氣體冷凝脫水系統(tǒng)及其冷凝脫水方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)及其冷凝脫水方法，包括兩個并行設(shè)置的第一、第二氣體冷凝脫水器、壓縮機(jī)和真空水泵；氣體冷凝脫水器包括氣體冷凝腔室、上下兩組冷凝片、熱交換金屬管以及壓力傳感器，氣體冷凝腔室前后兩端分別連接氣體輸送管道，冷凝片內(nèi)盤繞熱交換金屬管，上下兩組冷凝片交錯固定在氣體冷凝腔室的上下壁，每個氣體冷凝腔室配置一臺壓縮機(jī)，每臺壓縮機(jī)的制冷輸出端與一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片的熱交換金屬管連接，每臺壓縮機(jī)的制熱輸出端與另一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片的熱交換金屬管連接。本發(fā)明的冷凝脫水器并行設(shè)置，共用壓縮機(jī)和真空水泵，能夠持續(xù)不間斷對氣體進(jìn)行冷凝脫水，節(jié)約能源，提高設(shè)備運(yùn)行效率。
【專利說明】 氣體冷凝脫水系統(tǒng)及其冷凝脫水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)。
[0002]本發(fā)明還涉及尤其涉及一種用于氣體輸送管道的并行冷凝脫水系統(tǒng)的冷凝脫水方法。
【背景技術(shù)】
[0003]工業(yè)排放氣體解析、提純利用受到普遍重視。許多排放的混合氣體中含有水分，需做脫水處理。氣體中的水分往往對氣體的輸送、化學(xué)反應(yīng)等使用過程和結(jié)果產(chǎn)生不良的影響，甚至影響生產(chǎn)裝置的安全生產(chǎn)，因此氣體中的含水量指標(biāo)常常作為氣體純度指標(biāo)以外一項重要的指標(biāo)被嚴(yán)格控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種利用冷凝原理使混合氣體中的水蒸汽凝結(jié)在冷凝片上，然后加熱成液體排出的兩個冷凝脫水器并行設(shè)置的氣體冷凝脫水系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明還提供一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)的冷凝脫水方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，包括兩個結(jié)構(gòu)相同的并行設(shè)置的第一、第二氣體冷凝脫水器、壓縮機(jī)和真空水泵；所述氣體冷凝脫水器包括氣體冷凝腔室、上下兩組冷凝片、熱交換金屬管以及位于氣體冷凝腔室前后兩端的壓力傳感器，所述氣體冷凝腔室前后兩端分別連接氣體輸送管道，所述冷凝片內(nèi)盤繞熱交換金屬管，上下兩組冷凝片交錯固定在氣體冷凝腔室的上下壁，每個氣體冷凝腔室配置一臺壓縮機(jī)，每臺壓縮機(jī)的制冷輸出端與一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片的熱交換金屬管連接，每臺壓縮機(jī)的制熱輸出端與另一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片的熱交換金屬管連接。
[0007]所述冷凝片的平面形狀為優(yōu)弓形，優(yōu)弓形為弓形的弧大于半圓的弓形，其冷凝片圓弧邊與氣體冷凝腔室壁配合接觸。
[0008]每個氣體冷凝腔室底部具有導(dǎo)水槽，兩導(dǎo)水槽之間連接有具有角閥的排出管，所述排出管連接真空水泵。
[0009]所述氣體冷凝腔室為圓管形。
[0010]所述冷凝片的圓心與其直線邊的垂直距離為其半徑的1/2?1/4，優(yōu)選為1/3 ;所述上下兩組冷凝片的個數(shù)為8-12個，優(yōu)選為10個；
相鄰冷凝片之間的距離為冷凝片半徑的1/3?1/5，優(yōu)選為1/4。
[0011]氣體冷凝脫水系統(tǒng)的氣體冷凝脫水方法；其步驟為:
A、打開第一氣體冷凝脫水器兩端的閥門，第二氣體冷凝脫水器的兩端閥門保持關(guān)閉，啟動所述兩臺壓縮機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管向第一氣體冷凝脫水器的冷凝片提供制冷;
