用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法技术

本发明专利技术涉及压缩空气制备技术，旨在提供一种用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法。本发明专利技术针对双吸附筒或多吸附筒并联运行的吸附干燥系统，从再生吸附筒的上部向下进行热气流的气流组织以实现吸附剂的再生；包括压缩空气余热加热再生阶段、放压阶段、鼓风深入加热阶段、循环吹冷阶段。本发明专利技术的优点是：(1)低能耗，充分利用压缩余热和环境冷却能力；(2)多模块设计，实现多层次露点控制)；(3)多模式再生，保证干燥剂长期工作；(4)具有自适应调节能力；(5)数字化能效分析。本发明专利技术利用基于吸附筒湿高实时监测的干燥剂优化控制，确保吸附工艺整体长期顺行，保证干燥剂长期稳定工作，大幅降低其更换成本。

Low Energy Consumption General Multi-mode Smart Adsorption Drying Method for Compressed Air Preparation

【技术实现步骤摘要】
用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法
本专利技术涉及压缩空气制备技术，特别涉及一种用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法。
技术介绍
压缩空气作为诸多流程工业主要的公用工程组成环节，在向主体工艺提供相应气体环境参数、确保生产顺行的同时，其自身又是流程工业中的能耗大户。用户除去对压缩空气流量、压力的要求之外，再有就是对压缩空气品质的要求，其中压缩空气的含湿量是一项非常重要的指标。体现为不同来流条件(环境工况)、生产荷载和工艺需求条件下，对压缩空气露点(常压露点或对应的压力露点)的要求上。实际上，不同行业的主体工艺对压缩空气品质要求是有区别的。如汽车涂装流程要求压缩空气压力露点不高于-40℃，否则对于多层喷涂工艺会出现鼓泡现象，不利于产品质量的保证；又如电子行业要求压缩空气压力露点高达-70℃；对于发酵行业对压缩空气品质要求似乎不高，传统工艺基于冷干流程后处理，达到压力露点-10℃。(对于发酵行业而言，这里存在明显的问题，一是传统发酵工艺采用喷油螺杆机为主机，压缩空气带油带水，除油除尘过滤阻力大；冷干机换热必然受到压缩空气自身品质的影响；另外，由于冷干机处理能力有限，导致干燥工艺管道带水乃至主工艺高精度过滤器失效的问题常常出现。传统方法中为了避免经过冷干处理后系统带水的问题出现，往往采用基于蒸汽二次加热的方式，通过降低经过后处理压缩空气的相对湿度，来避免带水导致的高精度过滤器失效的问题。这就带来新的问题，一方面压缩过程本身的余热被浪费掉，另一方面要消耗高费用的蒸汽来二次处理。)对于钢铁行业而言压缩空气分为普气和净化气两部分，其中普气基本无露点要求。但是对于北方钢铁企业，为了防止普气管网出现带水冻胀及阻塞的风险，多采用多点带压排水的手法，直接问题是这种方法导致系统实际排气量激增，然而钢铁企业离心空压机对应的压缩热却通常被白白浪费。钢铁企业净化气体部分设计要求往往提出压力露点-40℃的要求，其实就钢铁生产本身而言，在大多数实际现场，并不需要这么高，如新余钢铁对现场的要求是只要管道不出现二次凝结的问题就可以应用。露点虚高必然带来后处理工艺能耗和设计余量偏大的问题。化纤行业净化气要求对应的压缩空气压力露点多为-40℃，另外还有各种不同工艺体系，会对压缩空气品质提出不同的要求。这些情况都表明，实际用户对于压缩空气的品质要求是多样性的。当然，对于压缩空气后处理流程而言，即便是对于同一种品质的要求，在生产过程中，在给定的体系中压缩空气品质必然受到环境工况和生产荷载强度变化的影响。环境工况表现为：1)春夏秋冬条件下大气相对湿度和绝对湿度的差异；2)冷却水条件(水温和水质)及周边环境空气温度的变化，都会直接导致露点发生不同程度的变化。