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 　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】經(jīng)驗(yàn)豐富的審計(jì)員在看到客戶的工廠里安裝了吸附式干燥機(jī)時(shí)，就會變得謹(jǐn)慎起來。當(dāng)工廠需要高質(zhì)量壓縮空氣或者當(dāng)壓縮空氣管道暴露在低溫下時(shí)，就需要使用這種干燥機(jī)。然而，盡管吸附式干燥機(jī)可以實(shí)現(xiàn)這種功能，但是將壓縮空氣的露點(diǎn)從35OF降低到-40OF的過程中，其能耗成本卻較高。為了低成本實(shí)現(xiàn)空氣低露點(diǎn)化，鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

 

　　本文介紹了三種常用的吸附式干燥機(jī)類型以及一些使用鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，有好有壞。

 

　　吸附式干燥機(jī)的類型

 

　　在介紹鼓風(fēng)熱再生吸附式式干燥機(jī)之前，有必要了解一下常見的吸附式干燥機(jī)類型，從最簡單的無熱再生吸附式干燥機(jī)開始。雖然還有其他不太常見的吸附式干燥機(jī)類型，但本文不討論它們。所有典型的吸附式干燥機(jī)都有兩個填充滿干燥劑顆粒的壓力容器和一個閥門控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以引導(dǎo)壓縮空氣從一個壓力容器流向另一個壓力容器。干燥劑顆粒在飽和前將壓縮空氣中的水蒸氣（吸附）去除的能力是有限的，一旦干燥劑飽和，必須在再生循環(huán)中將干燥劑中的水分去除，否則干燥機(jī)將無法吸收空氣中的水分，將壓縮空氣的露點(diǎn)降低到一個較低的水平。

 

　　在一個壓力容器中的干燥劑飽和之前，閥門控制系統(tǒng)會將未完全干燥的壓縮空氣輸送到另一個充滿干燥劑的壓力容器中。同時(shí)將前一個壓力容器置于大氣壓下，通入干燥過的壓縮空氣，帶走已飽和干燥劑中的水分，對干燥劑進(jìn)行再生。由于壓縮空氣在大氣壓下，露點(diǎn)會降低，因此其帶走水分的能力更強(qiáng)。兩壓力容器中的干燥劑像這樣交替干燥和再生，周期通常為10分鐘。這一循環(huán)再生過程消耗的壓縮空氣約為干燥機(jī)額定產(chǎn)量的15%到20%。
 

 

　　需要注意的是，這里的15%～20%是干燥機(jī)額定產(chǎn)量的15%～20%。在某些情況下，干燥機(jī)不會滿載工作。舉例來說，當(dāng)干燥機(jī)半載工作時(shí)，這里用來帶走干燥劑中水分的壓縮空氣將是產(chǎn)量的30%到40%。在干燥空氣的過程中，此類干燥機(jī)本身就將用掉大部分已干燥的壓縮空氣，這也是審計(jì)員不看好此類壓縮機(jī)的原因。

 

　　為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)師們提出了不同版本的吸附式干燥機(jī)，其中之一就是有熱再生吸附式干燥的方法。類似于無熱再生吸附式干燥機(jī)，仍要使用已經(jīng)干燥過的壓縮空氣來干燥已飽和的干燥劑，但壓縮空氣在通入壓力容器之前，會先用電加熱器進(jìn)行加熱。

 

　　這一設(shè)計(jì)上的改變使消耗的壓縮空氣更少，大約為干燥機(jī)額定產(chǎn)量的7.5%，可以釋放更多的壓縮空氣滿足需求，并降低了總體電氣運(yùn)行成本。這種類型的干燥機(jī)略大于無熱再生型干燥機(jī)，且周期變?yōu)榱?小時(shí)。

 

　　進(jìn)一步的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)。它使用鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動環(huán)境中的空氣通過加熱元件，然后通入壓力容器，帶走干燥劑中的水分，這一過程叫做吸熱脫水。這種類型的干燥機(jī)完全不消耗已干燥的壓縮空氣，將干燥的壓縮空氣完全地供向工廠。但該機(jī)型對冷空氣流的干燥還存在問題。
 

 

