируемым сушильным агентом, установленный с возможностью вращения в указанном корпусе, и средства привода для вращения указанного барабана так, что сушильный агент последовательно перемещается через зону сушки и зону регенерации, при этом указанный второй выход из зоны регенерации и используемая по усмотрению зона охлаждения соединены с указанным первым входом зоны сушки с помощью соединительного трубопровода со встроенными в него охладителем и сепаратором конденсата, а указанные сушилки сконфигурированы так, что в процессе функционирования сушилок расход газа, выходящего из зоны регенерации и используемой по усмотрению зоны охлаждения через второй выход равен или почти равен расходу газа, который затем последовательно направляется через первый вход на осушку в зону сушки.

Пример сушилки, в которой расход газа регенерации, выходящего из зоны регенерации, соответствует расходу осушаемого газа, который направляется в зону сушки, описан в патентном документе WO 01/87463. Нагретый сжатый газ сначала перемещается через зону регенерации, где он действует в качестве регенерационного газа и абсорбирует влагу из сушильного агента для регенерации этого сушильного агента. В техническом решении, раскрытом в указанном документе WO 01/87463, окружающий воздух сжимается, например, с помощью воздушного компрессора, и этот воздух не только подвергается повышению давления в процессе сжатия, но также увеличивается и его температура так, что относительная влажность воздуха падает, и он способен абсорбировать влагу из сушильного агента. Сушилки, которые используют теплоту, образующуюся в процессе сжатия, содержащуюся в сжатом регенерационном газе, известны также в промышленности под наименованием сушилки «теплом от сжатия» или сушилки HOC.

После прохождения через зону регенерации нагретый регенерационный газ имеет более высокую относительную влажность. Влажный газ, покидающий зону регенерации, затем направляется через охладитель, встроенный в соединительный трубопровод, при прохождении через который температура этого газа падает со снижением давления точки росы, и в газе происходит конденсация влаги. Образованные в результате капли затем удаляют с помощью сепаратора конденсата так, что охлажденный сжатый газ является насыщенным на 100% газом. Затем он направляется полностью на первый вход зоны сушки, а после этого - через эту зону сушки, где сушильный агент извлекает влагу из сжатого газа путем сорбции (адсорбции и/или абсорбции). Осушенный газ, выходящий из зоны сушки, может быть использован в трубопроводной сети сжатого воздуха, находящейся ниже по потоку от сушилки, предназначенной для всевозможных целей, таких как пневмотранспорт, привод пневматических инструментов и тому подобного.

Для сушилки описанного в WO 01/87463 типа характерно, что весь или частично весь поток сжатого газа, выходящего из компрессора, сначала направляют через зону регенерации и затем полностью через зону сушки. Сушилки, в которых используется такой полный поток газа, проходящий через зону регенерации и зону сушки, называются также полнопоточными сушилками.

В других конфигурациях, например описанных в патентном документе WO 2006/012711, большой объем (большая часть) нагретого сжатого газа сначала направляется через «послеохладитель» и затем в зону сушки. Только часть нагретого сжатого воздуха отводится выше по потоку из компрессора и выше по потоку от послеохладителя для последующей подачи в зону регенерации для регенерации сушильного агента. Сушилка, описанная в документе WO 2006/012711, является, таким образом, сушилкой, использующей теплоту сжатия, которая не работает в соответствии с полнопоточным принципом, т.к. в качестве регенерационного газа используется не весь поток нагретого сжатого газа.

В документе WO 2011/017782 также описана сушилка, использующая теплоту сжатия, которая не работает в соответствии с вышеупомянутым полнопоточным принципом. Характерной особенностью сушилки, описанной в WO 2011/017782, является наличие в зоне регенерации двух подзон, т.е. первой подзоны, через которую направляется первый регенерационный поток, и второй подзоны, через которую направляется второй регенерационный поток, и при этом указанная сушилка сконфигурирована так, что относительная влажность вышеупомянутого второго регенерационного потока меньше относительной влажности вышеупомянутого первого регенерационного потока, который направляют через первую подзону. Вторая подзона предпочтительно находится на конце зоны регенерации. В результате, из сушильного агента может быть абсорбировано большее количество влаги по сравнению с извлекаемым традиционном путем, и поэтому в зоне сушки сушильным агентом из осушаемого газа может быть сорбировано большее количество влаги.

С помощью сушилки, описанной в документе WO 2011/017782, возможно, что в определенных условиях, например, при запуске компрессора, который подает осушаемый газ в сушилку, желаемый расход второго регенерационного потока не может быть реализован, поскольку давление в зоне сушки не повышается в достаточной степени. В некоторых случаях газ из зоны регенерации может даже временно поступать на выход зоны сушки вследствие каких-либо утечек или даже через выпускной трубопровод, что может привести к нежелательным пикам точки росы (температуры конденсации). Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы избежать этого явления как можно в больших случаях.

Настоящее изобретение относится к усовершенствованной сушилке, которая обеспечивает оптимальные характеристики с точки зрения экономии энергии и эффективности работы сушилки за счет оптимального использования внутренней тепловой энергии, содержащейся в подаваемом сжатом газе, и, кроме того, за счет достижения глубокой осушки сушильного агента, вследствие чего относительная влажность сжатого газа, выходящего из сушилки, может быть как можно более низкой. Кроме того, задачей изобретения является обеспечение высокой эффективности сушилки наиболее оптимальным путем, причем во многих возможных случаях ее применения, и, кроме того, устранение возможности появления пиков точки росы при запуске системы.

