CN103752145B - 气体冷凝脱水***及其冷凝脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体冷凝脱水***及其冷凝脱水方法，包括两个并行设置的第一、第二气体冷凝脱水器、压缩机和真空水泵；气体冷凝脱水器包括气体冷凝腔室、上下两组冷凝片、热交换金属管以及压力传感器，气体冷凝腔室前后两端分别连接气体输送管道，冷凝片内盘绕热交换金属管，上下两组冷凝片交错固定在气体冷凝腔室的上下壁，每个气体冷凝腔室配置一台压缩机，每台压缩机的制冷输出端与一气体冷凝脱水器中一组冷凝片的热交换金属管连接，每台压缩机的制热输出端与另一气体冷凝脱水器中一组冷凝片的热交换金属管连接。本发明的冷凝脱水器并行设置，共用压缩机和真空水泵，能够持续不间断对气体进行冷凝脱水，节约能源，提高设备运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体冷凝脱水***。
本发明还涉及尤其涉及一种用于气体输送管道的并行冷凝脱水***的冷凝脱水方法。
背景技术
工业排放气体解析、提纯利用受到普遍重视。许多排放的混合气体中含有水分，需做脱水处理。气体中的水分往往对气体的输送、化学反应等使用过程和结果产生不良的影响，甚至影响生产装置的安全生产，因此气体中的含水量指标常常作为气体纯度指标以外一项重要的指标被严格控制。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种利用冷凝原理使混合气体中的水蒸汽凝结在冷凝片上，然后加热成液体排出的两个冷凝脱水器并行设置的气体冷凝脱水***。
本发明还提供一种气体冷凝脱水***的冷凝脱水方法。
本发明采用的技术方案是：
一种气体冷凝脱水***，包括两个结构相同的并行设置的第一、第二气体冷凝脱水器、压缩机和真空水泵；所述气体冷凝脱水器包括气体冷凝腔室、上下两组冷凝片、热交换金属管以及位于气体冷凝腔室前后两端的压力传感器，所述气体冷凝腔室前后两端分别连接气体输送管道，所述冷凝片内盘绕热交换金属管，上下两组冷凝片交错固定在气体冷凝腔室的上下壁，每个气体冷凝腔室配置一台压缩机，每台压缩机的制冷输出端与一气体冷凝脱水器中一组冷凝片的热交换金属管连接，每台压缩机的制热输出端与另一气体冷凝脱水器中一组冷凝片的热交换金属管连接。
所述冷凝片的平面形状为优弓形，优弓形为弓形的弧大于半圆的弓形，其冷凝片圆弧边与气体冷凝腔室壁配合接触。
每个气体冷凝腔室底部具有导水槽，两导水槽之间连接有具有角阀的排出管，所述排出管连接真空水泵。
所述气体冷凝腔室为圆管形。
所述冷凝片的圆心与其直线边的垂直距离为其半径的1/2～1/4，优选为1/3；所述上下两组冷凝片的个数为8-12个，优选为10个；
相邻冷凝片之间的距离为冷凝片半径的1/3～1/5，优选为1/4。
气体冷凝脱水***的气体冷凝脱水方法；其步骤为：
A、打开第一气体冷凝脱水器两端的阀门，第二气体冷凝脱水器的两端阀门保持关闭，启动所述两台压缩机正向运转，通过热交换金属管向第一气体冷凝脱水器的冷凝片提供制冷；
B、第一气体冷凝脱水器冷凝片结霜达到一定厚度，通气性降低，使气体冷凝腔室前后两端的压力差达到5%时；关闭第一气体冷凝脱水器两端的阀门，打开第二气体冷凝脱水器两端的阀门；所述两台压缩机反向运转，通过热交换金属管向第一气体冷凝脱水器的冷凝片供热化霜，向第二体冷凝脱水器的冷凝片提供制冷；同时打开第一气体冷凝脱水器排出管的角阀，启动真空水泵抽出水分和残留气体；
C、第二气体冷凝脱水器冷凝片结霜达到一定厚度，通气性降低，使气体冷凝腔室前后两端的压力差达到5%时；关闭第二气体冷凝脱水器两端的阀门，打开第一气体冷凝脱水器两端的阀门；所述两台压缩机正向运转，通过热交换金属管向第二气体冷凝脱水器冷凝片供热化霜，向第一气体冷凝脱水器冷凝片提供制冷；同时打开第二气体冷凝脱水器排出管的角阀，启动真空水泵抽出水分和残留气体；
D、持续重复步骤B-C对输送的气体进行冷凝脱水。
