一种提高空压站的压缩空气品质的方法与流程

1.本发明涉及空压站设备技术领域，尤其是涉及一种提高空压站的压缩空气品质的方法。


背景技术：

2.空压站就是压缩空气站，由空气压缩机产生的压缩空气，储存在储气罐中，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理，才能供给控制元件(各种阀、逻辑元件等)及执行元件(缸、马达等)使用。空压站通常包括空压机、储气罐、干燥机(包括冷冻式干燥机和吸附式干燥机两种)以及除尘除油的过滤器。
3.现有技术中，空压站中均为采用氧化铝吸附水分，利用成品压缩空气活化再生工艺，产出的压缩空气的品质通常为3级。现有技术中的空压站存在以下问题及缺陷：生产工艺能耗高；后处理采用自产的成品压缩空气活化再生氧化铝，造成能耗升高；氧化铝的使用寿命短，一般在2年就需更换；压缩空气的品质只能控制到3级标准，造成压缩空气的露点高、空气洁净度低，对钢铁厂内的各使用用户造成设备故障率高，增加了管控成本。
4.现有技术中，空压站的能耗高，空压站的原料是空气，其主要消耗的是能源，能源消耗占生产成本的绝大部分。随着科技进步，空压站的能耗较高问题已经越来越被重视，降低空压站的生产成本的主要措施是降低能耗，节能降耗是实现空压站安全环保与提高效益的主要途径。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种提高空压站的压缩空气品质的方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
7.一种提高空压站的压缩空气品质的方法，包括以下依次进行的步骤：
8.1)空气经空气过滤器过滤，清除掉空气中的灰尘及机械杂质；
9.2)过滤后的空气由空气压缩机压缩至所需压力；
10.3)压缩加压后的空气进入空气预冷系统中，空气在空气预冷系统中的空冷塔中被预先洗涤和冷却；
11.4)然后空气进入纯化系统中，分子筛吸附器中的分子筛吸附除去空气中的水分、二氧化碳与碳氢化合物；
12.5)纯化后的空气进入缓冲罐中进行稳压与储存。
13.优选的，分子筛吸附器再生时：先将污氮气加热，然后将加热后的污氮气输入分子筛吸附器中进行升温脱附。
14.优选的，分子筛吸附器再生时：先将污氮气加热，然后将加热后的污氮气输入分子筛吸附器中进行升温脱附，待升温脱附一定时间后，利用真空泵将分子筛吸附器抽成真空状态进行降压脱附，真空泵将分子筛吸附器中脱附完成后产生的气体抽出。
15.优选的，分子筛吸附器的塔腔中的底部设置有活性氧化铝，步骤4)中空气进入分
子筛吸附器中后，在分子筛吸附器中空气先流经活性氧化铝然后流经分子筛。
16.优选的，所述分子筛为沸石分子筛。
17.优选的，在分子筛吸附器上设置空气循环泵，空气循环泵的进气口通过管道与分子筛吸附器的塔腔的顶部连通，空气循环泵的出气口通过管道与分子筛吸附器的塔腔的底部连通，且空气循环泵的进气口与出气口分别位于分子筛填料床的上下两侧，在吸附过程中利用空气循环泵将分子筛吸附器中的空气循环流动，使得在吸附过程中空气循环多次流经分子筛填料床。
18.优选的，分子筛吸附时：先将深冷空气分离系统中的精馏塔产出的成品氮气或污氮气升温至0℃～8℃后与步骤3)预冷后的空气混合，然后输入分子筛吸附器中进行降温吸附。
19.本技术取得了如下的有益的技术效果：
20.1)本技术采用空气预冷系统进行洗涤和冷却，采用纯化系统中的分子筛吸附器吸附除去空气中的水分、二氧化碳与碳氢化合物，提高压缩空气产品质量达到了1级标准。
21.2)本技术用空冷塔代替原来的冷干机，显著地降低了能耗，经测算，达到同样的出口温度，空冷塔比冷干机节能25％以上。
22.3)利用制氧系统所产的污氮气活化再生分子筛与活性氧化铝，代替了原有使用成品压缩空气对分子筛与活性氧化铝升温再生，节省能耗7％以上，且设备运行更稳定，产品压缩空气的流量波动更小。
23.4)在空压站的压缩空气用户不稳定使用的阶段，可将波动时段压缩空气的富余量送入制氧系统，进一步降低制氧系统与空压站的两系统能耗。
24.5)本技术的空压站占地小，能耗低，有效地降低了生产成本，节约了能耗，提高了生产效率与经济效益，有利于环境保护。
附图说明
25.图1为本技术的实施例提供的一种提高空压站的压缩空气品质的方法的工作原理示意图；
