【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、壓縮空氣為什么要干燥
空壓機(jī)排出的壓縮空氣是不干凈的,除了含有水(包括水蒸氣、凝結(jié)水)和懸浮物外,還有油(包括油霧、油蒸氣)、塵、菌。這些污染物對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量是不利的,因此就需要進(jìn)行干燥凈化處理。
由于大氣環(huán)境的相對(duì)濕度影響,壓縮空氣中含有大量的水。水對(duì)于壓縮空氣管路、閥門(mén)及使用設(shè)備來(lái)說(shuō)會(huì)產(chǎn)生腐蝕和破壞,如氣動(dòng)元件銹蝕、冰堵等;也會(huì)對(duì)特殊生產(chǎn)工藝及流程大為不利,如電廠噴灰、水泥輸送等等;同時(shí)也可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重影響,如電子產(chǎn)品、藥品、食品生產(chǎn)質(zhì)量影響等等。
1.1 壓縮空氣中水的危害
?、偃菀资构艿冷P蝕,從而縮短管道使用壽命(見(jiàn)圖1)。
?、谂c油、塵混合,容易堵塞管道。
③會(huì)降低生產(chǎn)物料純度,影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。
④容易形成“水錘”現(xiàn)象,破壞用氣設(shè)備。
?、輹?huì)影響設(shè)備運(yùn)行速度,導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。
?、拊诤涞貐^(qū),水分結(jié)冰會(huì)造成管道凍結(jié)或凍裂。
⑦滋生細(xì)菌。
1.2 壓縮空氣中水的來(lái)源
壓縮空氣中的水分主要來(lái)自大氣,是自然界空氣所固有的,無(wú)論是在地球的每一個(gè)角落還是春夏秋冬季節(jié),大氣中均有一定的相對(duì)濕度。而空氣中的水蒸氣,經(jīng)過(guò)壓縮或降溫,就會(huì)變成液態(tài)水析出,從而影響到壓縮空氣的品質(zhì)。在壓縮空氣應(yīng)用的領(lǐng)域中,絕大部分用戶對(duì)水分的存在十分敏感,既然不能杜絕空壓機(jī)前的空氣水分,那么就需要在空壓系統(tǒng)中去除。
1.3 壓縮空氣中水如何除掉
壓縮空氣中的水通常分兩種:液態(tài)和氣態(tài),表1可以清晰看到壓縮空氣水含量在空壓系統(tǒng)中變化情況:
?、僖簯B(tài)水可通過(guò)加熱—過(guò)濾—機(jī)械分離等方法除去。在空壓系統(tǒng)設(shè)備中通常采用空壓機(jī)后冷加氣水分離器和儲(chǔ)氣管來(lái)去除;
②水蒸氣去除在空壓系統(tǒng)中稱(chēng)為“干燥”:壓縮、降溫、吸附和膜分離都可以對(duì)空氣進(jìn)行干燥。在空壓系統(tǒng)設(shè)備中通常采用壓縮(空氣達(dá)到壓力露點(diǎn))、降溫(通過(guò)風(fēng)(水)冷卻器、儲(chǔ)氣罐及冷凍式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)冷干機(jī)))、吸附(吸附式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)吸干機(jī)))來(lái)去除。膜分離技術(shù)不在常規(guī)干燥器的客戶群體里,在后文會(huì)有詳細(xì)介紹。
