有热再生干燥机节能技术
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ZHANG Yong-bo 1,ZHANG Ming-zhu 2,GAO Zhen-xuan 1
(1.Luoyang Heat Power Plant , Luoyang 471003, China; 2.Luoyang Institute of Technology,Luoyang 471003, China) [Abstract] According to the characteristic of the compressed air dryer located at the same place with the air compressor, This thesis put forward a energy saving method of compressed air dryer regenerated by a electric heater,using the useless heat of compressed air from the air compressor to heat the regenerating wind.The energy can be saved 40% by using this method and the complexity of the equipment doesn’t increase. [Key words] Compressed Air Dryer Regeneration Heater Useless Heat
量 式中 压热容 ｋＪ／ｍ３ qg = C vb t b − C vm (t 2 + 2t1 ) / 3 C vb 为温度在 tｂ 时 ｋＪ／（ｍ
３
式中 再生气体的平均体积定 式中
(t2 + 2t1 ) ／３ 为一个
qy
常压下 １ｍ３ 再生加热用气体预热获取的 ｋＪ／ｍ３ q y = C vy t y − C v 1 t1
湿气被切换送入 Ｔ２ 塔进行干燥工作 上述同样步骤再生
温度 T１ 为个加热周期的加热时间 ３．１．２ 吸附水的解吸热量 J2
J2＝Mr/T 1
ｈ
３ 电加热器功率计算［２］
３．１ 加热再生耗热量 设每小时加热再生的耗热量为 J，按下式计算 J = (J 1 + J 2 + J 3 + J 4 ) / η 式中 热量 量
- 163 -
万方数据
切换到另一个干燥塔吸附干燥 热 生
１ 有热再生干燥器的基本工作原理
有热再生干燥器的系统流程图如图 １ 虚线框外 部分所示 由两个交替工作的干燥吸附塔 通过控制 ＰＶ１ 电加热 器及气路切换阀门等组成 其基本工作原理是 的通断 ＰＶ４ 阀门 湿压缩空气 Ｗ 被切换到干燥塔 Ｔ１ 或 Ｔ２
当床层下部 １／３ 高度处温度为 １００ 仍然储藏大量热量 式中 此时可以 - 162 但是吸
上部 ２／３ 高度的吸附剂已经完成解吸
附剂处于高温状态
万方数据
２００２ 年 １１ 月 农 机 化 研 究 第 ４ 期
t1
t 2 100
tb
热器 Ｈ１ 电源 停止加热再生 然后打开电磁阀 ＳＬ５ 使部分干气通过已经切断电源的加热器 Ｈ１ 单向阀 Ｖ４ 进入干燥塔 Ｔ２ 停止吹冷风 吹冷 Ｔ２ 塔干燥剂
图 ２ 加热再生吸附剂床层温度分布示意图
加热吸附剂热量为
t +t 1 J1 = GｓCｓ b 2 − t1 2 T1 Cｓ 为吸附剂质量
ＳＬ０ 空压 机 Ｅ１ 再生热交换器 Ｅ２ 后冷却器 Ｔ３ 缓 冲 罐 Ｂ１ 除油 器 ＳＬ５
机或经节流阀降压的低压气流 Ｆ 送入电加热器加 再经单向阀送入前一干燥塔对干燥剂加热再 即排出其中的水分以备再循环使用 这种工 保证输
作－ 再 生 循 环 由 电 控 系 统 控 制 定 时 切 换 出的干气 Ｄ 达到要求的露点