26.图2为本技术的另一实施例提供的一种提高空压站的压缩空气品质的方法的工作原理示意图；
27.图中：1空气过滤器，2空气压缩机，3空气预冷系统中的空冷塔，4纯化系统中的分子筛吸附器，5缓冲罐；
28.6真空泵，7空气循环泵。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆
时针”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于实际应用中的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.如图1-2所示，图中：空气过滤器1，空气压缩机2，空气预冷系统中的空冷塔3，纯化系统中的分子筛吸附器4，缓冲罐5；真空泵6，空气循环泵7。
32.本技术提供了一种提高空压站的压缩空气品质的方法，包括以下依次进行的步骤：
33.1)空气经空气过滤器1过滤，清除掉空气中的灰尘及机械杂质；
34.2)过滤后的空气由空气压缩机2压缩至所需压力；
35.3)压缩加压后的空气进入空气预冷系统中，空气在空气预冷系统中的空冷塔3中被预先洗涤和冷却；
36.4)然后空气进入纯化系统中，分子筛吸附器4中的分子筛吸附除去空气中的水分、二氧化碳与碳氢化合物；
37.5)纯化后的空气进入缓冲罐5中进行稳压与储存。
38.本技术中，空气过滤器1优选的为脉冲反吹自洁式空气过滤器。
39.空气预冷系统是原料空气进入空分装置或分子筛吸附器4前，用来预先洗涤和冷却原料空气的系统，它包括空冷塔3、水冷塔、冷冻机组、水泵、阀门、自动调节阀等。空气预冷系统的主要作用是洗涤和冷却原料空气，减少空气中的水分；空气预冷系统的预冷原理是：在空冷塔3中用水洗涤和冷却空气，在水冷塔中冷却水并且供水给空冷塔3；空气预冷系统主要设备是空冷塔3和水冷塔，并且包括其它辅助设备如冷冻机，水泵，阀门等等。
40.吸附分离方法：任何一种吸附对于同一被吸附气体(吸附质)来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大；反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小；因此，气体的吸附分离方法通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。
41.如果压力不变，在常温或低温的情况下吸附，用高温解吸的方法，称为变温吸附(简称tsa)。变温吸附是最早实现工业化的循环吸附工艺，循环操作在两个平行的固定床吸附器中进行；其中一个在环境温度附近吸附溶质，而另一个在较高温度下解吸溶质，使吸附剂床层再生；吸附剂在常温或低温下吸附希望被吸附的物质，通过提高温度使被吸附物质从吸附剂解吸出来，吸附剂自己则同时被再生，然后再降温到吸附温度，进入下一个吸附循环；例如空气干燥。
42.如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压(抽真空)或常压解吸的方法，称为变压吸附(psa)，例如变压吸附真空解吸制氧(简称vpsa制氧)，即利用vpsa专用分子筛选择性吸附空气中的氮气、二氧化碳和水等杂质，然后在抽真空的条件下对分子筛进行解吸，从而循环制得纯度较高的氧气(90％～94％)，vpsa的能耗较低，设备越大其能耗越低。
43.本技术中，大自然中的空气经空气过滤器除去灰尘及其它杂质，然后过滤后的空气被空气压缩机2压缩，经空气压缩机2压缩后的空气进入空冷塔3进行洗涤与冷却；空冷塔3由填料填充，分为上下两段，下段采用工厂循环水系统提供的常温水清洗及冷却空气，上段由被冷冻机降温后的循环水冷却空气；经空冷塔3冷却后的空气进入分子筛吸附器4中，空气中的二氧化碳和水分等被分子筛吸附器4中的分子筛吸附，两台分子筛吸附器4周期性地交替切换使用，其中一台分子筛吸附器4吸附时，另一台分子筛吸附器4再生；纯化后的空
气进入缓冲罐5中，然后作为产品气向外输出。
44.在本技术的一个实施例中，分子筛吸附器4再生时：先将污氮气加热，然后将加热后的污氮气输入分子筛吸附器4中进行升温脱附。
45.在本技术的一个实施例中，分子筛吸附器4再生时：先将污氮气加热，然后将加热后的污氮气输入分子筛吸附器4中进行升温脱附，待升温脱附一定时间后，利用真空泵6将分子筛吸附器4抽成真空状态进行降压脱附，真空泵6将分子筛吸附器4中脱附完成后产生的气体抽出；