B、第一氣體冷凝脫水器冷凝片結(jié)霜達(dá)到一定厚度，通氣性降低，使氣體冷凝腔室前后兩端的壓力差達(dá)到5%時；關(guān)閉第一氣體冷凝脫水器兩端的閥門，打開第二氣體冷凝脫水器兩端的閥門；所述兩臺壓縮機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管向第一氣體冷凝脫水器的冷凝片供熱化霜，向第二體冷凝脫水器的冷凝片提供制冷；同時打開第一氣體冷凝脫水器排出管的角閥，啟動真空水泵抽出水分和殘留氣體；
C、第二氣體冷凝脫水器冷凝片結(jié)霜達(dá)到一定厚度，通氣性降低，使氣體冷凝腔室前后兩端的壓力差達(dá)到5%時；關(guān)閉第二氣體冷凝脫水器兩端的閥門，打開第一氣體冷凝脫水器兩端的閥門；所述兩臺壓縮機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管向第二氣體冷凝脫水器冷凝片供熱化霜，向第一氣體冷凝脫水器冷凝片提供制冷；同時打開第二氣體冷凝脫水器排出管的角閥，啟動真空水泵抽出水分和殘留氣體；
D、持續(xù)重復(fù)步驟B-C對輸送的氣體進(jìn)行冷凝脫水。
[0012]本發(fā)明的有益效果:冷凝片的平面形狀采用優(yōu)弓形(弓形的弧大于半圓)，其圓弧邊與氣體冷凝腔室壁配合接觸(弓形的半徑與氣體冷凝腔室的半徑相等)，上下對稱交錯固定于腔室內(nèi)，增大了冷凝片與氣體的接觸面積，保證了氣體冷凝效果；
在同一輸氣管道上并行設(shè)置混合氣體冷凝脫水器:分別為第一和第二氣體冷凝脫水器，共用壓縮機(jī)和一臺真空水泵，交替運(yùn)行，當(dāng)對第一氣體冷凝脫水器制冷時，壓縮機(jī)所產(chǎn)生的熱量供應(yīng)第二氣體冷凝脫水器的冷凝片化霜，同時真空水泵排水；當(dāng)?shù)诙怏w冷凝脫水器制冷時，壓縮機(jī)所產(chǎn)生的熱量供應(yīng)第一氣體冷凝脫水器的冷凝片化霜，同時真空水泵排水，節(jié)約能源，提高設(shè)備運(yùn)行效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明氣體冷凝脫水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明氣體冷凝腔室截面示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明氣體冷凝片平面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。
[0017]如圖1、2、3所示，一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，包括兩個結(jié)構(gòu)相同的并行設(shè)置的第一、第二氣體冷凝脫水器、壓縮機(jī)3和真空水泵7 ;氣體冷凝脫水器包括氣體冷凝腔室1、上下兩組冷凝片2、熱交換金屬管4以及位于氣體冷凝腔室I前后兩端的壓力傳感器9，氣體冷凝腔室I前后兩端分別連接氣體輸送管道11，冷凝片2內(nèi)盤繞熱交換金屬管4，上下兩組冷凝片2交錯固定在氣體冷凝腔室I的上下壁，每個氣體冷凝腔室I配置一臺壓縮機(jī)3，每臺壓縮機(jī)3的制冷輸出端與一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片2的熱交換金屬管4連接，每臺壓縮機(jī)3的制熱輸出端與另一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片2的熱交換金屬管4連接。
[0018]氣體冷凝腔室I為圓管形，每個氣體冷凝腔室I底部具有導(dǎo)水槽8，兩導(dǎo)水槽之間連接有具有角閥6的排出管10，排出管10連接真空水泵7。每個氣體冷凝腔室I底部具有導(dǎo)水槽8，使得腔室內(nèi)的濕氣聚集到導(dǎo)水槽8內(nèi)，通過真空水泵7排水，節(jié)約能源。
[0019]如圖3所示，冷凝片2的平面形狀為優(yōu)弓形，優(yōu)弓形為弓形的弧大于半圓的弓形，其冷凝片2圓弧邊與氣體冷凝腔室I壁配合接觸，增大了冷凝片與氣體的接觸面積，保證了氣體冷凝效果。