進(jìn)入空壓機(jī)前的空氣中的水分主要是水蒸氣且不飽和。從表1可以看出,相對(duì)濕度69%,溫度20℃的大氣經(jīng)過(guò)壓縮后(7bar),壓縮空氣經(jīng)空壓機(jī)后部冷卻器冷卻后所含水蒸氣就變成飽和,并且會(huì)析出42%的液態(tài)水,這個(gè)液態(tài)水可以通過(guò)氣水分離器和儲(chǔ)氣罐分離去除。而剩下58%的水以水蒸氣形式存在于輸送過(guò)程中的壓縮空氣中。如果用戶直接使用未經(jīng)干燥的壓縮空氣就會(huì)對(duì)生產(chǎn)不利。在1.1有7項(xiàng)壓縮空氣中含水的危害性。因此通常情況下,冷干機(jī)和吸干機(jī)就成為壓縮空氣干燥的首選設(shè)備。
用戶使用端的壓縮空氣含水量的多少根據(jù)用戶對(duì)壓縮空氣的品質(zhì)需求來(lái)定。由于大氣經(jīng)過(guò)空壓機(jī)壓縮為壓縮空氣,空壓機(jī)出口溫度一般為:環(huán)境溫度+15℃(風(fēng)冷),環(huán)境溫度+8℃(水冷)。一般來(lái)說(shuō)其壓力露點(diǎn)溫度都會(huì)在40~50℃,但在氣體輸送過(guò)程中(特別是管道較長(zhǎng)或環(huán)境溫度較低)會(huì)降溫向室溫靠攏,此時(shí)就會(huì)不斷有水析出,影響客戶的使用。 用戶對(duì)壓縮空氣含水量要求一般有三種:
?、俳?jīng)過(guò)空壓機(jī)得到的壓縮空氣+冷卻器(可選)+儲(chǔ)氣罐的可以使壓縮空氣降低3~10℃。對(duì)于用氣質(zhì)量不高的客戶端基本上能夠滿足,比如鉆機(jī)、風(fēng)炮等;
②但絕大部分工業(yè)企業(yè)對(duì)壓縮空氣品質(zhì)需求一般在10℃>壓力露點(diǎn)>0℃時(shí),就需要選用冷干機(jī)作為干燥設(shè)備處理壓縮空氣中的水蒸氣了;
③而需求在壓力露點(diǎn)≤0℃時(shí),則干燥器選用吸干機(jī)。
壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)和具體選用見(jiàn)表2。
二、壓縮空氣如何進(jìn)行干燥(Class6以上)
2.1冷凍式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)冷干機(jī)):采用冷凍除濕原理,將壓縮空氣壓力露點(diǎn)干燥到0~10℃。
2.1.1冷干機(jī)的工作原理:利用制冷原理降低壓縮空氣的溫度,使壓縮空氣中的水蒸氣在低溫下過(guò)飽和而冷凝成液體,再通過(guò)適當(dāng)手段將冷凝水從壓縮空氣中分離后排出,使壓縮空氣得到干燥。冷干機(jī)工作分為兩個(gè)系統(tǒng)流程(見(jiàn)圖3)。
?、?制冷系統(tǒng)流程:通過(guò)消耗能量(通常是電),讓低溫的制冷劑在蒸發(fā)器②與壓縮空氣進(jìn)行熱交換,使壓縮空氣溫度降低到3/7/10℃;
⑵ 壓縮空氣處理系統(tǒng)流程:壓縮空氣通過(guò)熱交換器①和蒸發(fā)器②使其壓力露點(diǎn)降到3/7/10℃,并通過(guò)氣水分離器③將析出的液態(tài)水排出壓縮空氣系統(tǒng)。
?、?當(dāng)壓縮空氣的壓力露點(diǎn)溫度降到3/7/10℃,分別去除了92.27%/89.77% /87.50%水蒸氣。(見(jiàn)表1舉例)。
?、?按照制冷系統(tǒng)冷凝器的換熱方式有風(fēng)冷型和水冷型兩種方式。
2.1.2冷干機(jī)的設(shè)計(jì)理論依據(jù):熱力學(xué)定律。
2.1.2.1制冷系統(tǒng)流程采用熱力學(xué)第一定律:
熱量和功可以相互轉(zhuǎn)化,冷干機(jī)內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。
2.1.2.2壓縮空氣處理系統(tǒng)流程則采用熱力學(xué)第二定律:
熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,通過(guò)冷干機(jī)蒸發(fā)器的壓縮空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換,獲得低露點(diǎn)的氣體品質(zhì)。