В связи с изложенным настоящее изобретение относится к сушилке сжатого газа. Сушилка содержит корпус с зонами сушки и регенерации; первый вход в зону сушки, служащий для подачи нагретого сжатого воздуха, подлежащего осушке, и первый выход из зоны сушки для отвода осушенного газа; при этом вышеупомянутая зона регенерации включает первую подзону с первым входом для первого регенерационного потока и вторую подзону со вторым входом для второго регенерационного потока; кроме того, в зоне регенерации имеется второй выход для регенерационных потоков из первой и второй подзон; дополнительно сушилка снабжена барабаном с регенерируемым сушильным агентом, установленным с возможностью вращения в указанном корпусе, и средствами привода для вращения указанного барабана таким образом, что сушильный агент может последовательно перемещаться через зону сушки и зону регенерации; при этом вышеупомянутый второй выход из зоны регенерации соединен с вышеупомянутым первым входом зоны сушки с помощью соединительного трубопровода, в который встроены охладитель и сепаратор конденсата; первый конец выпускного трубопровода соединен с первым выходом зоны сушки, а его другой конец соединен с указанным вторым входом второй подзоны; при этом сушилка сконфигурирована так, что весь поток (расход) осушаемого газа перед прохождением через зону сушки сначала направляется через зону регенерации; и, кроме того, имеются средства для нагнетания указанного второго регенерационного потока из зоны сушки через выпускной трубопровод во вторую подзону, и эти средства представляют собой нагнетатель, встроенный в соединительный трубопровод.

Здесь термин «нагнетатель» означает устройство, например компрессор, которое сконфигурировано для интенсивного повышения давления газа или смеси газов, в частности воздуха. Выражение «повышение давление» здесь означает, что при функционировании нагнетателя давление со стороны выхода нагнетателя выше, чем со стороны входа этого нагнетателя. В данном случае использование эжектора Вентури в качестве нагнетателя не рассматривается.

«Соединительный трубопровод» в соответствии с изобретением может быть реализован различными путями, и выполнен так, чтобы обеспечить канализацию потока, например, с помощью конструкции в виде трубы или другого вида конструкции для канализации потока, которая может быть выполнена как одно целое (или не как одно целое).

Выражение «в указанном соединительном трубопроводе» означает, что нагнетатель сконфигурирован так, что он способен принудительно перемещать поток газа через этот соединительный трубопровод.

Благодаря наличию указанных средств принудительного перемещения второго регенерационного потока, с выхода зоны сушки во вторую подзону всегда поступает в значительной степени сухой газ, используемый для глубокой осушки сушильного агента. Таким образом, могут быть достигнуты эксплуатационная надежность и высокая эффективность работы сушилки.

Помимо решения поставленной задачи по обеспечению высокой эффективности в различных условиях, конкретное расположение средств для реализации второго регенерационного потока позволяет также установить давление на первом выходе зоны сушки выше, чем давление на первом входе первой подзоны зоны регенерации, что предотвращает перемещение влажного газа вследствие каких-либо утечек от входа первой подзоны зоны регенерации к выходу зону сушки, оказывающее тем самым отрицательное влияние на уровень влажности осушенного газа.

В соответствии с предпочтительной характерной особенностью вышеупомянутая вторая подзона находится в конце зоны регенерации или, другими словами, со стороны зоны регенерации, вдоль которой сушильный агент, в процессе вращения барабана, выходит из зоны регенерации для повторного поступления в зону сушки.

Согласно определенному воплощению вышеупомянутый нагнетатель снабжен регулируемыми средствами привода, которые соединены с системой регулирования, к которой подключены один или большее число датчиков для определения разности давления между выходом из зоны сушки и входом первой подзоны зоны регенерации, при этом вышеупомянутая система регулирования обеспечена алгоритмом, который регулирует частоту вращения средств привода исходя из вышеуказанной разности давления.

Таким путем может быть осуществлено непрерывное активное регулирование, которое предотвращает прохождение влажного газа на выход зоны сушки при всех рабочих условиях. В результате может быть достигнуто дополнительное повышение надежности сушилки.

В соответствии с предпочтительной характерной особенностью настоящего изобретения сушилка дополнительно снабжена средствами, ограничивающими возможность прохождения газа из зоны сушки в зону регенерации через соединительный трубопровод. Согласно одному воплощению такие средства ограничения могут представлять собой обратный клапан, который установлен в упомянутом соединительном трубопроводе и выполнен так, что обеспечивает прохождение потока газа только из зоны регенерации в зону сушки, а не обратно.

За счет такого решения зона сушки может поддерживаться под давлением, по меньшей мере, определенное время даже в том случае, если сушилка не работает и никакое количество осушаемого газа не подается, и, кроме того, при повторном включении сушилки вышеупомянутый перепад давления уже существует или, по меньшей мере, может быть создан быстрее.