这些多变的因素，是导致实际生产过程中露点控制难度的根本诱因。传统吸附式干燥方法主要有复合干燥、无热、微热、微气耗余热、零气耗余热、鼓风、抽真空等等不同形式。其中复合干燥面向喷油机和高露点要求，存在的问题很明确，一是压缩余热完全无法考虑，还需要建立冷冻环境；二是为了确保吸附过程顺行，过滤器的设置会导致系统运行阻力激增；第三个局限性是配合吸附干燥多采用微热工艺，基本再生气耗在设计容量的5％以上。无热和微热的主要问题是再生气耗大，不适合可持续性发展的需求；微气耗虽然在气耗方面有所改进，并利用了压缩余热，但是在露点和压力漂移方面又存在明显的缺陷；零气耗余热是完全基于压缩余热进行再生的连续干燥过程，在气耗方面实现了无气耗再生。但是从目前大量的应用实践过程来看，零气耗余热干燥过程最大的问题是：余热受主机排气温度、冷却水温度影响严重，导致露点的精度无法适用于多种工艺；另外，由于整个处理过程中是空气的内循环，导致吸附筒湿负荷居高不下。目前正在制定的国家标准已经将零气耗余热的露点基本认定是常压-20℃。鼓风式吸附干燥过程存在的问题是压缩余热和常规冷却难以得到充分利用。抽真空吸附干燥从理论本身来讲具有相当的先进性，但是实际过程中，真空度的保持，及吸附剂的状态都是其难点所在。综上，从当前所推行的各种吸附干燥过程来分析，缺乏一种充分利用余热且具有较广通用性的低能耗高精度后处理工艺体系。尤其是对于吸附干燥工艺，需要解决以下问题：1)如何充分利用压缩余热基础上保证不同露点要求的稳定性；2)如何充分利用环境冷却能力，并有效降低吸附筒在运行过程中的湿负荷；3)如何高效连续保证干燥剂本身吸附能力，有效延迟吸附剂吸附能力饱和，延长干燥剂使用寿命，有效避免吸附筒被“击穿”；4)如何在一种基本结构基础上，高精度高稳定性确保面向不同工艺流程提供不同压力露点成品气；5)如何提升干燥机智慧交互能力(湿高显示和阻力显示)；以及基于湿高和阻力特性，及时对干燥过程提出优化指导性建议等。这些从结构规划角度，都是必须要回答的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法，是针对双吸附筒或多吸附筒并联运行的吸附干燥系统，从再生吸附筒的上部向下进行热气流的气流组织以实现吸附剂的再生；该方法包括以下步骤：(1)压缩空气余热加热再生阶段利用空气压缩机组产出的压缩空气先对再生吸附筒进行第一级加热，利用压缩空气余热来加热吸附剂，直至与压缩空气温度相同(不再有热交互)；从再生吸附筒流出的压缩空气经过一级冷却系统后进入吸附运行中的吸附筒，经吸附剂处理达到预定露点后对外供气；(2)放压阶段通过启闭阀门将吸附筒从压缩空气余热加热流程中解耦出来，将再生吸附筒泄压至常压；(3)鼓风深入加热阶段由鼓风机和模块式加热器组成鼓风系统，向再生吸附筒中送入热空气进行第二级加热，使吸附筒温度提升至设定温度，热空气将吸附剂中的剩余水分带出；(4)循环吹冷阶段停止模块式加热器运行，由鼓风机向再生吸附筒中送入环境空气进行吹冷；排出的空气被送至二级冷却系统进行降温，降温后的冷却气体再被鼓风机送入再生吸附筒中进行循环吹冷，直到吸附塔温度降至设定温度；停止吹冷后对再生吸附筒充压，等待进入下一个吸附使用周期。本专利技术中，所述步骤(1)中进一步包括，通过模块式加热器对压缩空气进行预先加热，以提升压缩空气的热值。本专利技术中，所述一级冷却系统和二级冷却系统均包括常温冷却器和冷冻冷却器。本专利技术中，所述鼓风机配备了变频器或者软启动控制器。