2.1.3冷干機(jī)的熱力計(jì)算:
2.1.3.1已知條件如下
?、倮涓蓹C(jī)進(jìn)氣壓力(MPa)
?、谔幚須饬浚╩3/min)
③進(jìn)氣露點(diǎn)(℃)
?、苓M(jìn)氣溫度(℃)
?、堇涓蓹C(jī)露點(diǎn)要求(℃)
⑥冷干機(jī)出口溫度(℃)
?、呃涓蓹C(jī)出口壓力(MPa)
⑧冷卻方式(風(fēng)冷/水冷)
2.1.3.2冷干機(jī)計(jì)算
主要是在以上已知條件下,對(duì)熱交換器、蒸發(fā)器、冷凝器及制冷壓縮機(jī)的負(fù)荷進(jìn)行熱力計(jì)算。特別是冷干機(jī)進(jìn)出口溫差和露點(diǎn)要求的選擇,對(duì)于冷干機(jī)的輸入功率計(jì)算影響非常大,在第四章節(jié)會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明,這里不再研究了。
2.1.4冷干機(jī)的規(guī)定工況:根據(jù)JB/T 10526-2017《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》(見(jiàn)表3)
通常冷干機(jī)樣本或銘牌中的處理量和露點(diǎn)溫度就是依據(jù)在規(guī)定工況下的額定處理量。
2.1.5冷干機(jī)的性能要求:根據(jù)JB/T 10526-2017《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》,壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)、出口壓力露點(diǎn)和壓降要求見(jiàn)表4。
2.1.6冷干機(jī)選型指南
在保障客戶用氣質(zhì)量(壓力露點(diǎn))的情況下,由于實(shí)際工況發(fā)生變化時(shí),選擇冷干機(jī)實(shí)際工況處理量應(yīng)參考產(chǎn)品樣本的標(biāo)準(zhǔn)處理量(標(biāo)準(zhǔn)工況見(jiàn)表4)及修正系數(shù)(見(jiàn)表5)按以下公式選型:
處理量(m3/min)=標(biāo)準(zhǔn)處理量(m3/min) /(sf進(jìn)氣溫度*sf環(huán)境溫度或sf進(jìn)水溫度*sf進(jìn)氣壓力)
2.2吸附式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)吸干機(jī))
2.2.1吸干機(jī)的工作原理:當(dāng)壓縮空氣通過(guò)吸附式壓縮空氣干燥機(jī)時(shí),工作塔內(nèi)的干燥劑將壓縮空氣中的水蒸氣吸附,從而除去壓縮空氣中的水份,從而達(dá)到壓縮空氣干燥的目的。吸干機(jī)工作分為兩個(gè)系統(tǒng)流程:
⑴ 吸附過(guò)程:當(dāng)壓縮空氣通過(guò)工作塔①時(shí)(見(jiàn)圖5),其水蒸氣由于物理吸附動(dòng)力-范德華力的作用下,水蒸氣向吸附劑(氧化鋁/分子篩)滲透,使得壓縮空氣中的水蒸氣含量減少,經(jīng)過(guò)吸干機(jī)處理后的壓縮空氣露點(diǎn)可達(dá)-20/-40/-70℃,可去除98.95%/99.86%/~100%水蒸氣。(數(shù)據(jù)來(lái)自表1)。
?、?解析(也稱(chēng)為”再生”,下同)過(guò)程:在工作塔吸附的同時(shí),再生塔②(見(jiàn)圖5)內(nèi)吸附飽和的干燥劑通過(guò)無(wú)熱/有熱等再生方式將水分解析排出塔體,使其再具有吸附功能,為下一次吸附準(zhǔn)備。圖5是三種不同再生方式的吸干機(jī)。
2.2.2吸干機(jī)的設(shè)計(jì)理論依據(jù)
2.2.2.1熱力學(xué)定律