В соответствии с предпочтительной характерной особенностью настоящего изобретения в вышеупомянутом выпускном трубопроводе устанавливают нагревательный элемент («нагреватель»). Этот нагревательный элемент, при необходимости, может быть регулируемым. Это означает, что температуру нагревательного элемента можно регулировать с помощью средств регулирования, которые могут быть приведены в действие вручную или с помощью блока управления, или с использованием обоих указанных способов. Нагревательный элемент может быть снабжен датчиком температуры для измерения температуры в нагревательном элементе, и этот датчик температуры может быть, например, подключен к указанному блоку управления с тем, чтобы можно было обеспечить регулирование с достижением заданной величины температуры, например, с помощью ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциального) - регулирования, осуществляемого путем сравнения измеренной величины температуры с предварительно заданной величиной и последующего регулирования температуры в нагревательном элементе надлежащим образом, осуществляемого вручную или в режиме автоматической работы с помощью такого блока управления.

Использование нагревательного элемента позволяет дополнительно уменьшить относительную влажность второго регенерационного потока, так чтобы можно было реализовать более глубокую осушку сушильного агента.

Настоящее изобретение относится также к компрессорной установке, оборудованной компрессором с входным патрубком для подлежащего сжатию газа и нагнетательным трубопроводом для сжатого газа; указанный нагнетательный трубопровод соединен с первым входом первой подзоны зоны регенерации сушилки для подачи в эту первую зону нагретого, первого регенерационного потока; при этом сушилка содержит корпус с образованными в нем зонами сушки и регенерации; кроме того, сушилка содержит первый вход в зону сушки и первый выход из зоны сушки; вторую подзону зоны регенерации со вторым входом и вторым выходом из зоны регенерации; в корпусе с возможностью вращения размещены барабан с находящимся в нем регенерируемым сушильным агентом и приводные средства для вращения указанного барабана так, что сушильный агент последовательно перемещается через зону сушки и зону регенерации; вышеупомянутый второй выход из зоны регенерации соединен с вышеупомянутым первым входом зоны сушки с помощью соединительного трубопровода с встроенными в него охладителем и сепаратором конденсата, а первый выход зоны сушки соединен с упомянутым вторым входом второй подзоны посредством выпускного трубопровода для подачи второго регенерационного потока; при этом компрессорная установка сконфигурирована так, что весь расход нагретого, сжатого подлежащего осушке газа, выходящего из компрессора, сначала направляется в зону регенерации; и, кроме того, имеются средства принудительного перемещения указанного второго регенерационного потока из зоны сушки через выпускной трубопровод во вторую подзону, которые представляют собой нагнетатель, встроенный в указанный соединительный трубопровод.

Такая компрессорная установка обладает отмеченными выше преимуществами, которые заключаются в высокой надежности, оптимизации глубокой осушки сушильного агента, предпринятых мерах по экономии энергии за счет применения принципа полного потока.

Сушилка, которая образует часть компрессорной установки в соответствии с изобретением, может быть создана разными путями, и может или не может обладать предпочтительными характерными особенностями, описанными выше с указанием достигаемых сопутствующих преимуществ.

В конкретном воплощении компрессорной установки согласно изобретению вышеупомянутый нагнетательный трубопровод не соединен с выпускным трубопроводом.

В соответствии с определенным аспектом изобретения нагнетатель снабжен регулируемым приводом, например, в виде электродвигателя с частотным регулированием. В соответствии с определенным аспектом изобретения компрессор для нагнетания осушаемого газа может быть снабжен регулируемым приводом, например, в виде электродвигателя с частотным регулированием. В том случае, если компрессор и нагнетатель снабжены регулируемым приводом, например, в виде электродвигателя с частотным регулированием, предпочтительно обеспечить оба устройства общей системой управления. Такая система управления может быть снабжена алгоритмом, который останавливает нагнетатель, если останавливается компрессор. В случае необходимости могут быть использованы также средства ограничения, которые предотвращают возможность прохождения потока газа из зоны сушки в зону регенерации через соединительный трубопровод.

В соответствии с определенным воплощением такие средства ограничения могут представлять собой регулируемый отсечной клапан, подключенный к упомянутой системе управления или иной системе для регулирования этого отсечного клапана.

Настоящее изобретение относится также к способу осушки сжатого газа, включающему следующие стадии:

принудительное перемещение всего потока нагретого, сжатого газа, выходящего из компрессора, через первую подзону зоны регенерации в сушилке, которая содержит корпус с образованными в нем зоной регенерации и зоной сушки, размещенный внутри корпуса с возможностью вращения барабан с регенерируемым сушильным агентом, и средства привода для вращения вышеупомянутого барабана так, чтобы сушильный агент последовательно перемещался через зону сушки и зону регенерации;

последующее охлаждение потока газа после прохождения через зону регенерации, и отделение конденсата от газового потока;

затем принудительное перемещение указанного потока газа через зону сушки для осушки этого газового потока в целях его использования в последующих случаях применения; и

принудительное перемещение второго регенерационного потока через вторую подзону зоны регенерации, в которой относительная влажность меньше влагосодержания первого регенерационном потоке.

В соответствии с предпочтительной характерной особенностью изобретения второй регенерационный поток состоит из части осушенного газа, которую выпускают из первого выхода зоны сушки и возвращают обратно на второй вход второй подзоны зоны регенерации.

Предпочтительная характерная особенность способа осушки газа в соответствии с изобретением состоит в том, что выпускаемую часть осушенного газа, перед подачей во вторую подзону зоны регенерации, предварительно нагревают.

Особый аспект изобретения состоит в том, что повышают давление газового потока, выходящего из зоны регенерации через соединительный трубопровод, вследствие чего давление на выходе из зоны сушки выше, чем давление на выходе из первой подзоны зоны регенерации.