入 Ｔ１ 塔吸附干燥 送入储气罐
同时打开电磁阀 ＳＬ０，部分干气通过
ＳＬ０ 进入热交换器 Ｅ１ 缩空气预热到大约 １２０ 加热到设定温度 ２５０ ＰＶ４ 排出
燥塔解吸干燥剂中的水分 （１） 当解吸完成后
再生 Ｔ２ 塔中干燥剂 关断电磁阀 ＳＬ０，切断加 再经 使 式中 ｋＪ／（ｋｇ 关闭 Ｔ１ 塔工作阀 Ｔ１ 塔则按照
F 为吸附器外表面积 t0 为环境温度
η 为加热再生时的修正系数
取 η ＝０．７
１．０
快速加热时取大值 ３．１．１ 加热吸附剂热量 J1 加热再生时 吸附床层具有图 ２ 所示的温度场 分布 再生前 床层平均温度为 t1 再生加热结束 时 床层温度如图 ２ 中曲线 用图中斜线 １ 线性分 床层温度 全部吸附剂都将 布近似代替 如果继续延长加热时间 最终变为 ３
能型电加热压缩空气干燥器的系统流程图如图 １ 所 在压缩机二级气体出口和水冷器之间安装热交 高温压缩空气通过热交换器对再生用气 其工作过程是 ＰＶ３ 气动 然后由辅助电加热器将其加热到再生温度 换器 Ｅ１
还可以利用上部 ２／３ 高度的吸附剂中包 完成下部 １／３ 高度的吸附剂 节约能耗高达 ３０％
H h
２００２ 年 １１ 月 农 机 化 研 究 第 ４ 期
有热再生压缩空气干燥器节能技术
张永波 １
（１．洛阳热电厂
张明柱 ２
郜贞轩 １
河南 洛阳 ４７１００３） 提出了利用压缩机二级出口高温压缩空气的 试验表明 在不增加设备结构复杂性的前提
含的热量对冷风加热
再送入干燥塔对吸附剂再生作业 首先关闭 ＰＶ２ 球阀 ＰＶ４ 气动球阀
打开 ＰＶ１
从缓冲罐 Ｔ３ 来的湿压缩空气通过阀 ＰＶ１ 送 干燥后的压缩空气经单向阀 Ｖ１ 由压缩机二级出口的高温压 １４０ 后 再经电加热器 Ｈ１ 经单向阀 Ｖ４ 送入 Ｔ２ 干 并经 Ｔ２ 塔下部放空阀
0 t 吸 附 塔 床 层 １ 2 ３ h/ ３
河南 洛阳 ４７１００３
２．洛阳工学院
［摘 要］ 根据工业气源中压缩机和干燥器集中布置的特点 余热对电加热压缩空气干燥器再生用气进行预热的节能方法 下 可以节能 ４０％以上 再生
＋
［关键词］ 干燥器
加热器
余热
［中图分类号］ ＴＫ１１ ５ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００３─１８８Ｘ（２００２）０４─０１６１─０３
压缩空气干燥器用于压缩空气的干燥净化处 理 效率 目前已经成为在压缩机后面必需的气体前置处 由于它是大的耗能设备 设法提高其工作 降低能源消耗具有十分重要的意义 理设备
进行吸附干燥 干燥后的压缩空气经过单向阀 Ｖ１ 或 Ｖ４ 送出供用气设备使用 达到饱和时 由 ＰＶ１ 当干燥塔吸附水分 然后把来自鼓风 ＰＶ４ 阀门将湿压缩空气 Ｗ
热量
）
C vm 为温度在 (t2 + 2t1 ) ／３ 时
再生气体的平均体积定压热容
C vy
温度为 ty 时气体的平均体积定压热 ｋＪ／（ｍ３ ） 温度为 t1 时气体平均体积定压热容
容 C v 1
再生周期内再生气体从放空口排出时的平均温度 再生气体流量为 Q g = Vg 60 ３．３ 加热器功率 （１） 当使用电加热器直接加热干气再生时，加 热器必须提供再生所需的全部热量 J 加热器的功率为 p = J 3600 （２） 当使用压缩机出口高温压缩空气预热干气 再生时，压缩机二级出口压缩空气温度高达 １５０ 然后再经过电加热器二次加热达到再生温度 著降低再生能耗 再生用气量相对压缩机出口气体流量小得多 因此 在压缩机出口安装热交换器完全能将再生气 以上 则从热气 体预热到接近 １００ 中获取热量为
J1 为加热吸附剂热量 J3 为 加热吸附器热量 J 2 为吸附水的解吸 J 4 为筒体表面散热
式中
M 为个周期吸附水的质量
ｋｇ
r 为吸附水