本发明的有益效果：冷凝片的平面形状采用优弓形（弓形的弧大于半圆），其圆弧边与气体冷凝腔室壁配合接触（弓形的半径与气体冷凝腔室的半径相等），上下对称交错固定于腔室内，增大了冷凝片与气体的接触面积，保证了气体冷凝效果；
在同一输气管道上并行设置混合气体冷凝脱水器：分别为第一和第二气体冷凝脱水器，共用压缩机和一台真空水泵，交替运行，当对第一气体冷凝脱水器制冷时，压缩机所产生的热量供应第二气体冷凝脱水器的冷凝片化霜，同时真空水泵排水；当第二气体冷凝脱水器制冷时，压缩机所产生的热量供应第一气体冷凝脱水器的冷凝片化霜，同时真空水泵排水，节约能源，提高设备运行效率。
附图说明
图1为本发明气体冷凝脱水***的结构示意图。
图2为本发明气体冷凝腔室截面示意图。
图3为本发明气体冷凝片平面示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1、2、3所示，一种气体冷凝脱水***，包括两个结构相同的并行设置的第一、第二气体冷凝脱水器、压缩机3和真空水泵7；气体冷凝脱水器包括气体冷凝腔室1、上下两组冷凝片2、热交换金属管4以及位于气体冷凝腔室1前后两端的压力传感器9，气体冷凝腔室1前后两端分别连接气体输送管道11，冷凝片2内盘绕热交换金属管4，上下两组冷凝片2交错固定在气体冷凝腔室1的上下壁，每个气体冷凝腔室1配置一台压缩机3，每台压缩机3的制冷输出端与一气体冷凝脱水器中一组冷凝片2的热交换金属管4连接，每台压缩机3的制热输出端与另一气体冷凝脱水器中一组冷凝片2的热交换金属管4连接。
气体冷凝腔室1为圆管形，每个气体冷凝腔室1底部具有导水槽8，两导水槽之间连接有具有角阀6的排出管10，排出管10连接真空水泵7。每个气体冷凝腔室1底部具有导水槽8，使得腔室内的湿气聚集到导水槽8内，通过真空水泵7排水，节约能源。
如图3所示，冷凝片2的平面形状为优弓形，优弓形为弓形的弧大于半圆的弓形，其冷凝片2圆弧边与气体冷凝腔室1壁配合接触，增大了冷凝片与气体的接触面积，保证了气体冷凝效果。
其中，考虑含水气体与冷凝片的接触效率和气体通过效率，冷凝片2的圆心与其直线边的垂直距离为其半径的1/2～1/4，半径1/3时最佳，上下两组冷凝片的个数为8-12个，图中所示为10个，相邻冷凝片之间的距离为冷凝片半径的1/3～1/5，半径1/4时最佳。根据气体含水量以及每组冷凝片数量，冷凝片2的圆心与其直线边的垂直距离可相应调整，计算原则为含水量越大，则单片冷凝片面积乘以冷凝片个数的积应该越大；当冷凝片2圆心与其直线边的垂直距离为其半径的1/2仍不能充分满足脱水需要时，应增加冷凝片数量；当冷凝片数量确定，冷凝能力超出需要时，可适当减小冷凝片圆心与其直线边的垂直距离，以减小压缩机负载，但最小距离为1/4，以确保含水气体与冷凝片2充分接触；为节能考虑，冷凝片2单片面积和冷凝片2数量不宜超出实际需要过多。
一种气体冷凝脱水***的气体冷凝脱水方法，其步骤为：
A、打开第一气体冷凝脱水器两端气体输送管道11的阀门5，第二气体冷凝脱水器两端气体输送管道11的阀门5保持关闭，启动所述两台压缩机3正向运转，通过热交换金属管4向第一气体冷凝脱水器的冷凝片2提供制冷；
B、第一气体冷凝脱水器冷凝片2结霜达到一定厚度，通气性降低，使气体冷凝腔室1前后两端的压力差达到5%时，关闭第一气体冷凝脱水器两端的阀门5，打开第二气体冷凝脱水器两端的阀门5；两台压缩机3反向运转，通过热交换金属管4向第一气体冷凝脱水器的冷凝片2供热化霜，向第二体冷凝脱水器的冷凝片2提供制冷，同时打开第一气体冷凝脱水器排出管10的角阀6，启动真空水泵7抽出水分和残留气体；
C、第二气体冷凝脱水器冷凝片2结霜达到一定厚度，通气性降低，使气体冷凝腔室1前后两端的压力差达到5%时，关闭第二气体冷凝脱水器两端气体输送管道11的阀门5，打开第一气体冷凝脱水器两端气体输送管道11的阀门5，两台压缩机3正向运转，通过热交换金属管4向第二气体冷凝脱水器冷凝片2供热化霜，向第一气体冷凝脱水器冷凝片2提供制冷，同时打开第二气体冷凝脱水器排出管10的角阀6，启动真空水泵7抽出水分和残留气体；
D、持续重复步骤B、C对输送的气体进行冷凝脱水。