?、?吸附過(guò)程:根據(jù)熱力學(xué)第二定律,吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程,從而自然降低能量的過(guò)程,無(wú)需消耗外部能量。
?、?解析過(guò)程:根據(jù)熱力學(xué)第二定律,解析過(guò)程是一個(gè)吸熱過(guò)程,需要消耗外部能量。
?、?從宏觀的角度來(lái)說(shuō),吸附劑吸附或解析到一定數(shù)量的物質(zhì)后就達(dá)到了飽和,不能進(jìn)一步吸附或解析;從微觀的方面來(lái)看,吸附和解析作用一直是在同時(shí)進(jìn)行的,通常有三種狀態(tài):
a)平衡狀態(tài):吸附和解析的速率相同,此時(shí)處于準(zhǔn)備切換,(如圖6的中圖);
b)吸附狀態(tài):吸附速率>解析速率(如圖6的左圖),此時(shí)是工作過(guò)程;
c)解析狀態(tài):解析速率>吸附速率(如圖6的右圖),此時(shí)是再生過(guò)程;
2.2.2.2吸附熱力學(xué):等溫吸附線,等壓吸附線和等量吸附線。
2.2.2.2.1等溫吸附線——表示在一定溫度時(shí),吸附劑的吸附量和空氣中水分壓的關(guān)系。相同溫度下,吸附劑不同,吸附水蒸氣量不同;同一吸附劑在同一溫度下,壓力越低,越難吸附。解析則反之。
⑴ 無(wú)熱再生吸附干燥器主要參考“等溫吸附線”理論,干燥劑的解析沒(méi)有外界輸入能量,主要是通過(guò)降低再生水分壓的方式進(jìn)行解析。
?、?無(wú)熱再生式干燥器工作原理:
◆吸附過(guò)程:溫度不變,空壓系統(tǒng)壓力下,工作塔內(nèi)的干燥劑具有很強(qiáng)的吸水能力,水分壓力升高,吸附速率>解析速率,此時(shí)通過(guò)干燥劑的壓縮空氣不斷被被工作塔內(nèi)的吸附劑吸附干燥;
◆再生過(guò)程:同時(shí),部分成品氣(稱(chēng)為再生氣)通過(guò)節(jié)流減壓至大氣壓,這種壓力變化使膨脹空氣相對(duì)濕度更低,然后讓它流過(guò)已吸收足夠水干燥劑的再生塔,吸收干燥劑里的水分,將其帶出干燥器來(lái)達(dá)到解析目的。再生塔內(nèi)水分壓力降低,解析速率>吸附速率;
◆流程參見(jiàn)圖8。
③由于吸附過(guò)程會(huì)放熱(吸附熱),熱量的堆積不利于吸附(見(jiàn)圖7左圖),所以無(wú)熱再生式干燥器的工作周期短,一般不會(huì)超過(guò)十分鐘。由于解析過(guò)程需要成品氣體對(duì)再生塔解析,通常耗氣量在15%左右。
④無(wú)熱再生式干燥器再生耗氣量理論極限最小值計(jì)算:
◆Q再生耗氣量=P再生壓力(絕壓) / P工作壓力(絕壓)*100%
◆比如0.7MPa工作壓下再生氣量=1/(1+7)*100%=12.5%
◆由于吸附放熱損失,吸附塔放空損失,設(shè)計(jì)裕量等等因素,無(wú)熱再生干燥器的再生氣耗要遠(yuǎn)高于上述最小值,可達(dá)到20%甚至更高,特別是對(duì)于短周期,體積小的塔體。
2.2.2.2.2等壓吸附線——表示在一定壓力時(shí),吸附劑的吸附量和吸附溫度之間的關(guān)系。在同一壓力下,溫度越高,越難吸附。解析反之。見(jiàn)圖9。
⑴ 微熱再生吸附干燥器主要參考“等壓吸附線”理論,干燥劑的解析有一定的外界輸入能量(電加熱),主要是通過(guò)提高再生氣溫度和降低水分壓的方式進(jìn)行解析。
⑵ 微熱再生式干燥器工作原理:
◆吸附過(guò)程:進(jìn)氣溫度不變,在空壓系統(tǒng)壓力下,工作塔內(nèi)的干燥劑具有很強(qiáng)的吸水能力,水分壓力升高,吸附速率>解析速率,此時(shí)通過(guò)干燥劑的壓縮空氣不斷被工作塔內(nèi)的吸附劑吸附干燥;