С целью лучшей иллюстрации характерных особенностей (существенных признаков) изобретения ниже с помощью примера и со ссылками на сопровождающие чертежи описаны некоторые предпочтительные воплощения сушилки и компрессорной установки в соответствии с изобретением, и некоторые предпочтительные пути осуществления способа осушки сжатого газа согласно изобретению, без намерения каким-либо образом ограничить изобретения.

Фиг. 1 - схематическое изображение сушилки в соответствии с изобретением, вид в перспективе.

Фиг. 2 - схематическое изображение компрессорной установки в соответствии с изобретением.

Фиг. 3 - схематическое изображение разбивки сушилки на зоны в соответствии с изобретением.

Фиг. 4-9 - варианты компрессорной установки, представленной на фиг. 2.

На фиг. 1 представлена сушилка 1 для сжатого газа как часть компрессорной установки в соответствии с изобретением. Сушилка 1 снабжена оболочкой в виде корпуса 2, содержащего зону 3 сушки, зону 4 охлаждения (по усмотрению), и зону 5 регенерации, которая в соответствии с характерной особенностью изобретения, содержит две подзоны 6 и 7, а именно, первую подзону 6 и вторую подзону 7 соответственно.

Вышеупомянутая первая подзона 6 предпочтительно присоединена к концу зоны 3 сушки, в то время как вторая подзона 7 присоединена к первой подзоне 6 и, в этом случае, но не обязательно, за ней размещена зона 4 охлаждения, которая, в свою очередь, соединена с началом зоны 3 сушки.

Следовательно, первая подзона 6 находится в начале зоны 5 регенерации, или, другими словами, на участке зоны 3 сушки, через который, при функционировании сушилки, влагосодержащий сушильный агент 8 входит в зону регенерации, в то время как вторая подзона 7 находится в конце зоны 5 регенерации, или, другими словами, на участке зоны регенерации, через который регенерированный сушильный агент 8 покидает зону 5 регенерации и поступает в зону 4 охлаждения.

Конец зоны 3 сушки здесь означает участок зоны 3 сушки, через который влагосодержащий сушильный агент 8 выходит из зоны 3 сушки при вращении барабана 9, в то время как начало зоны 3 сушки означает участок зоны 3 сушки, в который поступает свежий регенерированный сушильный агент 8.

В корпусе 2 установлен вращающийся барабан 8, в котором находится сушильный агент 8 или «осушитель», примерами которого являются силикагель, активный глинозем, активированный уголь или другой материал, который может сорбировать влагу из газового потока.

Сушилка снабжена, кроме того, средствами привода (на чертежах не показаны), например, в виде электродвигателя для вращения барабана 9 таким образом, чтобы сушильный агент 8 последовательно перемещался через зону 3 сушки, зону 5 регенерации и зону 4 охлаждения. Указанные средства привода могут быть полностью или частично окружены снаружи корпусом 2 или его частью. Средства привода могут проходить, например, через нижний фланец указанного корпуса 2. Указанные средства привода могут обеспечивать (или могут не обеспечивать) установление определенной частоты вращения 9 барабана или возможность изменения частоты вращения.

На фиг. 2 схематически показана компрессорная установка в соответствии с изобретением, которая, помимо упомянутой сушилки 1, содержит нагнетательный трубопровод 10, образующий соединение между выходом компрессора 11 и входом первой подзоны 6. Компрессор 11 также образует часть компрессорной установки.

Понятно, что может быть использован компрессор 11 различного типа, например винтовой компрессор или турбокомпрессор, которые могут быть многоступенчатой машиной или машиной иной конструкции.

В соответствии с предпочтительным аспектом изобретения нагнетательный трубопровод 10 не снабжен каким-либо ответвлением, и поэтому во время функционирования установки весь поток нагретого сжатого газа, выходящего из компрессора 11, направляется в зону 5 регенерации и, в частности, в первую подзону 6 зоны регенерации.

Помимо этого, газовые потоки, используемые для регенерации (и в данном примере также для охлаждения) транспортируются посредством соединительного трубопровода 13, который соединяет общий выход первой и второй подзон 6 и 7 зоны регенерации 5, и в этом случае также зоны 4 охлаждения, с первым входом зоны 3 сушки. В указанный соединительный трубопровод 13 встроены охладитель 15 и сепаратор конденсата, при этом сепаратор конденсата может быть выполнен заодно с охладителем 15 или иным образом.

На первом выходе зоны сушки находится точка 16 выпуска, через которую осушенный газ может быть отведен для дальнейшего использования, и имеется выпускной трубопровод 17, направляющий часть осушенного газа через используемый по усмотрению нагревательный элемент 18, который может быть установлен в упомянутом выпускном трубопроводе 17, после чего выпускной трубопровод 17 направляет эту часть выпускаемого газа через вторую подзону 7 зоны 5 регенерации. Использование нагревательного элемента 18 является для изобретения предпочтительным, но не обязательным решением.

В соответствии с определенным аспектом изобретения сушилка содержит средства для подачи второго регенерационного потока с первого выхода зоны 3 сушки во второй вход второй подзоны 7 зоны 5 регенерации, и эти средства представляют собой нагнетатель.

Функционирование компрессорной установки согласно фиг. 2 весьма простое и осуществляется следующим образом.