的解吸热 ｋＪ／ｋｇ ３．１．３ 加热吸附器热量 J3 tb + t 2 1 J 3 = Gf C f 2 − t1 T 式中 G f 为吸附器质量 ｋｇ C f 为吸附器材料比 热容 ｋＪ／（ｋｇ ） ３．１．４ 筒体表面散热量 J4 J 4 = KF (t f − t 0 ) 式中 温度
ｍ２
tf 为吸附器外表
K 为 吸附器表面对
周围空气的散热系数
其值为
K = (8 + 0. 05t f ) / 0.2389 ３．２ 加热再生用气流量 加热再生时 每小时再生用气体体积为 V = J qg qg 常压下 １ｍ 再生加热用气体给出的热
３
分布将由 １ 变为 ２ 达到加热温度 t b 实际上 时
男
河南嵩县人
洛阳热电厂副总工程师
主要从事生产管理和电力设备的设计安装及检修工作
- 161 -
万方数据
２００２ 年 １１ 月 农 机 化 研 究 第 ４ 期
缩空气的余热对再生用气进行预热 示 预热 据此设计的节 结束加热过程 冷吸附剂 的解吸 进入冷吹风阶段 这样不仅可以吹
假设预热后的再生气体温度为 t y
参 考 文 献
［１］ 冯 孝．吸附分离技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０００．３－２５． ［２］ 动力工程师手册编辑委员会．动力工程师手册［Ｍ］．北京： 机械工业出版社，１９９９．２０－５８．
Energy Saving Technology of Compressed Air Dryer Regenerated by a Heating apparatus
Ｔ２ 塔冷却备用 吹冷完成后 关闭电磁阀 ＳＬ５ 及 Ｔ２ 塔放空阀 ＰＶ３ ＰＶ１ （２） 当到定时切换时间时
ｋｇ
Cｓ 为吸附剂比热容 t１ 为排气口
）
t b 为再生气体温度
加热开始时的温度
打开 Ｔ２ 塔工作阀 ＰＶ２ 以及 Ｔ１ 塔放空阀 ＰＶ４ 保证干气连续送入储气罐
t ２ 为排气口加热结束时的
Ｖ１ Ｖ４ Ｈ１ 加热 器 再生气 流 Ｆ ＰＶ４ ＰＶ１
(1.Luoyang Heat Power Plant , Luoyang 471003, China; 2.Luoyang Institute of Technology,Luoyang 471003, China) [Abstract] According to the characteristic of the compressed air dryer located at the same place with the air compressor, This thesis put forward a energy saving method of compressed air dryer regenerated by a electric heater,using the useless heat of compressed air from the air compressor to heat the regenerating wind.The energy can be saved 40% by using this method and the complexity of the equipment doesn’t increase. [Key words] Compressed Air Dryer Regeneration Heater Useless Heat
量 式中 压热容 ｋＪ／ｍ３ qg = C vb t b − C vm (t 2 + 2t1 ) / 3 C vb 为温度在 tｂ 时 ｋＪ／（ｍ
３
式中 再生气体的平均体积定 式中
(t2 + 2t1 ) ／３ 为一个
qy
常压下 １ｍ３ 再生加热用气体预热获取的 ｋＪ／ｍ３ q y = C vy t y − C v 1 t1
湿气被切换送入 Ｔ２ 塔进行干燥工作 上述同样步骤再生
