一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置及其方法。空气纯化装置包括三台并联工作的分子筛吸附器、加热器、热管换热器、消音器、污氮气加热控制阀、污氮气冷吹控制阀等。分子筛吸附器一侧分别连接污氮气加热通道、污氮气冷吹通道、空气出口通道，另一侧分别连接空气进口通道、污氮气放空通道、污氮气余热回收通道。在吸附器与管道间还设有卸压阀、增压阀、自动控制阀等。通过协调三分子筛吸附器的工作时间，能够有效回收分子筛冷吹污氮的余热。一台分子筛吸附器工作时，另两台吸附器分别进行冷吹降温和加热再生，并通过热管换热器实现冷吹污氮气对再生污氮气的预热，降低加热器能耗，使空气纯化系统高效稳定地运行。

Air purifier and its method for three adsorber using heat pipe heat exchanger

The invention discloses a three adsorber air purifier and its method using a heat pipe heat exchanger. The air purification device consists of three molecular sieve adsorbers, heaters, heat pipe exchangers, silencers, nitrogen heating control valves and nitrogen cold blowing control valves. One side of the molecular sieve adsorber is respectively connected with the sewage nitrogen heating channel, the sewage nitrogen cold blowing channel and the air outlet channel, and the other side is respectively connected with the air inlet channel, the sewage nitrogen vent channel and the sewage nitrogen waste heat recovery channel. A pressure relief valve, a booster valve and an automatic control valve are also arranged between the adsorber and the pipeline. By coordinating the working time of the molecular sieve adsorber, the waste heat of cold blown nitrogen can be effectively recovered. When one molecular sieve adsorber works, the other two adsorbers are respectively cooled by cold blowing and regenerated by heating, and the regenerated nitrogen is preheated by cold blowing dirty nitrogen through a heat pipe heat exchanger, which reduces the energy consumption of the heater and makes the air purification system run efficiently and stably.

【技术实现步骤摘要】
一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置及其方法
本专利技术涉及分子筛设计领域，特别是设计一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置。
技术介绍