Направление движения потока показано на чертежах. Стрелкой А показано направление потока при прохождении через зону 3 сушки. Направление течения других потоков газа через зоны регенерации и охлаждения в показанном примере противоположны направлению потока А через зону 3 сушки, как показано стрелками В, D и Е. Стрелка С указывает направление вращения барабана 9, установленного в корпусе сушилки.

Нагретый, сжатый и подлежащий осушке газ, выходящий из компрессора 11, сначала проходит через сушильный агент в первой подзоне 6 зоны 5 регенерации ко второму выходу зоны 5 регенерации. При этом газ действует в качестве первого регенерационного потока, который абсорбирует влагу из сушильного агента 8, используя теплоту сжатия, содержащуюся в первом регенерационном потоке.

Теплота, содержащаяся в сжатом осушаемом газе, выходящем из компрессора 11, выделяется в процессе сжатия осушаемого газа в компрессоре 11. Другими словами, это есть так называемая «теплота сжатия».

В конце перемещения сушильного агента 8 через зону 5 регенерации, в соответствии с характерной особенностью изобретения этот сушильный агент 8 во второй подзоне 7 зоны 5 регенерации дополнительно осушается за счет приведения сушильного агента 8 в контакт со вторым регенерационным потоком, относительная влажность которого меньше, чем влажность первого регенерационного газового потока.

В этом случае второй регенерационный газовый поток состоит из газа, который отводят от потока осушенного газа, выходящего из зоны 3 сушки, и в данном примере, хотя и не обязательно, перед прохождением через второй вход второй подзоны 7 в зоне 5 регенерации, направляют через нагревательный элемент 18, который нагревает этот газ, для того чтобы уменьшить парциальное давление какого-либо количества воды, еще присутствующей в этом газе.

Ясно, что таким путем в процессе регенерации влагосодержание в сушильном агенте 8 может быть в значительной степени уменьшено, поскольку сушильный агент 8 во второй подзоне 7 зоны регенерации 5 становится дополнительно осушенным за счет использования нагретого сухого газа с очень низкой относительной влажностью.

Если барабан 9 продолжает вращаться, влага продолжает извлекаться из сушильного агента 8 до тех пор, пока сушильный агент 8 не достигнет зоны 3 сушки. В этом случае после охлаждения в зоне 4 охлаждения очищенный от абсорбированной влаги и регенерированный таким образом сушильный агент 8 может быть использован для осушки в зоне 3 сушки.

Газ, который поступает в соединительный трубопровод 13 через второй выход зоны 5 регенерации, охлаждается с помощью охладителя 15. Образованный в результате конденсат удаляется с помощью сепаратора конденсата (который может быть объединен с охладителем 15). Газ с насыщением влагой на 100% затем транспортируется через зону 3 сушки, где он осушается с помощью сушильного агента 8. Осушенный газ отводится в точке 16 выпуска газа в сеть потребителей, находящуюся ниже по ходу движения потока.

Описанным выше сушильный агент 8 поочередно направляется через зону 3 сушки и затем через зону 5 регенерации при непрерывном или прерывистом вращательном движении барабана.

Согласно изобретению возможно использование части осушенного газового потока для охлаждения нагретого регенерированного сушильного агента 8 в зоне 4 охлаждения, при его перемещении между зоной 5 регенерации и зоной 3 сушки, перед контактированием сушильного агента 8 с основным потоком в зоне 3 сушки.

Наличие целесообразной и эффективной зоны 4 охлаждения позволяет оптимизировать процесс осушки, поскольку нагретый сушильный агент 8 не способен адсорбировать влагу. Это создает возможность просачивания через сушилку 1 влажного газа, что предотвращается за счет использования такой зоны 4 охлаждения.

На фиг. 3 представлен пример схематического разделения сушилки 1 в соответствии с изобретением, и можно видеть различные секторы или зоны.

В частности, эта фигура показывает, каким образом зона 5 регенерации разделяется на две подзоны 6 и 7, при этом в данном случае зона 5 регенерации распространяется на вписанный угол, составляющий почти 90 градусов.

Первая подзона 6 в этом примере распространяется на угол 75 градусов, в то время как вторая подзона 7 в данном примере распространяется на угол в интервале от 5 до 30 градусов, и в данном случае на угол почти 15 градусов.

В этом примере зона сушки охватывает сектор в 255 градусов, в то же время остальная часть в 15 градусов, между второй подзоной 7 и зоной 3 сушки, образует зону 4 охлаждения в цилиндрическом корпусе 2 сушилки. Вышеуказанные углы приведены лишь как пример и никаким образом не ограничивают объем правовой защиты изобретения. Конечно, могут быть также использованы другие углы.

Фигуры показывают, в каком направлении предпочтительно происходит поворот различных зон при вращении барабана 9.

Наличие вышеупомянутых средств создания второго регенерационного потока не только увеличивает эксплуатационную надежность и эффективность сушилки, но также обеспечивает возможность поддержания величины давления на выходе зоны 3 сушки больше, чем на первом входе первой подзоны 6 зоны 5 регенерации, и поэтому наличие каких-либо утечек с влажной стороны (первый вход первой подзоны 6) к сухой стороне (первый выход зоны 3 сушки), и, таким образом, увлажнение осушенного газового потока минимизировано или даже исключено.

