[发明专利]一种压缩空气溶液干燥和余热再生装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于溶液除湿技术领域，具体涉及一种压缩空气溶液干燥和余热再生装置及方法。

背景技术

压缩空气广泛应用于制药厂、食品厂、电解厂、飞机气动系统、炼油厂、血浆制取等行业。干燥是压缩空气处理的重要环节，压缩空气干燥过程耗能巨大，在美国制造业消耗的总能量中，约12%用于压缩空气干燥，根据美国能源署的一项统计，压缩机运行时消耗的电能中，用于增加空气势能的仅占总耗电量的15%，其余约85%的电能都转化为热量，这部分热量通过风冷或者水冷的方式排放到空气或者土壤中，造成能源的极大浪费。若能改善干燥工艺或者提高干燥过程的能量利用效率，节能效益将非常可观。此外，由于传统的填料塔型溶液除湿器中空气与溶液直接接触，干燥后的压缩空气会携带液滴，引起设备腐蚀和仪表损坏等问题，增加了企业生产成本。

随着能源与环境问题的不断加剧，节能减排、发展低碳经济成为当今时代发展的主题，研究并提出新型的工业余热回收技术对压缩空气干燥过程中空气压缩机的余热进行利用，具有重要的实际意义和应用价值。此外，为克服填料塔型溶液除湿器的弊端，改善空气与溶液的传质方式显得尤为关键。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种压缩空气溶液干燥和余热再生装置及方法，通过余热再生循环减少了排放，通过中空纤维膜使气液不直接接触，改进了现有技术的不足。

技术方案：基于中空纤维膜的压缩空气溶液干燥和余热再生装置，包括湿空气进口、干燥空气出口和再生空气出口，其特征在于，包括压缩空气溶液干燥系统以及空压机余热回收溶液再生循环系统；

压缩空气溶液干燥系统包括空气压缩机、气液换热器、空气冷却器、储气罐、高压除湿器和第一节流阀；

其中，高压除湿器的内部布置中空纤维膜；该高压除湿器的侧壁设有进气口和排气口；排气口与第一节流阀连接；

空气压缩机的排气口与气液换热器的第一输入端连接，气液换热器的第一输出端连接空气冷却器的进口，空气冷却器的出口连接储气罐的进口，储气罐出口与高压除湿器的侧壁的进气口连接；

空压机余热回收溶液再生循环系统包括气液换热器、高压除湿器、高压储液罐、第二节流阀、回热器、常压再生器、常压储液罐、增压溶液泵、溶液冷却器、第一调节阀和风机；

其中，常压再生器内部布置填料，顶部设有喷淋器，底部设有排液口，侧面设有再生空气进气口和排气口；

高压除湿器的排液口与高压储液罐的进口连接，高压储液罐的出口通过第二节流阀与回热器的第一输入端连接，回热器的第一输出端通过管道与气液换热器的第二输入端连接，气液换热器的第二输出端通过管道连接常压再生器的顶部喷淋器；常压再生器的排液口通过管道与回热器的第二输入端连接，回热器的第二输出端与常压储液罐的进口连接，常压储液罐的出口先后通过增压溶液泵、溶液冷却器、第一调节阀与高压除湿器的顶部喷淋器相连接；再生空气经常压再生器的侧面进气口经风机送入，最后经常压再生器的侧面再生空气出口排出。

常压再生器所需热源由空气压缩机产生的余热提供。

该方法包括高压除湿环境产生流程、高压溶液循环流程和稀溶液余热再生流程；高压除湿环境产生流程为：待干燥空气由湿空气进口进入空气压缩机压缩，压缩后的空气经气液换热器降温后进入空气冷却器进一步冷却至露点温度以下析出部分水分；然后经储气罐进入高压除湿器；同时，常压储液罐中的浓溶液依次经增压溶液泵、溶液冷却器增压冷却后进入高压除湿器，高压浓溶液在中空纤维膜内流动，压缩空气在中空纤维膜外流动，两种介质通过中空纤维膜进行传热传质，获得低湿度的干燥空气，经第一节流阀节流后由干燥空气出口排出；

高压溶液循环流程为：通过增压溶液泵、溶液冷却器增压冷却后进入高压除湿器的浓溶液吸收压缩空气中水分后变成稀溶液，除湿后的稀溶液进入高压储液罐，经第二节流阀节流至常压后进入回热器加热后，加热后的稀溶液进入气液换热器，然后经溶液管道通入常压再生器，稀溶液与来自风机的室外空气通过填料直接接触，稀溶液中的水分向空气中扩散，变为浓溶液，浓溶液通过常压再生器的排液口进入回热器进行冷却，冷却后进入常压储液罐，从常压储液罐流出后，依次经增压溶液泵加压、溶液冷却器冷却，再进入高压除湿器，形成高压溶液循环回路；