　　剛被加熱完的干燥劑無法有效從冷空氣中吸收水分。因此，在完成吸熱脫水過程后需要使用大量已干燥的壓縮空氣來帶走干燥劑的熱量，這一過程叫冷卻再生。在有熱再生吸附式干燥機(jī)的冷卻再生過程中，需要使用的干燥壓縮空氣量約為干燥機(jī)額定產(chǎn)量的7.5%，通常在4個小時(shí)的循環(huán)中占用1個小時(shí)。而對于鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)，冷卻再生過程通常需要干燥機(jī)額定壓縮空氣產(chǎn)量的2%。但在這里我們閱讀細(xì)則會發(fā)現(xiàn)，這2%實(shí)際上是四個小時(shí)的周期中每一個小時(shí)平均流量，四個小時(shí)的平均流量就是8%。這8%可能會在空壓機(jī)達(dá)到最大功率的需求高峰期時(shí)產(chǎn)生意想不到的后果，甚至可能需要額外補(bǔ)充壓縮空氣。

 

　　更新的鼓風(fēng)干燥機(jī)使用了內(nèi)置的封閉循環(huán)冷卻回路，在這里，鼓風(fēng)機(jī)向壓力容器中通入內(nèi)部循環(huán)空氣來帶走熱量，而不是使用壓縮空氣冷卻。在這一機(jī)型中，將使用某種熱交換器，利用周圍的空氣或冷卻水來帶走熱量。

 

　　運(yùn)行成本

 

　　由于壓縮空氣非常昂貴，利用壓縮空氣來生產(chǎn)干燥壓縮空氣的成本很高。此外，如果干燥機(jī)對壓縮空氣的使用量達(dá)到了壓縮機(jī)額定產(chǎn)量的15%到20%，為了滿足生產(chǎn)需求，就需要購買額定產(chǎn)量比現(xiàn)有壓縮機(jī)高15%到20%的壓縮機(jī)。而使用加熱器，則減少了壓縮空氣的使用量，從而降低了運(yùn)行成本。

 

　　下表是在固定循環(huán)模式下，滿載運(yùn)行的四種類型的干燥機(jī)的成本估計(jì)：

 

 

　　需要注意的是，計(jì)算結(jié)果的前提是假設(shè)干燥機(jī)100%負(fù)載。假設(shè)空壓機(jī)比功為0.2kW/scfm，每千瓦時(shí)10美分，每年運(yùn)作8,760小時(shí)。這張表顯示，使用更復(fù)雜的吸附式干燥機(jī)每年可以節(jié)省相當(dāng)多的錢。

 

　　重要特征

 

　　在實(shí)際操作中，你通常不會看到在輸入壓力為100psi，輸入溫度為100OF或環(huán)境溫度的情況下，100%負(fù)載的空氣干燥機(jī)。這是因?yàn)樨?fù)荷越輕，成本也就越低。

 

　　舉例來說，干燥機(jī)在入口溫度為80OF的情況下，負(fù)荷為滿載時(shí)的75%，那么它只能吸收設(shè)計(jì)吸水量的40%。這是因?yàn)楸仍O(shè)計(jì)溫度低20OF的空氣的含水量只有100OF空氣的50%。對于循環(huán)固定的無熱再生吸附式干燥機(jī)來說，低溫低濕的條件不影響運(yùn)行成本，仍會消耗等量的壓縮空氣來再生干燥劑。但是有熱再生式干燥機(jī)則不同，由于干燥劑中含水量少，而加熱器是以溫度為控制條件（避免干燥劑過熱），因此加熱元件的加熱時(shí)間會減少，節(jié)約了運(yùn)行成本。

 

　　對于未滿載的干燥機(jī)來說，使用壓縮空氣的露點(diǎn)來控制系統(tǒng)可以使成本顯著降低。利用探測器測量干燥機(jī)生產(chǎn)的壓縮空氣的露點(diǎn)，當(dāng)露點(diǎn)低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會延遲冷卻再生循環(huán)開啟的時(shí)間。直到探測器發(fā)現(xiàn)排出的空氣的露點(diǎn)高于設(shè)定值時(shí)，才會啟動冷卻再生循環(huán)。對于低負(fù)荷下的干燥機(jī)，這樣可以降低能耗。但不同類型的干燥機(jī)在低負(fù)荷下的反應(yīng)會有所不同。