[0020]其中，考慮含水氣體與冷凝片的接觸效率和氣體通過效率，冷凝片2的圓心與其直線邊的垂直距離為其半徑的1/2?1/4，半徑1/3時最佳，上下兩組冷凝片的個數(shù)為8-12個，圖中所示為10個，相鄰冷凝片之間的距離為冷凝片半徑的1/3?1/5，半徑1/4時最佳。根據(jù)氣體含水量以及每組冷凝片數(shù)量，冷凝片2的圓心與其直線邊的垂直距離可相應(yīng)調(diào)整，計算原則為含水量越大，則單片冷凝片面積乘以冷凝片個數(shù)的積應(yīng)該越大；當(dāng)冷凝片2圓心與其直線邊的垂直距離為其半徑的1/2仍不能充分滿足脫水需要時，應(yīng)增加冷凝片數(shù)量；當(dāng)冷凝片數(shù)量確定，冷凝能力超出需要時，可適當(dāng)減小冷凝片圓心與其直線邊的垂直距離，以減小壓縮機(jī)負(fù)載，但最小距離為1/4，以確保含水氣體與冷凝片2充分接觸；為節(jié)能考慮，冷凝片2單片面積和冷凝片2數(shù)量不宜超出實(shí)際需要過多。
[0021]一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)的氣體冷凝脫水方法，其步驟為:
A、打開第一氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道11的閥門5，第二氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道11的閥門5保持關(guān)閉，啟動所述兩臺壓縮機(jī)3正向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管4向第一氣體冷凝脫水器的冷凝片2提供制冷；
B、第一氣體冷凝脫水器冷凝片2結(jié)霜達(dá)到一定厚度，通氣性降低，使氣體冷凝腔室I前后兩端的壓力差達(dá)到5%時，關(guān)閉第一氣體冷凝脫水器兩端的閥門5，打開第二氣體冷凝脫水器兩端的閥門5 ;兩臺壓縮機(jī)3反向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管4向第一氣體冷凝脫水器的冷凝片2供熱化霜，向第二體冷凝脫水器的冷凝片2提供制冷，同時打開第一氣體冷凝脫水器排出管10的角閥6，啟動真空水泵7抽出水分和殘留氣體；
C、第二氣體冷凝脫水器冷凝片2結(jié)霜達(dá)到一定厚度，通氣性降低，使氣體冷凝腔室I前后兩端的壓力差達(dá)到5%時，關(guān)閉第二氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道11的閥門5，打開第一氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道11的閥門5，兩臺壓縮機(jī)3正向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管4向第二氣體冷凝脫水器冷凝片2供熱化霜，向第一氣體冷凝脫水器冷凝片2提供制冷，同時打開第二氣體冷凝脫水器排出管10的角閥6，啟動真空水泵7抽出水分和殘留氣體；
D、持續(xù)重復(fù)步驟B、C對輸送的氣體進(jìn)行冷凝脫水。
[0022]在氣體輸送管道11上適當(dāng)部位設(shè)置脫水冷凝系統(tǒng)，其兩個氣體冷凝腔室I兩端連接氣體輸送管道11，以閥門5截止，并行連接氣體輸送管道11。
[0023]見圖1，用于熱交換的金屬管可以為鋼管、銅或銅合金管、鋁或鋁合金管，如邦迪管盤等，熱交換金屬管4與壓縮機(jī)3相連通，由壓縮機(jī)3調(diào)節(jié)溫度。
[0024]在同一輸氣管道上并行設(shè)置混合氣體冷凝脫水器:分別為第一和第二氣體冷凝脫水器，共用壓縮機(jī)3和一臺真空水泵7，交替運(yùn)行，當(dāng)對第一氣體冷凝脫水器制冷時，壓縮機(jī)3所產(chǎn)生的熱量供應(yīng)第二氣體冷凝脫水器的冷凝片2化霜，同時真空水泵7排水；當(dāng)?shù)诙怏w冷凝脫水器制冷時，壓縮機(jī)3所產(chǎn)生的熱量供應(yīng)第一氣體冷凝脫水器的冷凝片2化霜，同時真空水泵7排水，節(jié)約能源，提高設(shè)備運(yùn)行效率。