◆再生過(guò)程:同時(shí),少量成品空氣(稱(chēng)為再生氣)經(jīng)節(jié)流減壓至大氣壓,通過(guò)內(nèi)置加熱器加熱到200度左右變成高溫空氣對(duì)已吸收足夠水干燥劑的再生塔進(jìn)行解析,帶走再生塔內(nèi)干燥劑里的水分,并將其帶出干燥器來(lái)達(dá)到解析目的。再生塔內(nèi)水分壓力降低且吸附劑床層溫度升高,解析速率>吸附速率;
◆流程參見(jiàn)圖10。
?、塾捎诮馕鲞^(guò)程有外熱的參與,因此微熱再生式干燥器的再生氣量比無(wú)熱再生式干燥器的再生氣量少。且干燥劑的解析程度更深,微熱再生式干燥器的工作周期一般為8小時(shí)。由于解析過(guò)程需要成品氣體對(duì)再生塔解析且提高了再生氣溫度,通常耗氣量在8%左右。
?、芪嵩偕礁稍锲髟偕臍饬坷碚摌O限最小值計(jì)算:
◆Q再生耗氣量=(T進(jìn)氣溫度*P再生壓力(絕壓))/(T再生溫度*P工作壓力(絕壓))*100%
◆比如0.7MPa工作壓下進(jìn)氣溫度38℃,再生溫度200℃,再生氣量=(273+38)*1/((273+200)*(1+7))=8.4%
2.2.2.2.3等量吸附線——對(duì)于一定吸附量時(shí),所對(duì)應(yīng)的平衡溫度與壓力之間的關(guān)系。壓力越高,溫度越低,越容易吸附,解析反之。見(jiàn)圖11
?、?外加熱再生吸附干燥器主要參考“等量吸附線”理論。干燥劑的解析利用鼓風(fēng)機(jī)抽取環(huán)境空氣代替昂貴的成品氣,并通過(guò)外界輸入能量(電加熱),提高再生氣溫度和降低再生水分壓的方式進(jìn)行解析。少量成品氣經(jīng)節(jié)流后的干燥成品氣利用再生塔吸附劑床層余熱二次再生并吹冷,使吸附劑恢復(fù)活性。
⑵ 外加熱再生式干燥器工作原理
◆吸附過(guò)程:進(jìn)氣溫度不變,在空壓系統(tǒng)壓力下,工作塔內(nèi)的干燥劑具有很強(qiáng)的吸水能力,水分壓力升高,吸附速率>解析速率,此時(shí)通過(guò)干燥劑的壓縮空氣不斷被工作塔內(nèi)的吸附劑吸附干燥;
◆再生過(guò)程:同時(shí),讓外部空氣(稱(chēng)為再生氣)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)流過(guò)外置的加熱器產(chǎn)生200℃高溫空氣帶走再生塔內(nèi)干燥劑里的水分,將其帶出干燥機(jī)。少量成品空氣經(jīng)節(jié)流減壓至大氣壓,利用再生塔吸附劑床層余熱二次再生并吹冷,再次帶走再生塔內(nèi)干燥劑里的水分,使再生塔內(nèi)吸附劑恢復(fù)活性,等待下一周期的工作。再生塔內(nèi)水分壓力降低且吸附劑床層溫度升高,解析速率>吸附速率;
◆流程參見(jiàn)圖12。
?、塾捎诮馕鲞^(guò)程有利用外部空氣加熱作為再生氣,因此外加熱再生式干燥器的再生氣量比無(wú)熱再生式干燥器和微熱再生式干燥器的再生氣量都少(僅作為吹冷用)。且干燥劑的解析程度最深,外加熱再生式干燥器的工作周期一般為8小時(shí)。由于解析過(guò)程的再生氣為外部氣體,僅需要成品氣體對(duì)再生塔吹冷,所以通常耗氣量在3%左右。
④外加熱再生式干燥器再生耗氣量理論極限最小值計(jì)算:
◆Q再生耗氣量=(T吹冷/T工作)*( P再生壓力(絕壓) / P工作壓力(絕壓))*100%
◆比如0.7MPa工作周期8h,吹冷周期2h,再生氣量=(2/8)*(1/(1+7))*100% =3.1%
◆由于成品氣的成本是非常昂貴的,技術(shù)的發(fā)展方向總是希望消滅成品氣消耗,因此誕生了零氣耗外加熱再生干燥器。這種零氣耗鼓風(fēng)的吸附和加熱流程沒(méi)有變化,不同的是采用環(huán)境空氣對(duì)再生塔吸附劑吹冷,從而節(jié)省了成品壓縮空氣。
2.2.2.2.4吸干機(jī)設(shè)計(jì)理論及工作原理總結(jié):
⑴ 吸附與解析的循環(huán)是吸附式壓縮空氣干燥器的工作方式:
1)工作塔:吸附速率>解析速率;
2)再生塔:解析速率>吸附速率 ;