在气体输送管道11上适当部位设置脱水冷凝***，其两个气体冷凝腔室1两端连接气体输送管道11，以阀门5截止，并行连接气体输送管道11。
见图1，用于热交换的金属管可以为钢管、铜或铜合金管、铝或铝合金管，如邦迪管盘等，热交换金属管4与压缩机3相连通，由压缩机3调节温度。
在同一输气管道上并行设置混合气体冷凝脱水器：分别为第一和第二气体冷凝脱水器，共用压缩机3和一台真空水泵7，交替运行，当对第一气体冷凝脱水器制冷时，压缩机3所产生的热量供应第二气体冷凝脱水器的冷凝片2化霜，同时真空水泵7排水；当第二气体冷凝脱水器制冷时，压缩机3所产生的热量供应第一气体冷凝脱水器的冷凝片2化霜，同时真空水泵7排水，节约能源，提高设备运行效率。
Claims (8)
1.一种气体冷凝脱水***，包括两个结构相同的并行设置的第一、第二气体冷凝脱水器、压缩机（3）和真空水泵（7）；所述气体冷凝脱水器包括气体冷凝腔室（1）、上下两组冷凝片（2）、热交换金属管（4）以及位于气体冷凝腔室（1）前后两端的压力传感器（9），所述气体冷凝腔室（1）前后两端分别连接气体输送管道，所述冷凝片（2）内盘绕热交换金属管（4），上下两组冷凝片（2）交错固定在气体冷凝腔室（1）的上下壁，每个气体冷凝腔室（1）配置一台压缩机（3），每台压缩机（3）的制冷输出端与一气体冷凝脱水器中一组冷凝片（2）的热交换金属管（4）连接，每台压缩机（3）的制热输出端与另一气体冷凝脱水器中一组冷凝片（2）的热交换金属管（4）连接。
2.如权利要求1所述的一种气体冷凝脱水***，其特征在于，所述冷凝片（2）的平面形状为优弓形，优弓形为弓形的弧大于半圆的弓形，其冷凝片（2）圆弧边与气体冷凝腔室（1）壁配合接触。
3.如权利要求1或2所述的一种气体冷凝脱水***，其特征在于，每个气体冷凝腔室（1）底部具有导水槽（8），两导水槽之间连接有具有角阀（6）的排出管（10），所述排出管（10）连接真空水泵（7）。
4.如权利要求3所述的一种气体冷凝脱水***，其特征在于，所述气体冷凝腔室（1）为圆管形。
5.如权利要求1所述的一种气体冷凝脱水***，其特征在于，所述冷凝片的圆心与其直线边的垂直距离为其半径的1/2～1/4。
6.如权利要求1所述的一种气体冷凝脱水***，其特征在于，所述上下两组冷凝片的个数为8-12个。
7.如权利要求1所述的一种气体冷凝脱水***，其特征在于，相邻冷凝片之间的距离为冷凝片半径的1/3～1/5。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的气体冷凝脱水***的气体冷凝脱水方法，其步骤为：
A、打开第一气体冷凝脱水器两端气体输送管道的阀门（5），第二气体冷凝脱水器两端气体输送管道的阀门（5）保持关闭，启动所述两台压缩机（3）正向运转，通过热交换金属管（4）向第一气体冷凝脱水器的冷凝片（2）提供制冷；
B、第一气体冷凝脱水器冷凝片（2）结霜达到一定厚度，通气性降低，使气体冷凝腔室（1）前后两端的压力差达到5%时，关闭第一气体冷凝脱水器两端的阀门（5），打开第二气体冷凝脱水器两端的阀门（5）；两台压缩机（3）反向运转，通过热交换金属管（4）向第一气体冷凝脱水器的冷凝片（2）供热化霜，向第二体冷凝脱水器的冷凝片（2）提供制冷，同时打开第一气体冷凝脱水器排出管（10）的角阀（6），启动真空水泵（7）抽出水分和残留气体；
C、第二气体冷凝脱水器冷凝片（2）结霜达到一定厚度，通气性降低，使气体冷凝腔室（1）前后两端的压力差达到5%时，关闭第二气体冷凝脱水器两端气体输送管道的阀门（5），打开第一气体冷凝脱水器两端气体输送管道的阀门（5），两台压缩机（3）正向运转，通过热交换金属管（4）向第二气体冷凝脱水器冷凝片（2）供热化霜，向第一气体冷凝脱水器冷凝片（2）提供制冷，同时打开第二气体冷凝脱水器排出管（10）的角阀（6），启动真空水泵（7）抽出水分和残留气体；
D、持续重复步骤B、C对输送的气体进行冷凝脱水。
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