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，包括兩個結(jié)構(gòu)相同的并行設(shè)置的第一、第二氣體冷凝脫水器、壓縮機(jī)(3)和真空水泵(7);所述氣體冷凝脫水器包括氣體冷凝腔室(I)、上下兩組冷凝片(2)、熱交換金屬管(4)以及位于氣體冷凝腔室(I)前后兩端的壓力傳感器(9)，所述氣體冷凝腔室(I)前后兩端分別連接氣體輸送管道(11)，所述冷凝片(2 )內(nèi)盤繞熱交換金屬管(4)，上下兩組冷凝片(2)交錯固定在氣體冷凝腔室(I)的上下壁，每個氣體冷凝腔室(I)配置一臺壓縮機(jī)(3)，每臺壓縮機(jī)(3)的制冷輸出端與一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片(2)的熱交換金屬管(4)連接，每臺壓縮機(jī)(3)的制熱輸出端與另一氣體冷凝脫水器中一組冷凝片(2)的熱交換金屬管(4)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝片(2)的平面形狀為優(yōu)弓形，優(yōu)弓形為弓形的弧大于半圓的弓形，其冷凝片(2)圓弧邊與氣體冷凝腔室(I)壁配合接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，其特征在于，每個氣體冷凝腔室(I)底部具有導(dǎo)水槽(8)，兩導(dǎo)水槽之間連接有具有角閥(6)的排出管(10)，所述排出管(10)連接真空水泵(7)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體冷凝腔室(I)為圓管形。
5.如權(quán)利要求1所述的一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝片的圓心與其直線邊的垂直距離為其半徑的1/2?1/4。
6.如權(quán)利要求1所述的一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述上下兩組冷凝片的個數(shù)為8-12個。
7.如權(quán)利要求1所述的一種氣體冷凝脫水系統(tǒng)，其特征在于，相鄰冷凝片之間的距離為冷凝片半徑的1/3?1/5。
8.—種權(quán)利要求1-7任意一項所述的氣體冷凝脫水系統(tǒng)的氣體冷凝脫水方法，其步驟為: A、打開第一氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道(11)的閥門(5)，第二氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道(11)的閥門(5 )保持關(guān)閉，啟動所述兩臺壓縮機(jī)(3 )正向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管(4)向第一氣體冷凝脫水器的冷凝片(2)提供制冷； B、第一氣體冷凝脫水器冷凝片(2)結(jié)霜達(dá)到一定厚度，通氣性降低，使氣體冷凝腔室(I)前后兩端的壓力差達(dá)到5%時，關(guān)閉第一氣體冷凝脫水器兩端的閥門(5)，打開第二氣體冷凝脫水器兩端的閥門(5);兩臺壓縮機(jī)(3)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管(4)向第一氣體冷凝脫水器的冷凝片(2)供熱化霜，向第二體冷凝脫水器的冷凝片(2)提供制冷，同時打開第一氣體冷凝脫水器排出管(10)的角閥(6)，啟動真空水泵(7)抽出水分和殘留氣體； C、第二氣體冷凝脫水器冷凝片(2)結(jié)霜達(dá)到一定厚度，通氣性降低，使氣體冷凝腔室(I)前后兩端的壓力差達(dá)到5%時，關(guān)閉第二氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道(I I)的閥門(5)，打開第一氣體冷凝脫水器兩端氣體輸送管道(11)的閥門(5)，兩臺壓縮機(jī)(3)正向運(yùn)轉(zhuǎn)，通過熱交換金屬管(4)向第二氣體冷凝脫水器冷凝片(2)供熱化霜，向第一氣體冷凝脫水器冷凝片(2)提供制冷，同時打開第二氣體冷凝脫水器排出管(10)的角閥(6)，啟動真空水泵(7)抽出水分和殘留氣體； D、持續(xù)重復(fù)步驟B、C對輸送的氣體進(jìn)行冷凝脫水。
【文檔編號】B01D53/26GK103752145SQ201410021617
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】李毅然 申請人:北京正拓氣體科技有限公司