3)切換條件:解析速率=吸附速率
?、?從吸附熱力學(xué)的三條吸附線(圖7/9/11)我們可以得出:
1)吸附過(guò)程是放熱過(guò)程:降低溫度和提高水蒸氣的分壓力可以增加吸附量;解析過(guò)程就是吸熱過(guò)程:提高溫度和降低壓力可以增強(qiáng)解析效果;
2)因此,吸附時(shí)溫度越低越好,水分壓越高越好;反之,解析時(shí)的溫度越高越好,水分壓越低越好;(見(jiàn)圖13)
3)由于再生方式的不同,其能耗也相應(yīng)不同。
◆從耗氣量比較:無(wú)熱再生>微熱再生>外加熱再生;
◆從耗電量來(lái)看:無(wú)熱再生<微熱再生<外加熱再生。
◆對(duì)于吸干機(jī)來(lái)說(shuō),綜合耗能都不低,但是如果通過(guò)對(duì)以上理論進(jìn)一步融合,吸干機(jī)還可以進(jìn)一步利用空壓機(jī)或其他設(shè)備的余熱把耗電量和再生氣量降低。文章后面會(huì)有詳細(xì)解讀。
?、?常規(guī)吸干機(jī)的分類(lèi):根據(jù)吸附/解析方式分為三類(lèi):
a)無(wú)熱再生吸干機(jī)
b)微熱再生吸干機(jī)
c)外加熱再生吸干機(jī)
2.2.3吸干機(jī)規(guī)定工況:根據(jù)JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》規(guī)定A2是常規(guī)吸干機(jī)的規(guī)定工況。見(jiàn)表6
通常吸干機(jī)樣本或銘牌中的處理量和露點(diǎn)溫度就是依據(jù)在規(guī)定工況下的額定處理量。
2.2.4吸干機(jī)干機(jī)的性能要求:根據(jù)JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》,壓縮空氣質(zhì)量等級(jí),出口壓力露點(diǎn),耗氣量和壓降要求見(jiàn)表7
2.2.5吸干機(jī)選型指南
在保障客戶用氣質(zhì)量(壓力露點(diǎn)見(jiàn)表7-1)的情況下,由于實(shí)際工況發(fā)生變化時(shí),選擇吸干機(jī)實(shí)際工況處理量應(yīng)參考產(chǎn)品樣本的標(biāo)準(zhǔn)處理量(標(biāo)準(zhǔn)工況見(jiàn)表6)及修正系數(shù)(見(jiàn)表8)按以下公式選型:
處理量(m3/min)=標(biāo)準(zhǔn)處理量(m3/min) /(sf進(jìn)氣溫度*sf進(jìn)氣壓力)
2.3壓縮空氣干燥器的擴(kuò)展和創(chuàng)新
壓縮空氣干燥器市場(chǎng)上90%都是常規(guī)冷干機(jī)和吸干機(jī)(以上介紹),因?yàn)樵诳蛻粲脷赓|(zhì)量保障的前提下,更多的客戶考慮空壓系統(tǒng)設(shè)備的采購(gòu)成本:
冷干機(jī)<無(wú)熱再生吸干機(jī)<微熱再生吸干機(jī)<外加熱吸干機(jī)
隨著科技進(jìn)步,有些特殊客戶對(duì)壓縮空氣干燥器的采購(gòu)成本要求不是那么強(qiáng)烈,對(duì)使用效果和使用成本卻情有獨(dú)鐘,于是便催生了:組合式干燥器、膜式干燥器、模組吸干機(jī)、變頻式冷干機(jī)、蓄冷式冷干機(jī)、轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)、壓縮熱吸干機(jī)等明星產(chǎn)品。由于其性能超群,銷(xiāo)售價(jià)格也高,在特點(diǎn)市場(chǎng)和客戶群體很受歡迎,但市場(chǎng)容量及普及性較低,這里就不作介紹,不過(guò)其基本理論都是來(lái)源于以上介紹,筆者將在之后將以“干燥技術(shù)在壓縮空氣藍(lán)海市場(chǎng)的應(yīng)用”為主題,另文進(jìn)行詳細(xì)解讀,敬請(qǐng)期待!
