RU2239753C1 - Plant for compressed air pre-conditioning - Google Patents

Abstract

FIELD: air treatment equipment for different industries, particularly for moisture droplets removal from compressed air with the use of cold.

SUBSTANCE: plant has modular driers arranged in row an connected one to another by overflow distribution chambers having air inlet and air outlet connection pipes. Arranged in each drier are feeding, collecting and distributing dehumidifying manifolds secured one to another by heat-exchangers of tube-in-tube type linked with feeding manifold. Ends of inner and outer heat exchanger pipes are inserted in distribution manifold. Dehumidifying manifolds are made as horizontal pipelines arranged so that lower pipelines are formed as single-chamber distribution manifolds. Heat exchangers are arranged in staggered rows in vertical direction.

EFFECT: simplified structure, reduced operational and maintenance costs.

3 dwg

Description

Изобретение относится к системам обработки сжатого воздуха посредством его осушки от капельной влаги с использованием холода окружающей среды и может быть применено в различных отраслях промышленности, где в качестве источника энергии или рабочего агента используется сжатый воздух.The invention relates to systems for treating compressed air by drying it from drip moisture using the cold environment and can be applied in various industries where compressed air is used as an energy source or working agent.

Известен ряд устройств для осушки сжатого воздуха, разработанных в целях интенсификации процесса осушки. Все устройства содержат входной, выходной и дополнительный коллекторы-влагоотделители с системой трубопроводов, связывающих коллекторы таким образом, что внутри трубопроводов, подсоединенных к входному коллектору, расположены трубопроводы выходного коллектора, введенные в дополнительный коллектор (см. авт. свид. СССР №694741, кл. F 24 F 3/14, 1979; авт. свид. СССР №885725, кл. F 24 F 3/14, 1981; авт. свид. СССР №901745, кл. F 24 F 3/14, 1982; авт. свид. СССР №943486, кл. Р 24 F 3/14, 1982).A number of known devices for drying compressed air, designed to intensify the drying process. All devices contain an inlet, outlet and additional collector-dehumidifiers with a piping system connecting the collectors in such a way that inside the pipelines connected to the inlet manifold there are pipelines of the outlet manifold introduced into the additional collector (see ed. Certificate of the USSR No. 694741, class F 24 F 3/14, 1979; ed. Certificate of the USSR No. 885725, class F 24 F 3/14, 1981; ed. Certificate of the USSR No. 901745, class F 24 F 3/14, 1982; ed. St. USSR No. 943486, CL P 24 F 3/14, 1982).

Наиболее близким устройством к заявляемому изобретению является установка для подготовки сжатого воздуха (см. патент РФ №2135900, кл. F 24 F 3/14, 1999), скомпонованная из отдельных модульных осушителей, смонтированных на общем основании. Модульные осушители объединены в батарею распредкамерами перетока с патрубками подачи и отвода воздуха и конденсатосборником. Каждый модульный осушитель включает подающий коллектор-влагоотделитель, собирающий коллектор-влагоотделитель и разделительный коллектор-влагоотделитель с системой трубопроводов (теплообменных элементов типа "труба в трубе"), посредством которой все коллекторы модуля связаны между собой. Трубопроводы подсоединены к подающему коллектору и введены концами наружных и внутренних труб соответственно во влажный и сухой отсеки разделительного коллектора. Сухой отсек связан внутренними трубами с собирающим коллектором. В каждом модуле все коллекторы колонного типа, их корпуса взаимно пересекаются с образованием внутренних камер. При пересечении корпусов подающего и собирающего коллекторов образованы камеры входа и выхода потока влажного и осушенного воздуха. Разделительный коллектор имеет многокорпусное исполнение, обусловленное функциональностью его отсеков. Корпуса колонн влажного и сухого отсеков аналогично объединены при пересечении с образованием камер ступенчатого осушения в каждом отсеке. В камерах влажного отсека установлены вертикальные радиаторы, а внутренние трубы размещены так, что их концы, выполненные с секторными вырезами, разнесены в шахматном порядке отсека. Внутри сухого отсека размещен отводной канал Г-образной формы, через который влажный отсек сообщен с сухим отсеком.The closest device to the claimed invention is the installation for the preparation of compressed air (see RF patent No. 2135900, class F 24 F 3/14, 1999), composed of separate modular dehumidifiers mounted on a common basis. Modular dehumidifiers are combined into a battery by distribution flow chambers with air supply and exhaust pipes and a condensate collector. Each modular dehumidifier includes a feed collector-moisture separator, a collector collector-moisture separator and a separation collector-moisture separator with a piping system (pipe-in-pipe heat exchange elements), through which all module collectors are interconnected. Pipelines are connected to the supply manifold and inserted into the wet and dry compartments of the separation manifold by the ends of the outer and inner pipes. The dry compartment is connected by internal pipes to the collecting manifold. In each module, all column-type collectors, their bodies intersect each other with the formation of internal chambers. At the intersection of the bodies of the supply and collecting manifolds, inlet and outlet chambers of the flow of moist and dried air are formed. The separation manifold has a multi-housing design, due to the functionality of its compartments. Cases of columns of wet and dry compartments are likewise combined at the intersection with the formation of stepwise drainage chambers in each compartment. Vertical chillers are installed in the chambers of the wet compartment, and the inner pipes are placed so that their ends, made with sector cutouts, are staggered apart from the compartment. Inside the dry compartment there is an L-shaped outlet channel through which the wet compartment communicates with the dry compartment.