温度 T１ 为个加热周期的加热时间 ３．１．２ 吸附水的解吸热量 J2
J2＝Mr/T 1
ｈ
３ 电加热器功率计算［２］
３．１ 加热再生耗热量 设每小时加热再生的耗热量为 J，按下式计算 J = (J 1 + J 2 + J 3 + J 4 ) / η 式中 热量 量
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万方数据
切换到另一个干燥塔吸附干燥 热 生
１ 有热再生干燥器的基本工作原理
有热再生干燥器的系统流程图如图 １ 虚线框外 部分所示 由两个交替工作的干燥吸附塔 通过控制 ＰＶ１ 电加热 器及气路切换阀门等组成 其基本工作原理是 的通断 ＰＶ４ 阀门 湿压缩空气 Ｗ 被切换到干燥塔 Ｔ１ 或 Ｔ２
当床层下部 １／３ 高度处温度为 １００ 仍然储藏大量热量 式中 此时可以 - 162 但是吸
上部 ２／３ 高度的吸附剂已经完成解吸
附剂处于高温状态
万方数据
２００２ 年 １１ 月 农 机 化 研 究 第 ４ 期
t1
t 2 100
tb
热器 Ｈ１ 电源 停止加热再生 然后打开电磁阀 ＳＬ５ 使部分干气通过已经切断电源的加热器 Ｈ１ 单向阀 Ｖ４ 进入干燥塔 Ｔ２ 停止吹冷风 吹冷 Ｔ２ 塔干燥剂
图 ２ 加热再生吸附剂床层温度分布示意图
加热吸附剂热量为
t +t 1 J1 = GｓCｓ b 2 − t1 2 T1 Cｓ 为吸附剂质量
ＳＬ０ 空压 机 Ｅ１ 再生热交换器 Ｅ２ 后冷却器 Ｔ３ 缓 冲 罐 Ｂ１ 除油 器 ＳＬ５
机或经节流阀降压的低压气流 Ｆ 送入电加热器加 再经单向阀送入前一干燥塔对干燥剂加热再 即排出其中的水分以备再循环使用 这种工 保证输
作－ 再 生 循 环 由 电 控 系 统 控 制 定 时 切 换 出的干气 Ｄ 达到要求的露点
入 Ｔ１ 塔吸附干燥 送入储气罐
同时打开电磁阀 ＳＬ０，部分干气通过
ＳＬ０ 进入热交换器 Ｅ１ 缩空气预热到大约 １２０ 加热到设定温度 ２５０ ＰＶ４ 排出
燥塔解吸干燥剂中的水分 （１） 当解吸完成后
再生 Ｔ２ 塔中干燥剂 关断电磁阀 ＳＬ０，切断加 再经 使 式中 ｋＪ／（ｋｇ 关闭 Ｔ１ 塔工作阀 Ｔ１ 塔则按照
F 为吸附器外表面积 t0 为环境温度
η 为加热再生时的修正系数
取 η ＝０．７
１．０
快速加热时取大值 ３．１．１ 加热吸附剂热量 J1 加热再生时 吸附床层具有图 ２ 所示的温度场 分布 再生前 床层平均温度为 t1 再生加热结束 时 床层温度如图 ２ 中曲线 用图中斜线 １ 线性分 床层温度 全部吸附剂都将 布近似代替 如果继续延长加热时间 最终变为 ３
能型电加热压缩空气干燥器的系统流程图如图 １ 所 在压缩机二级气体出口和水冷器之间安装热交 高温压缩空气通过热交换器对再生用气 其工作过程是 ＰＶ３ 气动 然后由辅助电加热器将其加热到再生温度 换器 Ｅ１
还可以利用上部 ２／３ 高度的吸附剂中包 完成下部 １／３ 高度的吸附剂 节约能耗高达 ３０％
H h
２００２ 年 １１ 月 农 机 化 研 究 第 ４ 期
有热再生压缩空气干燥器节能技术
张永波 １
（１．洛阳热电厂
张明柱 ２
郜贞轩 １
河南 洛阳 ４７１００３） 提出了利用压缩机二级出口高温压缩空气的 试验表明 在不增加设备结构复杂性的前提
含的热量对冷风加热
再送入干燥塔对吸附剂再生作业 首先关闭 ＰＶ２ 球阀 ＰＶ４ 气动球阀
打开 ＰＶ１
从缓冲罐 Ｔ３ 来的湿压缩空气通过阀 ＰＶ１ 送 干燥后的压缩空气经单向阀 Ｖ１ 由压缩机二级出口的高温压 １４０ 后 再经电加热器 Ｈ１ 经单向阀 Ｖ４ 送入 Ｔ２ 干 并经 Ｔ２ 塔下部放空阀
0 t 吸 附 塔 床 层 １ 2 ３ h/ ３
河南 洛阳 ４７１００３
２．洛阳工学院