在空气纯化系统中，分子筛吸附器通常按照卸压、加热、冷吹、升压、切换、吸附的工作流程运行。分子筛吸附器解吸再生为吸热过程，一般使用空分装置的污氮气经加热器加热后，进入分子筛吸附器使其解吸再生。为达到分子筛吸附工作的温度，解吸后还需用冷污氮气冷吹，降低吸附器的温度。对于冷吹的污氮气，其温度远远高于未加热的污氮气，且数量巨大。而常规空气纯化系统中，只设置两台分子筛吸附器，一台吸附工作，另一台解吸再生。所以时间上的差异导致冷吹污氮气所包含的热量很难利用，通常直接放空，造成了能量浪费。而一些采用三吸附器系统，则将冷吹污氮气加压、加热后直接再次用于吸附器的再生。但由于解吸后的污氮气包含大量的水分、二氧化碳等杂质，若直接作为再生气，则在同样的加热温度与再生气量下，分子筛吸附器再生效果会大幅下降甚至为零。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置，将常规系统中的双吸附器改为三吸附器系统并增加高性能的热管换热器。其中一台吸附器工作时，另两台吸附器进行加热再生和冷吹降温。通过热管换热器将冷吹污氮气用于预热再生用污氮气，充分利用冷吹污氮气的余热，减少加热器的能量投入，实现空分纯化系统的节能降耗。本专利技术拟用如下技术方案实现本专利技术的目的：利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置，其包括第一分子筛吸附器、第二分子筛吸附器、第三分子筛吸附器、第一加热器、第二加热器、热管换热器、污氮气加热通道、污氮气冷吹通道、空气出口通道、污氮气余热回收通道、污氮气放空通道和空气进口通道；所述的第一分子筛吸附器一端的管路分为三条支路，其中第一支路连接污氮气加热通道，且第一支路上设有第一自动控制阀，第二支路连接污氮气冷吹通道，且第二支路上设有第二自动控制阀，第三支路连接空气出口通道，且第三支路上设有第三自动控制阀；第一分子筛吸附器的另一端的管路分为四条支路，第一支路和第二支路分别连接空气进口通道，且第一支路上设有第十自动控制阀，第二支路上设有第一增压阀，第三支路上设有第一卸压阀，第四支路上设有第十一自动控制阀，第三支路和第四支路汇合后连接第一三通阀的进口通道，第一三通阀的另外两个出口通道分别连接污氮气余热回收通道和污氮气放空通道；第二分子筛吸附器和第三分子筛吸附器的两端以与第一分子筛吸附器相同的方式连接各通道；所述的热管换热器中通过隔板分隔成热流体通道和冷流体通道，热管的蒸发段位于热流体通道中，热管的冷凝段位于冷流体通道中；进入空气纯化装置的污氮被分成两部分，一部分进入污氮气冷吹通道，污氮气冷吹通道上设有污氮气冷吹控制阀；另一部分进入污氮气加热通道，污氮气加热通道上设有污氮气加热控制阀，污氮气加热控制阀后方的污氮气加热通道经过所述冷流体通道后，分为两条支路，第一支路依次连接第十七自动控制阀、第一加热器和第十六自动控制阀，第二支路依次连接第十九自动控制阀、第二加热器和第十八自动控制阀，两条支路汇合后分别连接第一自动控制阀、第四自动控制阀和第七自动控制阀；所述的污氮气余热回收通道经过所述的热流体通道后放空；所述的污氮气放空通道直接放空；待净化的空气从空气进口通道通入；净化后的空气从空气出口通道排出。相较于常规空气纯化系统，本专利技术的特点是增加了一台分子筛吸附器和热管换热器，通过协调三分子筛吸附器的工作时间，能够有效回收分子筛冷吹污氮的余热。作为优选，污氮气余热回收通道和污氮气放空通道的末端分别装有第一消音器和第二消音器，用于对排放口进行噪音消除。作为优选，所述的第一分子筛吸附器、第二分子筛吸附器、第三分子筛吸附器三者并联运行，通过相互切换能够实现纯化过程的连续、低耗运行。作为优选，在空气纯化装置运行过程中，所述的第一加热器和第二加热器中，一台运行，另一台备用。作为优选，第一分子筛吸附器、第二分子筛吸附器和第三分子筛吸附器出口的污氮，在加热解吸过程通过污氮气放空通道排出，在冷吹过程中通过污氮气余热回收通道排出。本专利技术的另一目的在于提供一种如上述任一方案所述空气纯化装置的空分纯化方法，其步骤如下：1)首先，第一分子筛吸附器开始处于吸附状态，第二分子筛吸附器处于加热解吸结束状态，第三分子筛吸附器处于吸附饱和状态，通过阀切换卸压后等待第二分子筛吸附器冷吹开始；通过阀切换，使第二分子筛吸附器开始冷吹，用于加热再生的污氮与第二分子筛吸附器排出的冷吹污氮通过热管换热器进行换热，然后经过第一加热器或第二加热器进一步加热，达到设定温度要求后，进入第三分子筛吸附器开始加热再生；第三分子筛吸附器再生完成后，通过阀切换准备冷吹；第二分子筛吸附器冷吹结束后，通过阀切换开始升压；2)然后，第二分子筛吸附器开始处于吸附状态，第三分子筛吸附器处于加热解吸结束状态，第一分子筛吸附器处于吸附饱和状态，通过阀切换卸压后等待第三分子筛吸附器冷吹开始；通过阀切换，使第三分子筛吸附器开始冷吹，用于加热再生的污氮与第三分子筛吸附器排出的冷吹污氮通过热管换热器进行换热，然后经过第一加热器或第二加热器进一步