На фиг. 4 представлен вариант компрессорной установки, показанной на фиг. 2, в соответствии с которым нагнетатель 19 снабжен регулируемыми средствами 20 привода, например, в виде частотно-регулируемого электродвигателя. Эти средства 20 привода подключены к системе регулирования 21 (контроллеру), к которой подключены один или большее число датчиков 22 для определения разности давления между первым выходом зоны 3 сушки с одной стороны и первым входом первой подзоны 6 зоны 5 регенерации, с другой стороны, при этом система 21 регулирования снабжена алгоритмом, который позволяет изменять частоту вращения привода 20 исходя из измеренной разности давления.

В этом примере компрессор 11 также снабжен регулируемыми средствами 23 привода, которые в этом случае, но не обязательно, также соединены с системой 21 регулирования для управления этими средствами привода.

Если давление на первом входе первой подзоны 6 поддерживается ниже, чем давление на выходе зоны 3 сушки, это предотвращает возможность проникновения влажного газа в зону 3 сушки.

Обеспечивается также возможность прекращения работы нагнетателя 19 при остановке компрессора 11.

При использовании воплощения, представленного на фиг. 4, расход второго регенерационного потока можно регулировать так, чтобы он всегда сохранялся постоянным.

На фиг. 5 представлен другой вариант компрессорной установки, показанной на фиг. 2, согласно которому нагревательный элемент 18 в этом случае заменен и представляет собой промежуточный охладитель 24, размещенный между двумя ступенями 11а и 11b давления компрессора, причем непосредственно после ступени или иным образом. При необходимости часть нагревательного элемента 18 может быть встроена в выпускной трубопровод 17, например, в виде отдельного электрического нагревательного элемента 25.

В рассматриваемом примере между промежуточным охладителем 24 и второй ступенью 11b давления компрессора размещен сепаратор 26 конденсата.

Функционирование такого воплощения установки практически аналогично воплощению, иллюстрируемому на фиг. 2. Здесь нагнетатель 19 также будет обеспечивать гарантированный расход второго регенерационного потока, и, кроме того, предотвращаются нежелательные утечки газа от первого входа первой подзоны 6 зоны 5 регенерации к первому выходу зоны 3 сушки.

Наиболее важное дополнительное преимущество этого воплощения заключается в том, что к нагревательному элементу 25 необходимо подводить меньшее количество энергии, поскольку извлекается теплота сжатия, полученная после прохождения первой ступени 11а давления.

При необходимости между ступенями 11а и 11b давления может быть размещен небольшой дополнительный охладитель для того, чтобы всегда можно было обеспечить достаточное промежуточное охлаждение сжатого газа.

В примере, иллюстрируемом на фиг. 6, компрессор 11 и нагнетатель 19 снабжены единственным приводом, например, в виде одного электродвигателя 27, который приводит в действие рассматриваемый компрессор 11 и нагнетатель 19 посредством трансмиссии 28 (например, зубчатой передачи) или иного средства.

В данном примере, кроме того, исключена используемая по усмотрению зона охлаждения. Функционирование рассматриваемого воплощения такое же, как и рассмотренного выше воплощения. Преимущество воплощения заключается в том, что необходимо использовать только один привод, за счет чего могут быть сокращены затраты на производство, материально-техническое обеспечение и эксплуатацию, и может быть упрощено регулирование.

На фиг. 7 представлено другое воплощение компрессорной установки, в котором используется способ осушки сжатого газа, соответствующий настоящему изобретению, при этом в данном воплощении второй регенерационный поток выпускают во вторую подзону 7 зоны 5 регенерации из нагнетательного трубопровода ниже по потоку от компрессора 11, без предварительного принудительного перемещения через послеохладитель. В этом примере нагревательный элемент 30 установлен в ответвлении 29 нагнетательного трубопровода, предусмотренном в этой связи, для того чтобы обеспечить относительную влажность второго регенерационного потока больше относительной влажности первого регенерационного потока. Здесь отсутствует необходимость в создании обратного потока уже осушенного газа от выхода зоны 3 сушки, но в любом случае это может быть обеспечено.

В данном примере в соединительном трубопроводе 13 установлены средства 31 ограничения, которые предотвращают возможность прохождения газа из зоны 3 сушки в зону 5 регенерации через соединительный трубопровод 13. В одном предпочтительном воплощении вышеупомянутые средства 26 ограничения представляют собой обратный клапан, который смонтирован в этом соединительном трубопроводе 13.

Вообще говоря, функционирование такого варианта воплощения аналогично варианту воплощения, описанному выше.

В способе согласно настоящему изобретению газ, который прокачивают через вторую подзону 7, не обязательно выходит из самой сушилки, а может также поступать от внешнего источника осушенного газа. Внешний источник может использовать воздух или другие газы или их смесь, которые подвергаются действию различных средств и способов, предотвращающих достижение газом точки росы, включая методы «перепада давления» (колебание давления), «кратковременного вакуума» и/или снижения температуры (холодная осушка).

На фиг. 8 представлено еще одно воплощение компрессорной установки согласно изобретению, в котором вышеупомянутые средства 31 ограничения выполнены в виде регулируемого обратного клапана, который подключен к системе 21 регулирования. В этом примере не только первый выход из зоны 3 сушки и первый вход первой подзоны 6 снабжены датчиком 22, но такой датчик 22, кроме того, установлен на втором входе второй подзоны 7, например, в виде датчика давления, который также подключен к системе регулирования 21.