В процессе работы данной установки в межтрубном пространстве скапливаются механические включения в виде ржавчины, образующейся на внутренней поверхности наружных труб за счет влажности проходящего воздуха. Пропускная способность осушителей нарушается. Для восстановления последней необходимо произвести очистку межтрубного пространства теплообменных элементов. Конструктивное исполнение модульных осушителей известной установки при производстве такого рода работ предполагает отключение осушителя, извлечение внутренних труб и непосредственно очистку внутренней поверхности наружных труб. Однако без использования специальных механических приспособлений очистить внутреннее пространство горизонтально расположенных труб небольшого диаметра довольно затруднительно. Конструкция установки, принятой за прототип, кроме того, усложнена многокорпусным исполнением разделительного коллектора, имеющим двухкамерный влажный отсек и связанный с ним сухой отсек.During the operation of this installation, mechanical inclusions accumulate in the annular space in the form of rust, which forms on the inner surface of the outer pipes due to the humidity of the passing air. The capacity of the dehumidifiers is impaired. To restore the latter, it is necessary to clean the annular space of the heat exchange elements. The design of the modular dehumidifiers of the known installation during this kind of work involves shutting off the dehumidifier, removing the inner pipes and directly cleaning the inner surface of the outer pipes. However, without the use of special mechanical devices, it is rather difficult to clean the interior of horizontally located pipes of small diameter. The design of the installation adopted for the prototype, in addition, is complicated by the multi-case design of the separation manifold, having a two-chamber wet compartment and an associated dry compartment.

Технический результат - упрощение конструкции и снижение эксплуатационных затрат при обслуживании и ремонте.The technical result is to simplify the design and reduce operating costs for maintenance and repair.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для подготовки сжатого воздуха, содержащей объединенные в батарею распредкамерами перетока и патрубками подвода, отвода воздуха модульные осушители, в каждом из которых установлены подающий, собирающий и разделительный коллекторы-влагоотделители, связанные системой теплообменных элементов типа "труба в трубе", подсоединенных к подающему коллектору и введенных концами наружных и внутренних труб в разделительный коллектор, согласно изобретению коллекторы-влагоотделители выполнены в виде горизонтально расположенных трубопроводов, нижние из которых - разделительные коллекторы однокамерного исполнения, при этом системы теплообменных элементов размещены вертикально и в шахматном порядке относительно друг друга.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation for the preparation of compressed air, comprising modular dehumidifiers combined into a battery with distribution flow chambers and supply pipes, air exhaust pipes, each of which has a supply, collector and separation collector-moisture separator connected by a system of heat exchange elements of the type " pipe in pipe "connected to the supply manifold and inserted by the ends of the outer and inner pipes into the separation manifold, according to the invention, moisture collectors the separators are made in the form of horizontally arranged pipelines, the lower of which are dividing collectors of a single-chamber design, while the systems of heat exchange elements are arranged vertically and staggered relative to each other.