本专利技术中，在所述步骤(1)中，基于对再生吸附筒中含水高度层的监测，引入湿高作为控制目标以自适应启动模块式加热器或冷冻冷却器，从而实现吸附剂的深度再生；具体包括：(5.1)按设定的间距，沿再生吸附筒高度方向均匀布置若干组温湿度传感器；每组包括多个温度传感器和湿度传感器，每组内不同传感器均匀间隔布置在同一水平面上；(5.2)假定任意两个高度层面的温度反馈分别为Ti和Ti+1，其中Ti<t且Ti+1>t；t为解析温度，温度反馈低于t时表示该高度层面以下的吸附剂未能得到充分再热；以再生吸附筒内干燥剂的底部平面作为参考平面，分别取两个高度层面对应的高度值为Hi和Hi+1，其中i表示传感器的组别序号；则，根据下式由传感器温度取值判定湿高(基于线性梯度的插值判定模型)：HD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法，是针对双吸附筒或多吸附筒并联运行的吸附干燥系统，从再生吸附筒的上部向下进行热气流的气流组织以实现吸附剂的再生；其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)压缩空气余热加热再生阶段利用空气压缩机组产出的压缩空气先对再生吸附筒进行第一级加热，利用压缩空气余热来加热吸附剂，直至与压缩空气温度相同；从再生吸附筒流出的压缩空气经过一级冷却系统后进入吸附运行中的吸附筒，经吸附剂处理达到预定露点后对外供气；(2)放压阶段通过启闭阀门将吸附筒从压缩空气余热加热流程中解耦出来，将再生吸附筒泄压至常压；(3)鼓风深入加热阶段由鼓风机和模块式加热器组成鼓风系统，向再生吸附筒中送入热空气进行第二级加热，使吸附筒温度提升至设定温度，热空气将吸附剂中的剩余水分带出；(4)循环吹冷阶段停止模块式加热器运行，由鼓风机向再生吸附筒中送入环境空气进行吹冷；排出的空气被送至二级冷却系统进行降温，降温后的冷却气体再被鼓风机送入再生吸附筒中进行循环吹冷，直到吸附塔温度降至设定温度；停止吹冷后对再生吸附筒充压，等待进入下一个吸附使用周期。

【技术特征摘要】
1.一种用于压缩空气制备的低能耗通用多模式智慧吸附干燥方法，是针对双吸附筒或多吸附筒并联运行的吸附干燥系统，从再生吸附筒的上部向下进行热气流的气流组织以实现吸附剂的再生；其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)压缩空气余热加热再生阶段利用空气压缩机组产出的压缩空气先对再生吸附筒进行第一级加热，利用压缩空气余热来加热吸附剂，直至与压缩空气温度相同；从再生吸附筒流出的压缩空气经过一级冷却系统后进入吸附运行中的吸附筒，经吸附剂处理达到预定露点后对外供气；(2)放压阶段通过启闭阀门将吸附筒从压缩空气余热加热流程中解耦出来，将再生吸附筒泄压至常压；(3)鼓风深入加热阶段由鼓风机和模块式加热器组成鼓风系统，向再生吸附筒中送入热空气进行第二级加热，使吸附筒温度提升至设定温度，热空气将吸附剂中的剩余水分带出；(4)循环吹冷阶段停止模块式加热器运行，由鼓风机向再生吸附筒中送入环境空气进行吹冷；排出的空气被送至二级冷却系统进行降温，降温后的冷却气体再被鼓风机送入再生吸附筒中进行循环吹冷，直到吸附塔温度降至设定温度；停止吹冷后对再生吸附筒充压，等待进入下一个吸附使用周期。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中进一步包括，通过模块式加热器对压缩空气进行预先加热，以提升压缩空气的热值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一级冷却系统和二级冷却系统均包括常温冷却器和冷冻冷却器。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鼓风机配备了变频器或者软启动控制器。5.根据权利要求1至4任意一项中所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，基于对再生吸附筒中含水高度层的监测，引入湿高作为控制目标以自适应启动模块式加热器或冷冻冷却器，从而实现吸附剂的深度再生；具体包括：(5.1)按设定的间距，沿再生吸附筒高度方向均匀布置若干组温湿度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小华，徐治国，沈新荣，蔡纵，曾璆，谢洪波，
申请(专利权)人：杭州哲达科技股份有限公司，杭州科林爱尔气源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33