Благодаря использованию трех датчиков 22 может поддерживаться оптимальный баланс давления между различными зонами 3, 6 и 7 в сушилке за счет реагирования на показания датчиков, например, путем регулирования частоты оборотов нагнетателя 19. Таким путем могут быть предотвращены нежелательные взаимные потери с утечками газа между зонами 3, 6 и 7, или же могут быть допущены любые утечки в направлении, которое в минимальной степени влияет на эффективность работы сушилки.

На фиг. 9 представлен другой вариант компрессорной установки в соответствии с фиг. 5, в котором выпускной трубопровод 17 оборудован дополнительными средствами, например, в виде дополнительного нагнетателя 32 для нагнетания газового потока через этот выпускной трубопровод 17. Таким путем всегда может быть обеспечен поток в направлении второй подзоны 7, несмотря на перепад давления, который может иметь место в выпускном трубопроводе 17 благодаря промежуточному охладителю 24 и используемому по усмотрению нагревательному элементу 25.

В соответствии с изобретением указанными дополнительными средствами может быть также оборудован выпускной трубопровод 17 в таких воплощениях, в которых в этом выпускном трубопроводе 17 не обеспечивается рекуперация теплоты с помощью промежуточного охладителя 24.

Согласно характерным особенностям изобретения сушилка в соответствии с изобретением не содержит эжектора Вентури.

Настоящее изобретение никаким образом не ограничено воплощениями, описанными выше в качестве примера и иллюстрируемыми на чертежах, и сушилка и компрессорная установка в соответствии с изобретением и способ осушки сжатого газа согласно изобретению могут быть осуществлены во всех разновидностях форм и размеров и различными путями, без выхода за пределы объема изобретения.

Изобретение относится к сушилке сжатого газа, компрессорной установке, содержащей сушилку, и способу осушки газа. Сушилка содержит корпус с зоной сушки и зоной регенерации, содержащей первую и вторую подзоны, и барабан, установленный с возможностью вращения в корпусе, с находящимся в нем регенерируемым сушильным агентом, при этом зона сушки имеет первый вход для подачи подлежащего осушке нагретого сжатого газа и первый выход для отвода осушенного газа, первая подзона зоны регенерации имеет первый вход для первого регенерационного потока, вторая подзона зоны регенерации имеет второй вход для второго регенерационного потока и зона регенерации имеет второй выход для регенерационных потоков из первой и второй подзон. Сушилка также содержит соединительный трубопровод с встроенным в него охладителем и сепаратором конденсата, который соединяет второй выход зоны регенерации с первым входом зоны сушки, и выпускной трубопровод, первый конец которого соединен с первым выходом зоны сушки, а другой конец соединен со вторым входом второй подзоны. При этом сушилка сконфигурирована так, что весь поток осушаемого газа сначала направляется через зону регенерации перед прохождением через зону сушки, для чего имеется нагнетатель, встроенный в соединительный трубопровод для принудительного перемещения второго регенерационного потока из зоны сушки через выпускной трубопровод во вторую подзону. Изобретение обеспечивает высокоэффективную осушку газа, а также устранение возможности появления пиков точки росы при запуске системы. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Сушилка для сжатого газа, содержащая корпус (2) с зоной (3) сушки и зоной (5) регенерации; первый вход в зону (3) сушки для подачи подлежащего осушке нагретого сжатого газа и первый выход из зоны (3) сушки для отвода осушенного газа, при этом зона (5) регенерации содержит первую подзону (6) с первым входом для первого регенерационного потока и вторую подзону (7) со вторым входом для второго регенерационного потока, причем в зоне (5) регенерации имеется второй выход для регенерационных потоков из первой и второй подзон (6, 7); при этом сушилка также снабжена барабаном (9), установленным с возможностью вращения в корпусе (2), с находящимся в нем регенерируемым сушильным агентом (8) и приводом для вращения барабана (9) так, что сушильный агент (8) может последовательно перемещаться через зону (3) сушки и зону (5) регенерации, отличающаяся тем, что второй выход из зоны (5) регенерации соединен с первым входом зоны (3) сушки с помощью соединительного трубопровода (13) с встроенным в него охладителем (15) и сепаратором конденсата, при этом первый конец выпускного трубопровода (17) соединен с первым выходом зоны (3) сушки, а его другой конец соединен со вторым входом второй подзоны (7); при этом сушилка сконфигурирована так, что весь поток осушаемого газа сначала направляется через зону (5) регенерации перед прохождением через зону (3) сушки; при этом имеются средства для принудительного перемещения второго регенерационного потока из зоны (3) сушки через выпускной трубопровод (17) во вторую подзону (7), при этом указанные средства представляют собой нагнетатель (19), встроенный в соединительный трубопровод (13).

2. Сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что нагнетатель снабжен регулируемыми средствами привода (20), соединенными с системой (21) регулирования, к которой подключены один или несколько датчиков (22) для определения разности давлений между первым выходом из зоны (3) сушки и вторым выходом из зоны (5) регенерации, при этом система (21) регулирования снабжена алгоритмом, изменяющим частоту оборотов привода (20) исходя из разности давлений.

3. Сушилка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что она снабжена средствами (26) ограничения, которые предотвращают возможность выхода газа из зоны (3) сушки в зону (5) регенерации через соединительный трубопровод (13).