加热，达到设定温度要求后，进入第一分子筛吸附器开始加热再生；第一分子筛吸附器再生完成后，通过阀切换准备冷吹；第三分子筛吸附器冷吹结束后，通过阀切换开始升压；3)再后，第三分子筛吸附器开始处于吸附状态，第一分子筛吸附器处于加热解吸结束状态，第二分子筛吸附器处于吸附饱和状态，通过阀切换卸压后等待第一分子筛吸附器冷吹开始；通过阀切换，使第一分子筛吸附器开始冷吹，用于加热再生的污氮与第一分子筛吸附器排出的冷吹污氮通过热管换热器进行换热，然后经过第一加热器或第二加热器进一步加热，达到设定温度要求后，进入第二分子筛吸附器开始加热再生；第二分子筛吸附器再生完成后，通过阀切换准备冷吹；第一分子筛吸附器冷吹结束后，通过阀切换开始升压；4)不断循环步骤1)～3)，完成空气纯化。作为优选，所述的第一加热器和第二加热器通过切换，择一运行。作为优选，加热再生过程完成后，第一加热器或第二加热器停止加热。本专利技术有益效果：热管具有极强的导热能力，无额外能耗和运动部件，结构简单，性能可靠，在工业余热回收方面具有十分突出的优势；提出的三吸附器纯化流程可以使冷吹污氮通过热管换热器加热再生所需污氮气，有效回收冷吹污氮气余热，大幅降低加热系统能耗。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果做进一步说明，以充分的了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置的结构示意图。图中附图标记为：第一分子筛吸附器1、第二分子筛吸附器2、第三分子筛吸附器3、第一加热器4、第二加热器5、热管换热器6、热流体通道7、冷流体通道8、热管9、隔板10、第一自动控制阀11、第二自动控制阀12、第三自动控制阀13、第四自动控制阀14、第五自动控制阀15、第六自动控制阀16、第七自动控制阀17、第八自动控制阀18、第九自动控制阀19、第十自动控制阀20、第一增压阀21、第一卸压阀22、第十一自动控制阀23、第一三通阀24、第十二自动控制阀25、第二增压阀26、第二卸压阀27、第十三自动控制阀28、第二三通阀29、第十四自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置，其特征在于：包括第一分子筛吸附器(1)、第二分子筛吸附器(2)、第三分子筛吸附器(3)、第一加热器(4)、第二加热器(5)、热管换热器(6)、污氮气加热通道(43)、污氮气冷吹通道(44)、空气出口通道(45)、污氮气余热回收通道(46)、污氮气放空通道(47)和空气进口通道(48)；所述的第一分子筛吸附器(1)一端的管路分为三条支路，其中第一支路连接污氮气加热通道(43)，且第一支路上设有第一自动控制阀(11)，第二支路连接污氮气冷吹通道(44)，且第二支路上设有第二自动控制阀(12)，第三支路连接空气出口通道(45)，且第三支路上设有第三自动控制阀(13)；第一分子筛吸附器(1)的另一端的管路分为四条支路，第一支路和第二支路分别连接空气进口通道(48)，且第一支路上设有第十自动控制阀(20)，第二支路上设有第一增压阀(21)，第三支路上设有第一卸压阀(22)，第四支路上设有第十一自动控制阀(23)，第三支路和第四支路汇合后连接第一三通阀(24)的进口通道，第一三通阀(24)的另外两个出口通道分别连接污氮气余热回收通道(46)和污氮气放空通道(47)；第二分子筛吸附器(2)和第三分子筛吸附器(3)的两端以与第一分子筛吸附器(1)相同的方式连接各通道；所述的热管换热器(6)中通过隔板(10)分隔成热流体通道(7)和冷流体通道(8)，热管(9)的蒸发段位于热流体通道(7)中，热管(9)的冷凝段位于冷流体通道(8)中；进入空气纯化装置的污氮被分成两部分，一部分进入污氮气冷吹通道(44)，污氮气冷吹通道(44)上设有污氮气冷吹控制阀(40)；另一部分进入污氮气加热通道(43)，污氮气加热通道(43)上设有污氮气加热控制阀(39)，污氮气加热控制阀(39)后方的污氮气加热通道(43)经过所述冷流体通道(8)后，分为两条支路，第一支路依次连接第十七自动控制阀(36)、第一加热器(4)和第十六自动控制阀(35)，第二支路依次连接第十九自动控制阀(38)、第二加热器(5)和第十八自动控制阀(37)，两条支路汇合后分别连接第一自动控制阀(11)、第四自动控制阀(14)和第七自动控制阀(17)；所述的污氮气余热回收通道(46)经过所述的热流体通道(7)后放空；所述的污氮气放空通道(47)直接放空；待净化的空气从空气进口通道(48)通入；净化后的空气从空气出口通道(45)排出。...