 

　　對于無熱再生吸附式干燥機(jī)，冷卻再生過程使用的壓縮空氣的減少量往往只與干燥機(jī)干燥氣體的減少量有關(guān)，且成正比，而與入口溫度較低而導(dǎo)致的待干燥氣體濕度降低無關(guān)。但對于有熱再生吸附式干燥機(jī)來說，一方面，干燥機(jī)干燥氣體流量的減少會降低冷卻再生循環(huán)中使用的壓縮空氣量；另一方面，入口溫度較低使得待干燥氣體濕度較低，同樣也會導(dǎo)致冷卻再生循環(huán)中壓縮空氣使用量的減少。也就是說，有熱再生的方法比無熱再生的方法成本更低。沿用前面的例子，無熱再生式干燥機(jī)將節(jié)約20%～25%的成本，而有熱再生式干燥機(jī)在使用了露點(diǎn)控制系統(tǒng)后卻可以節(jié)約50%～60%的成本。

 

　　實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

 

　　多年來，在使用鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)時(shí)，我們吸取了一些教訓(xùn)，有好的，也有壞的。以下是一些較有用的例子：

 

　　造紙廠1：

 

　　一個造紙廠安裝了一個鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)，并采用了露點(diǎn)控制系統(tǒng)。盡管如此，他們的儀器設(shè)備還是常年處在潮濕的環(huán)境。檢查干燥機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，壓縮空氣的露點(diǎn)都已經(jīng)控制到遠(yuǎn)低于-40OF的水平。工作人員曾懷疑在未干燥的空氣容器與干燥的空氣容器之間發(fā)生了泄露。但是，經(jīng)過仔細(xì)觀察后，一位審計(jì)員注意到游離水在干燥機(jī)后的過濾器中發(fā)生了泄露。審計(jì)員還發(fā)現(xiàn)探測器在任何情況下讀到的露點(diǎn)都是相同的，即便將其從機(jī)器中取出，拿到潮濕的房間中，其讀數(shù)也沒有發(fā)生變化。探測器在低溫下讀數(shù)失靈，意味著即使干燥劑完全飽和，干燥機(jī)也不會對干燥劑進(jìn)行冷卻再生循環(huán)。

 

　　調(diào)查發(fā)現(xiàn)，探測器之所以失靈，是水冷系統(tǒng)上的后冷卻器發(fā)生了故障，將水泄露到了壓縮空氣中，同時(shí)也將探測器淹沒了。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，該干燥機(jī)安裝在了一個蒸汽泄漏很嚴(yán)重的房間里，當(dāng)干燥機(jī)使用環(huán)境空氣對干燥劑進(jìn)行冷卻再生時(shí)，水分被干燥劑吸收，導(dǎo)致干燥劑吸水能力下降。由此可得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：

 

　　1.確保露點(diǎn)控制系統(tǒng)正常工作并進(jìn)行了校準(zhǔn)。

 

　　2.設(shè)計(jì)時(shí)，一定要在游離水到達(dá)干燥器入口過濾器之前將其去除。

 

　　3.保證干燥機(jī)的工作環(huán)境無水無塵。

 

　　造紙廠2：

 

　　另一家造紙廠對壓縮空氣的審計(jì)結(jié)果顯示，每過四個小時(shí)干燥機(jī)中的空氣壓力就會出現(xiàn)一次明顯的下降。這一下降的幅度很大，會引起強(qiáng)烈的壓力波動，影響生產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，這一壓降發(fā)生在干燥機(jī)吸熱脫水后的冷卻再生過程。

 

　　調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原來這是干燥機(jī)的冷卻再生過程中，通入的壓縮空氣量過高導(dǎo)致的。壓縮空氣的通入由一個簡單的球閥控制，球閥上本來有一個標(biāo)簽用來指示冷卻再生過程的壓力應(yīng)設(shè)置為40psi，但現(xiàn)在標(biāo)簽不見了。估計(jì)后來有人看見球閥只是部分打開，便決定將其全開，導(dǎo)致了最終的結(jié)果。當(dāng)調(diào)整球閥后，壓力陡降的現(xiàn)象消失了。但由于冷卻再生過程需要的壓縮空氣量仍然是干燥機(jī)產(chǎn)量的8%左右，因此，每過四個小時(shí)，便需要額外的壓縮機(jī)提供空氣來彌補(bǔ)。