При вертикальном расположении теплообменных элементов грязь и ржавчина, забивающие в процессе эксплуатации внутреннее пространство труб, в силу гравитационных свойств опускаются вниз вместе с конденсатом в разделительные коллекторы и через распредкамеры выводятся в конденсатосборники. Для очистки внутренней поверхности наружных труб теплообменных элементов извлекать внутренние трубы нет необходимости, при ремонте достаточно осуществить промывку труб. Для удаления из труб механических загрязнений возможно также применение электроискрового разряда или вибраторов. Вертикальное расположение труб теплообменных элементов в осушителях позволяет по соображениям компактности применить шахматный порядок их размещения для соседних осушителей. За счет этого на той же площади, что и в известной установке, принятой за прототип, можно разместить больше модульных осушителей и тем самым повысить производительность установки в целом. Несмотря на то, что шахматное расположение труб позволяет решить вопрос компактного размещения модулей-осушителей, доступ к внутренним трубам конструктивно предусмотрен через собирающие коллекторы-влагоотделители. Предлагаемая к защите конструкция установки для подготовки сжатого воздуха по сравнению с прототипом значительно упрощена. Отсутствие камер, отсеков, радиаторов и каналов не влияет на эффективность работы заявляемой установки, работающей как гравитационный сепаратор. Упрощение конструктивного исполнения обеспечивает упрощение обслуживания, а следовательно, и снижение эксплуатационных затрат при ремонте установки.With a vertical arrangement of heat exchange elements, dirt and rust, clogging the internal space of the pipes during operation, due to gravitational properties, are lowered together with the condensate into the separation manifolds and are discharged through the distribution chambers to the condensate collectors. To clean the inner surface of the outer pipes of the heat exchange elements, it is not necessary to remove the inner pipes; it is enough to flush the pipes during repairs. To remove mechanical impurities from the pipes, it is also possible to use an electric spark discharge or vibrators. The vertical arrangement of the tubes of the heat-exchange elements in the dehumidifiers allows, for reasons of compactness, the staggered order of their placement for adjacent dehumidifiers. Due to this, in the same area as in the known installation adopted for the prototype, you can place more modular dehumidifiers and thereby increase the productivity of the installation as a whole. Despite the fact that the staggered arrangement of pipes allows solving the issue of compact placement of modules-dehumidifiers, access to internal pipes is structurally provided through collecting collectors-dehumidifiers. The design of the installation for preparing compressed air proposed for protection is significantly simplified in comparison with the prototype. The absence of chambers, compartments, radiators and channels does not affect the efficiency of the inventive installation, operating as a gravitational separator. Simplification of the design provides simplification of maintenance, and consequently, lower operating costs during the repair of the installation.

Изобретение представлено чертежами. На фиг.1 изображен общий вид установки; фиг.2 - вид сверху; фиг.3 - вид сбоку.The invention is presented by drawings. Figure 1 shows a General view of the installation; figure 2 is a top view; figure 3 is a side view.

Установка для подготовки сжатого воздуха состоит из модульных осушителей 1, смонтированных на едином основании 2. Модульные осушители 1 объединены в батарею распредкамерами перетока 3, 4 с патрубками подачи и отвода воздуха и конденсатосборником 5. Каждый осушительный модуль 1 включает подающий коллектор-влагоотделитель 6, собирающий коллектор-влагоотделитель 7 и разделительный коллектор-влагоотделитель 8, которые связаны между собой системой теплообменных элементов 9 типа "труба в трубе". Коллекторы-влагоотделители 6, 7, 8 выполнены в виде горизонтально расположенных трубопроводов, нижний из которых разделительный коллектор 8, а верхний - собирающий коллектор 7. Теплообменные элементы 9, подсоединенные к подающему коллектору 6, расположены вертикально и введены концами наружных и внутренних труб 10, 11 соответственно в разделительный коллектор 8, который связан внутренними трубами 11 с собирающим коллектором 7. Функционально внутренняя полость коллекторов 6 и 7 соответствует камерам входа и выхода потока влажного и осушенного воздуха. Введенные в разделительный коллектор 8 концы наружных труб 10 выполнены со скосом, как и концы внутренних труб 11. Модульные осушители 1 смонтированы на основании 2 так, что их системы теплообменных элементов 9 расположены относительно друг друга в шахматном порядке. Для очистки труб 10 собирающие коллекторы 7 осушителей 1 снабжены отверстиями, в которых установлены заглушки 12. Установка оснащена кожухом 13, защищающим теплообменные элементы 9. В проеме защитного кожуха 13 для охлаждения сжатого воздуха установлен вентилятор 14, обеспечивающий обдув поверхностей наружных труб 10.Installation for the preparation of compressed air consists of modular dehumidifiers 1 mounted on a single base 2. Modular dehumidifiers 1 are combined into a battery by distribution flow chambers 3, 4 with air supply and exhaust pipes and a condensate collector 5. Each dehumidification module 1 includes a supply collector-moisture separator 6, collecting a collector-moisture separator 7 and a separation collector-moisture separator 8, which are interconnected by a system of heat exchange elements 9 of the type "pipe in pipe". The collectors-dehumidifiers 6, 7, 8 are made in the form of horizontally arranged pipelines, the lower of which is a separation manifold 8, and the upper one is a collecting manifold 7. The heat exchange elements 9 connected to the supply manifold 6 are arranged vertically and introduced by the ends of the outer and inner pipes 10, 11, respectively, into a separation manifold 8, which is connected by internal pipes 11 to a collecting manifold 7. Functionally, the internal cavity of the collectors 6 and 7 corresponds to the inlet and outlet chambers of the wet and dried stream zduha. The ends of the outer tubes 10 introduced into the separation manifold 8 are beveled, as are the ends of the inner tubes 11. The modular dehumidifiers 1 are mounted on the base 2 so that their systems of heat exchange elements 9 are staggered relative to each other. For cleaning the pipes 10, the collecting manifolds 7 of the desiccants 1 are provided with holes in which plugs 12 are installed. The installation is equipped with a casing 13 protecting the heat exchange elements 9. A fan 14 is installed in the opening of the protective casing 13 for cooling the compressed air, which blows the surfaces of the outer pipes 10.