【技术特征摘要】
1.一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置，其特征在于：包括第一分子筛吸附器(1)、第二分子筛吸附器(2)、第三分子筛吸附器(3)、第一加热器(4)、第二加热器(5)、热管换热器(6)、污氮气加热通道(43)、污氮气冷吹通道(44)、空气出口通道(45)、污氮气余热回收通道(46)、污氮气放空通道(47)和空气进口通道(48)；所述的第一分子筛吸附器(1)一端的管路分为三条支路，其中第一支路连接污氮气加热通道(43)，且第一支路上设有第一自动控制阀(11)，第二支路连接污氮气冷吹通道(44)，且第二支路上设有第二自动控制阀(12)，第三支路连接空气出口通道(45)，且第三支路上设有第三自动控制阀(13)；第一分子筛吸附器(1)的另一端的管路分为四条支路，第一支路和第二支路分别连接空气进口通道(48)，且第一支路上设有第十自动控制阀(20)，第二支路上设有第一增压阀(21)，第三支路上设有第一卸压阀(22)，第四支路上设有第十一自动控制阀(23)，第三支路和第四支路汇合后连接第一三通阀(24)的进口通道，第一三通阀(24)的另外两个出口通道分别连接污氮气余热回收通道(46)和污氮气放空通道(47)；第二分子筛吸附器(2)和第三分子筛吸附器(3)的两端以与第一分子筛吸附器(1)相同的方式连接各通道；所述的热管换热器(6)中通过隔板(10)分隔成热流体通道(7)和冷流体通道(8)，热管(9)的蒸发段位于热流体通道(7)中，热管(9)的冷凝段位于冷流体通道(8)中；进入空气纯化装置的污氮被分成两部分，一部分进入污氮气冷吹通道(44)，污氮气冷吹通道(44)上设有污氮气冷吹控制阀(40)；另一部分进入污氮气加热通道(43)，污氮气加热通道(43)上设有污氮气加热控制阀(39)，污氮气加热控制阀(39)后方的污氮气加热通道(43)经过所述冷流体通道(8)后，分为两条支路，第一支路依次连接第十七自动控制阀(36)、第一加热器(4)和第十六自动控制阀(35)，第二支路依次连接第十九自动控制阀(38)、第二加热器(5)和第十八自动控制阀(37)，两条支路汇合后分别连接第一自动控制阀(11)、第四自动控制阀(14)和第七自动控制阀(17)；所述的污氮气余热回收通道(46)经过所述的热流体通道(7)后放空；所述的污氮气放空通道(47)直接放空；待净化的空气从空气进口通道(48)通入；净化后的空气从空气出口通道(45)排出。2.根据权利要求1所述的利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置，其特征在于：污氮气余热回收通道(46)和污氮气放空通道(47)的末端分别装有第一消音器(41)和第二消音器(42)。3.根据权利要求1所述的利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置，其特征在于：所述的第一分子筛吸附器(1)、第二分子筛吸附器(2)、第三分子筛吸附器(3)三者并联运行。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春伟，张学军，邱利民，赵阳，林秀娜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33