46.此实施例采用加热后的污氮气升温脱附与真空泵6抽真空降压脱附这两种方式相结合，提高了分子筛的脱附再生的效率与效果，分子筛的脱附更彻底，分子筛的再生吸附性能更高。
47.本技术中，污氮气是空分流程中的一种介质，一般从精馏塔的上塔抽出，含氧在1％到3％之间的干燥气体。上塔顶部主要是产高纯氮气，这种氮气一般作为产品，压缩后送入氮气管网。上塔顶部靠下一点会设一个抽口抽取污氮气，用于氮水预冷器冷却循环水或者分子筛再生加热、冷吹用。
48.在本技术的一个实施例中，分子筛吸附器4的塔腔中的底部设置有活性氧化铝，步骤4)中空气进入分子筛吸附器4中后，在分子筛吸附器4中空气先流经活性氧化铝然后流经分子筛；
49.活性氧化铝的粒度均匀，表面光滑，机械强度大，吸湿性强，吸水后不胀不裂保持原状，无毒、无嗅、不溶于水、乙醇。活性氧化铝是一种微量水深度干燥的高效干燥剂，适用于无热再生装置。活性氧化铝属于化学品氧化铝范畴，主要用于吸附剂、净水剂、催化剂及催化剂载体。活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领，吸附饱和后可在约175℃～315℃加热除去水而再生，吸附和再生可进行多次，除用作干燥剂外，还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气，并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。
50.在本技术的一个实施例中，所述分子筛为沸石分子筛。
51.本技术取得了如下的有益的技术效果：
52.1)本技术采用空气预冷系统进行洗涤和冷却，采用纯化系统中的分子筛吸附器4吸附除去空气中的水分、二氧化碳与碳氢化合物，提高压缩空气产品质量达到了1级标准。
53.2)本技术用空冷塔3代替原来的冷干机，显著地降低了能耗，经测算，达到同样的出口温度，空冷塔3比冷干机节能25％以上。
54.3)利用制氧系统所产的污氮气活化再生分子筛与活性氧化铝，代替了原有使用成品压缩空气对分子筛与活性氧化铝升温再生，节省能耗7％以上，且设备运行更稳定，产品压缩空气的流量波动更小。
55.4)在空压站的压缩空气用户不稳定使用的阶段，可将波动时段压缩空气的富余量送入制氧系统，进一步降低制氧系统与空压站的两系统能耗。
56.5)本技术的空压站占地小，能耗低，有效地降低了生产成本，节约了能耗，提高了生产效率与经济效益，有利于环境保护。
57.在本技术的一个实施例中，在分子筛吸附器4上设置空气循环泵7，空气循环泵的进气口通过管道与分子筛吸附器的塔腔的顶部连通，空气循环泵的出气口通过管道与分子
筛吸附器的塔腔的底部连通，且空气循环泵的进气口与出气口分别位于分子筛填料床的上下两侧，在吸附过程中利用空气循环泵将分子筛吸附器中的空气循环流动，使得在吸附过程中空气循环多次流经分子筛填料床；
58.此实施例利用外置的空气循环泵7，在吸附过程中将分子筛吸附器4中的空气循环流动起来，使得在吸附过程中空气循环多次流经分子筛填料床，实现多次吸附，提高了接触次数与吸附次数，从而显著地提高了分子筛的吸附效果与吸附效率，空气中的水分、二氧化碳与碳氢化合物等被吸附脱除得更彻底，空气纯化与净化效果更好。
59.在本技术的一个实施例中，分子筛吸附时：先将深冷空气分离系统中的精馏塔产出的成品氮气或污氮气升温至0℃～8℃后与步骤3)预冷后的空气混合，然后输入分子筛吸附器4中进行降温吸附；
60.此实施例中，通常经空冷塔3后的空气的温度为8℃～12℃，且从精馏塔顶部出来的成品氮气或污氮气的温度较低，成品氮气或污氮气会用来在换热器中冷却其他流体，同时成品氮气或污氮气被加热升温，此处，选取升温至0℃～8℃的成品氮气或污氮气与从空冷塔3出来的8℃～12℃空气进行混合，利用温度更低的成品氮气或污氮气来冷却降温空气，然后在分子筛吸附器4中进行降温吸附，从而显著地提高了分子筛的吸附效果与吸附效率，空气中的水分、二氧化碳与碳氢化合物等被吸附脱除得更彻底，空气纯化与净化效果更好。
61.本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
62.以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。