Установка работает следующим образом. Сжатый воздух подается от компрессорной станции через распредкамеры перетока 3 в подающие коллекторы 6 осушителей 1. Далее по межтрубному пространству теплообменных элементов 9 поступает в разделительные коллекторы 8. При этом за счет обдува вентилятором 14 наружных труб 10 и теплообмена из-за разницы температур осушенного воздуха, проходящего по внутренним трубам 11, и находящегося в трубах 10 сжатого влажного воздуха происходит охлаждение последнего. В трубах 10 в результате охлаждения влажного воздуха происходит капельное выделение влаги, которая стекает в разделительные коллекторы-влагоотделители 8 и накапливается в конденсатосборнике 5, откуда автоматически удаляется через трубопровод (не показан) для отвода конденсата в дренаж. Осушенный в процессе гравитационной сепарации воздух из коллекторов 8 поднимается по трубам 11 вверх в собирающие коллекторы 7 и через патрубки отвода воздуха по трубопроводам распредкамер 4 подается потребителю.Installation works as follows. Compressed air is supplied from the compressor station through the distribution chamber 3 of the overflow to the supply manifolds 6 of the dehumidifiers 1. Then, through the annular space of the heat exchange elements 9, it enters the separation manifolds 8. Moreover, due to the blowing by the fan 14 of the outer pipes 10 and heat exchange due to the temperature difference between the dried air, passing through the inner pipes 11, and located in the pipes 10 of compressed moist air, the latter is cooled. In the pipes 10, as a result of the cooling of moist air, drip moisture is released, which flows into the separation collectors-moisture separators 8 and accumulates in the condensate collector 5, from where it is automatically removed through a pipeline (not shown) to drain the condensate into the drain. Dried in the process of gravitational separation of air from the collectors 8 rises through the pipes 11 up into the collecting manifolds 7 and through the pipes for air exhaust through the pipelines of the distribution cameras 4 is supplied to the consumer.

Claims (1)

Установка для подготовки сжатого воздуха, содержащая объединенные в батарею распредкамерами перетока с патрубками подвода, отвода воздуха модульные осушители, в каждом из которых установлены подающий, собирающий и разделительный коллекторы-влагоотделители, связанные системой теплообменных элементов типа “труба в трубе”, подсоединенных к подающему коллектору и введенных концами наружных и внутренних труб в разделительный коллектор, отличающаяся тем, что коллекторы-влагоотделители выполнены в виде горизонтально расположенных трубопроводов, нижние из которых - разделительные коллекторы однокамерного исполнения, при этом системы теплообменных элементов размещены вертикально и в шахматном порядке относительно друг друга.Installation for preparing compressed air containing modular dehumidifiers combined into a battery with flow distribution chambers with inlet and exhaust pipes, each of which has a supply, collector and separation collector-moisture separator connected by a pipe-in-pipe heat exchange system connected to a feed collector and introduced by the ends of the outer and inner pipes into a separation manifold, characterized in that the collector-moisture separators are made in the form of horizontally arranged pipes wires, the bottom of which - the separation-chamber manifolds execution, the system heat exchanger elements are arranged vertically staggered with respect to each other.

Images