 

　　在這臺干燥機(jī)更早的使用歷史中，它曾經(jīng)每過幾個小時(shí)，就會燒壞一次保險(xiǎn)絲。經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)原因是環(huán)境中灰塵過多，堵塞了風(fēng)機(jī)入口的過濾器，導(dǎo)致加熱過載。由此可得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：

 

　　1.確保干燥機(jī)是按照要求操作的。

 

　　2.壓縮空氣系統(tǒng)的容量大小必須考慮到冷卻再生過程會消耗一定的壓縮空氣。

 

　　3.環(huán)境中灰塵過多會堵塞風(fēng)機(jī)入口的過濾器。

 

　　化工廠：

 

　　某化工廠購置了一臺大型鼓風(fēng)干燥機(jī)，足以同時(shí)為三個空氣壓縮機(jī)干燥空氣，但該廠從未安裝第三臺壓縮機(jī)。該機(jī)安裝了露點(diǎn)控制系統(tǒng)，但后來該系統(tǒng)除了故障，廠家也沒有進(jìn)行維修。

 

　　由于這臺干燥機(jī)冷卻再生過程消耗的壓縮空氣過多，不得不使用一臺100-hp的壓縮機(jī)進(jìn)行空氣補(bǔ)充，而高流量也給工廠帶來了壓力問題。本來如果負(fù)荷較輕的話，在露點(diǎn)控制系統(tǒng)的控制下，冷卻再生過程有很長一段時(shí)間都不用開啟。但由于該系統(tǒng)出了問題，所以即便是在輕負(fù)荷下工作，該裝置仍然采用了一個固定循環(huán)。

 

　　該干燥機(jī)利用球閥來控制冷卻再生過程的進(jìn)氣量也存在問題，這樣會使消耗的壓縮空氣過多。而過濾器也沒有按照規(guī)則進(jìn)行維護(hù)，導(dǎo)致過濾器與干燥機(jī)之間大概有8psi的壓降。

 

　　為了解決這些問題，客戶決定購買一臺帶有冷卻再生循環(huán)的鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)替換這臺干燥機(jī)。這一改變減少了一臺空壓機(jī)的使用，節(jié)約了大量能源，同時(shí)也改善了壓力狀態(tài)。

 

　　由此可得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：

 

　　1.確保露點(diǎn)控制系統(tǒng)正常工作并進(jìn)行了校準(zhǔn)。

 

　　2.干燥機(jī)冷卻再生循環(huán)通入的冷空氣流量必須適當(dāng)。

 

　　3.新型的機(jī)型設(shè)計(jì)可以節(jié)省成本。

 

　　肉類加工廠：

 

　　一個肉類加工廠購置了一臺鼓風(fēng)干燥機(jī)來替代冷凍式干燥機(jī)與無熱再生吸附式干燥機(jī)共同作用的系統(tǒng)。原系統(tǒng)由于部件過多，導(dǎo)致壓力損失過大。而將原系統(tǒng)更換為具有雙平行進(jìn)/出口過濾器的大型鼓風(fēng)干燥機(jī)，不僅降低了壓降，也使工廠的壓力更加穩(wěn)定。同時(shí)，新的鼓風(fēng)干燥機(jī)消耗的能量也比原系統(tǒng)小得多。

 

　　工廠工作人員剛開始決定將干燥機(jī)的廢氣直接排放到室外，這樣干燥機(jī)排出的水分就不會被壓縮機(jī)重新吸入。然而過了一段時(shí)間，在寒冷的十一月，他們注意到壓縮空氣露點(diǎn)的問題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，冷卻再生循環(huán)產(chǎn)生的廢氣中所含的水在室外溫度下會凍結(jié)，堵塞住干燥機(jī)的廢氣排出口。用于戶外排氣的管道也很小，造成的壓力損失高于預(yù)期。另外，安裝人員未考慮到周圍空氣的高速流動帶來的影響。因此，必須作出改進(jìn)將廢氣排放到更溫和的環(huán)境中。由此可得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：

