[发明专利]一种利用热管换热器的三吸附器空气纯化装置及其方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明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。

本发明拟用如下技术方案实现本发明的目的：

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；