4. Сушилка по п. 3, отличающаяся тем, что средства (26) ограничения представляют собой обратный клапан, установленный в соединительном трубопроводе (13).

5. Сушилка по п. 3, отличающаяся тем, что средства (26) ограничения представляют собой регулируемый отсечной клапан.

6. Сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что в выпускном трубопроводе (17) установлен нагревательный элемент (18).

7. Сушилка по п. 6, отличающаяся тем, что нагревательный элемент (18) выполнен регулируемым.

8. Сушилка по п. 7, отличающаяся тем, что нагревательный элемент (18) снабжен датчиком температуры для измерения температуры в нагревательном элементе (18).

9. Сушилка по п. 8, отличающаяся тем, что датчик температуры подключен к блоку управления.

10. Сушилка по любому из пп. 2 или 9, отличающаяся тем, что блок управления входит в состав системы (21) регулирования.

11. Сушилка по любому из пп. 1, 2, 4-9, отличающаяся тем, что она не содержит эжектор Вентури.

12. Компрессорная установка, содержащая компрессор (11) с входным патрубком для подлежащего сжатию газа и нагнетательным трубопроводом (10) для сжатого газа, при этом нагнетательный трубопровод (10) соединен с первым входом первой подзоны (6) зоны (5) регенерации сушилки для подачи нагретого первого регенерационного потока в первую подзону (6), при этом сушилка содержит корпус (2) с образованными в нем зоной (5) регенерации и зоной (3) сушки; сушилка также содержит первый вход зоны (3) сушки и первый выход из зоны (3) сушки, вторую подзону (7) зоны (5) регенерации со вторым входом и вторым выходом зоны (5) регенерации; в корпусе (2) с возможностью вращения установлен барабан (9) с находящимся в нем регенерируемым сушильным агентом (8) и приводом для вращения барабана (9) так, что сушильный агент (8) последовательно перемещается через зону (3) сушки и зону (5) регенерации, отличающаяся тем, что второй выход из зоны (5) регенерации с помощью соединительного трубопровода (13) с встроенным в него охладителем (15) и сепаратором конденсата соединен с первым входом зоны (3) сушки; первый выход зоны (3) сушки соединен со вторым входом второй подзоны (7) посредством выпускного трубопровода (17) для подачи второго регенерационного потока; при этом компрессорная установка сконфигурирована так, что весь расход нагретого сжатого осушаемого газа, выходящего из компрессора (11), сначала направляется в зону (5) регенерации перед его направлением в зону (3) сушки; причем имеются средства для принудительного перемещения второго регенерационного потока из зоны (3) сушки через выпускной трубопровод (17) во вторую подзону (7), выполненные в виде нагнетателя (19), встроенного в соединительный трубопровод (13).

13. Компрессорная установка по п. 12, отличающаяся тем, что нагнетатель (19) снабжен регулируемым приводом (20).

14. Компрессорная установка по п. 13, отличающаяся тем, что компрессор (11) для подачи осушаемого газа снабжен регулируемым приводом (23); при этом компрессорная установка содержит общую систему (21) регулирования для обоих регулируемых приводов (20, 23).

15. Компрессорная установка по п. 14, отличающаяся тем, что система (21) регулирования снабжена алгоритмом, останавливающим нагнетатель (19) при остановке компрессора (11).

16. Компрессорная установка по п. 12, отличающаяся тем, что сушилка снабжена средствами (31) ограничения, предотвращающими возможность прохождения газа из зоны (3) сушки в зону (5) регенерации через соединительный трубопровод (13).

17. Компрессорная установка по п. 16, отличающаяся тем, что средства ограничения (31) представляют собой регулируемый отсечной клапан.

18. Компрессорная установка по п. 12, отличающаяся тем, что выпускной трубопровод не соединен с нагнетательным трубопроводом (10).

19. Способ осушки сжатого газа, включающий в себя этапы, на которых

перемещают весь поток нагретого сжатого газа, выходящего из компрессора (11), через первую подзону (6) зоны (5) регенерации сушилки, которая содержит корпус (2) с образованной в нем, помимо указанной зоны (5) регенерации, зоной (3) сушки и вращающийся барабан (9) с регенерируемым сушильным агентом (8), размещенный внутри корпуса и имеющий привод для своего вращения так, чтобы сушильный агент (8) перемещался последовательно через зону (3) сушки и зону (5) регенерации;

затем охлаждают поток газа после прохождения через зону (5) регенерации и отделяют конденсат от газового потока;

затем принудительно перемещают поток газа через зону (3) сушки для осушки газового потока в целях использования в других случаях последующего применения; и

принудительно перемещают второй регенерационньгй поток через вторую подзону (7) зоны (5) регенерации, в которой относительная влажность меньше влагосодержания первого регенерационного потока.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что второй регенерационный поток состоит из части осушенного газа, которую выпускают из первого выхода зоны (3) сушки и возвращают обратно на второй вход упомянутой второй подзоны (7) зоны (5) регенерации.

21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что выпускаемую часть осушенного газа перед направлением во вторую подзону (7) зоны (5) регенерации предварительно нагревают.

22. Способ по п. 19, отличающийся тем, что газовый поток, покидающий зону (5) регенерации через соединительный трубопровод (13), подвергают сжатию так, что давление на первом выходе зоны (3) сушки превышает давление на первом входе первой подзоны (6) зоны (5) регенерации.