 

　　1.使用大小更合適的干燥機(jī)替代原有的標(biāo)準(zhǔn)干燥系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的整體性能。

 

　　2.如果要將廢氣排放到較遠(yuǎn)的地方，要確保管道的直徑合適，且排氣消聲器不能直接暴露在低溫下。

 

　　食品加工廠1：

 

　　一個食品加工廠購買了一臺鼓風(fēng)干燥機(jī)，用來為在較低溫度下工作的設(shè)備調(diào)節(jié)空氣濕度。這臺干燥機(jī)安裝有露點(diǎn)控制系統(tǒng)。與其相連的是水冷式的空壓機(jī)。工廠的冷卻水溫度很低，全年大部分時(shí)間都在40OF到45OF。

 

　　由于空壓機(jī)輸出的壓縮空氣溫度為50OF（其濕度約為額定濕度的20%），而干燥機(jī)吸收的水分約占其含水量的50%，因此干燥機(jī)的負(fù)荷其實(shí)非常輕。在對該系統(tǒng)進(jìn)行壓縮空氣評估時(shí)，發(fā)現(xiàn)干燥機(jī)每兩到三天才進(jìn)行一次冷卻再生循環(huán)，而不是像固定循環(huán)那樣每四個小時(shí)進(jìn)行一次。這節(jié)省了大量的能源。

 

　　如果關(guān)閉冷卻再生循環(huán)，使用輻射冷卻的方法，會讓循環(huán)周期變長，但系統(tǒng)的性能會進(jìn)一步提升。

 

　　由此可得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：

 

　　1.低溫氣體的干燥對鼓風(fēng)干燥機(jī)來說可節(jié)約能量。

 

　　2.當(dāng)循環(huán)時(shí)間間隔很長時(shí)，可以不必使用冷卻再生循環(huán)，而讓其自行輻射冷卻，可以節(jié)約很多壓縮空氣。

 

　　食品加工廠2：

 

　　一個產(chǎn)品加工廠購買了一臺安裝了露點(diǎn)控制系統(tǒng)的鼓風(fēng)干燥機(jī)，為廠內(nèi)設(shè)備（特別是色選機(jī)，因?yàn)槭澄镌谀抢锱c壓縮空氣接觸）調(diào)節(jié)空氣狀況。廠內(nèi)的管道直接暴露在寒冷的空氣中。但在大多數(shù)情況下，由于負(fù)荷較輕，干燥機(jī)都運(yùn)行良好。在這里干燥機(jī)每12小時(shí)啟動一次冷卻再生循環(huán)。

 

　　壓縮空氣評估發(fā)現(xiàn)，在干燥器冷卻再生過程中，需要啟動一臺額外的空壓機(jī)提供壓縮空氣。安裝流量計(jì)后，發(fā)現(xiàn)干燥機(jī)冷卻再生過程的壓縮空氣使用量過大。一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，干燥機(jī)的裝配不當(dāng)。有一個閥門漏水，控制增壓和冷卻的兩個控制閥裝反，導(dǎo)致冷卻再生循環(huán)通入了過多的空氣。對閥門進(jìn)行修正后，干燥機(jī)運(yùn)行恢復(fù)正常，且在再生循環(huán)無需另開一臺空壓機(jī)。由此可得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：

 

 

　　1.輕負(fù)荷能減少冷卻再生循環(huán)的時(shí)間。

 

　　2.干燥機(jī)的狀態(tài)應(yīng)該被監(jiān)控，以確保實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，特別是在調(diào)試完成后。

 

　　3.安裝流量計(jì)可以檢測干燥機(jī)是否出現(xiàn)問題。

 

　　總結(jié)：

 

　　使用鼓風(fēng)干燥機(jī)可以降低運(yùn)行成本，特別是在低負(fù)荷和由于空壓機(jī)排氣溫度較低而降低了空氣含濕量的情況下。然而，這些設(shè)備非常復(fù)雜，需要正確的維護(hù)和監(jiān)視，以確保它們的工作順序是正確的。在工廠壓縮空氣評估過程中對這些干燥機(jī)進(jìn)行檢測和研究，可以得出許多有用的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

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