［摘 要］ 根据工业气源中压缩机和干燥器集中布置的特点 余热对电加热压缩空气干燥器再生用气进行预热的节能方法 下 可以节能 ４０％以上 再生
＋
［关键词］ 干燥器
加热器
余热
［中图分类号］ ＴＫ１１ ５ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００３─１８８Ｘ（２００２）０４─０１６１─０３
压缩空气干燥器用于压缩空气的干燥净化处 理 效率 目前已经成为在压缩机后面必需的气体前置处 由于它是大的耗能设备 设法提高其工作 降低能源消耗具有十分重要的意义 理设备
进行吸附干燥 干燥后的压缩空气经过单向阀 Ｖ１ 或 Ｖ４ 送出供用气设备使用 达到饱和时 由 ＰＶ１ 当干燥塔吸附水分 然后把来自鼓风 ＰＶ４ 阀门将湿压缩空气 Ｗ
热量
）
C vm 为温度在 (t2 + 2t1 ) ／３ 时
再生气体的平均体积定压热容
C vy
温度为 ty 时气体的平均体积定压热 ｋＪ／（ｍ３ ） 温度为 t1 时气体平均体积定压热容
容 C v 1
再生周期内再生气体从放空口排出时的平均温度 再生气体流量为 Q g = Vg 60 ３．３ 加热器功率 （１） 当使用电加热器直接加热干气再生时，加 热器必须提供再生所需的全部热量 J 加热器的功率为 p = J 3600 （２） 当使用压缩机出口高温压缩空气预热干气 再生时，压缩机二级出口压缩空气温度高达 １５０ 然后再经过电加热器二次加热达到再生温度 著降低再生能耗 再生用气量相对压缩机出口气体流量小得多 因此 在压缩机出口安装热交换器完全能将再生气 以上 则从热气 体预热到接近 １００ 中获取热量为
J1 为加热吸附剂热量 J3 为 加热吸附器热量 J 2 为吸附水的解吸 J 4 为筒体表面散热
式中
M 为个周期吸附水的质量
ｋｇ
r 为吸附水
的解吸热 ｋＪ／ｋｇ ３．１．３ 加热吸附器热量 J3 tb + t 2 1 J 3 = Gf C f 2 − t1 T 式中 G f 为吸附器质量 ｋｇ C f 为吸附器材料比 热容 ｋＪ／（ｋｇ ） ３．１．４ 筒体表面散热量 J4 J 4 = KF (t f − t 0 ) 式中 温度
ｍ２
tf 为吸附器外表
K 为 吸附器表面对
周围空气的散热系数
其值为
K = (8 + 0. 05t f ) / 0.2389 ３．２ 加热再生用气流量 加热再生时 每小时再生用气体体积为 V = J qg qg 常压下 １ｍ 再生加热用气体给出的热
３
分布将由 １ 变为 ２ 达到加热温度 t b 实际上 时
男
河南嵩县人
洛阳热电厂副总工程师
主要从事生产管理和电力设备的设计安装及检修工作
- 161 -
万方数据
２００２ 年 １１ 月 农 机 化 研 究 第 ４ 期
缩空气的余热对再生用气进行预热 示 预热 据此设计的节 结束加热过程 冷吸附剂 的解吸 进入冷吹风阶段 这样不仅可以吹
假设预热后的再生气体温度为 t y
参 考 文 献
［１］ 冯 孝．吸附分离技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０００．３－２５． ［２］ 动力工程师手册编辑委员会．动力工程师手册［Ｍ］．北京： 机械工业出版社，１９９９．２０－５８．
Energy Saving Technology of Compressed Air Dryer Regenerated by a Heating apparatus
Ｔ２ 塔冷却备用 吹冷完成后 关闭电磁阀 ＳＬ５ 及 Ｔ２ 塔放空阀 ＰＶ３ ＰＶ１ （２） 当到定时切换时间时
ｋｇ
Cｓ 为吸附剂比热容 t１ 为排气口
）
t b 为再生气体温度
加热开始时的温度
打开 Ｔ２ 塔工作阀 ＰＶ２ 以及 Ｔ１ 塔放空阀 ＰＶ４ 保证干气连续送入储气罐
t ２ 为排气口加热结束时的
Ｖ１ Ｖ４ Ｈ１ 加热 器 再生气 流 Ｆ ＰＶ４ ＰＶ１