參考資料
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》;
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》;
ISO 8573-1 2010 《壓縮空氣 第1部分:污染物和純度等級(jí)》;
T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級(jí)指南》
T/CGMA ××××—××××《一般用壓縮空氣干燥器選型指南》征求意見(jiàn)稿;
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《壓縮空氣應(yīng)用指南》;
《容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè) 化工、動(dòng)力、制冷》
作者簡(jiǎn)介
第一作者:梁柳生,1968年,男,廣西柳州,大學(xué)本科。高級(jí)工程師,1990開(kāi)始從事空壓機(jī)行業(yè)工作;有在國(guó)企,合資及外企工作經(jīng)歷,其中22年在AC集團(tuán)工作。先后從事過(guò)空壓機(jī)及后處理設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤服務(wù)等及全國(guó)銷(xiāo)售總監(jiān)并有在歐洲學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷。2017年創(chuàng)辦上善氣體工作室,專(zhuān)業(yè)從事壓縮空氣系統(tǒng)研究,精益生產(chǎn)管理及銷(xiāo)售的培訓(xùn)工作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人。全國(guó)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員
第二作者:梁翰林,上善氣體工作室講師助理
<注:未完待續(xù),更多精彩見(jiàn)下期……>
來(lái)源:本站原創(chuàng)
空壓機(jī)排出的壓縮空氣是不干凈的,除了含有水(包括水蒸氣、凝結(jié)水)和懸浮物外,還有油(包括油霧、油蒸氣)、塵、菌。這些污染物對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量是不利的,因此就需要進(jìn)行干燥凈化處理。
由于大氣環(huán)境的相對(duì)濕度影響,壓縮空氣中含有大量的水。水對(duì)于壓縮空氣管路、閥門(mén)及使用設(shè)備來(lái)說(shuō)會(huì)產(chǎn)生腐蝕和破壞,如氣動(dòng)元件銹蝕、冰堵等;也會(huì)對(duì)特殊生產(chǎn)工藝及流程大為不利,如電廠噴灰、水泥輸送等等;同時(shí)也可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重影響,如電子產(chǎn)品、藥品、食品生產(chǎn)質(zhì)量影響等等。
1.1 壓縮空氣中水的危害
?、偃菀资构艿冷P蝕,從而縮短管道使用壽命(見(jiàn)圖1)。
?、谂c油、塵混合,容易堵塞管道。
③會(huì)降低生產(chǎn)物料純度,影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。
④容易形成“水錘”現(xiàn)象,破壞用氣設(shè)備。
?、輹?huì)影響設(shè)備運(yùn)行速度,導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。
?、拊诤涞貐^(qū),水分結(jié)冰會(huì)造成管道凍結(jié)或凍裂。
⑦滋生細(xì)菌。
1.2 壓縮空氣中水的來(lái)源
壓縮空氣中的水分主要來(lái)自大氣,是自然界空氣所固有的,無(wú)論是在地球的每一個(gè)角落還是春夏秋冬季節(jié),大氣中均有一定的相對(duì)濕度。而空氣中的水蒸氣,經(jīng)過(guò)壓縮或降溫,就會(huì)變成液態(tài)水析出,從而影響到壓縮空氣的品質(zhì)。在壓縮空氣應(yīng)用的領(lǐng)域中,絕大部分用戶對(duì)水分的存在十分敏感,既然不能杜絕空壓機(jī)前的空氣水分,那么就需要在空壓系統(tǒng)中去除。
1.3 壓縮空氣中水如何除掉
壓縮空氣中的水通常分兩種:液態(tài)和氣態(tài),表1可以清晰看到壓縮空氣水含量在空壓系統(tǒng)中變化情況:
?、僖簯B(tài)水可通過(guò)加熱—過(guò)濾—機(jī)械分離等方法除去。在空壓系統(tǒng)設(shè)備中通常采用空壓機(jī)后冷加氣水分離器和儲(chǔ)氣管來(lái)去除;
②水蒸氣去除在空壓系統(tǒng)中稱(chēng)為“干燥”:壓縮、降溫、吸附和膜分離都可以對(duì)空氣進(jìn)行干燥。在空壓系統(tǒng)設(shè)備中通常采用壓縮(空氣達(dá)到壓力露點(diǎn))、降溫(通過(guò)風(fēng)(水)冷卻器、儲(chǔ)氣罐及冷凍式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)冷干機(jī)))、吸附(吸附式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)吸干機(jī)))來(lái)去除。膜分離技術(shù)不在常規(guī)干燥器的客戶群體里,在后文會(huì)有詳細(xì)介紹。
進(jìn)入空壓機(jī)前的空氣中的水分主要是水蒸氣且不飽和。從表1可以看出,相對(duì)濕度69%,溫度20℃的大氣經(jīng)過(guò)壓縮后(7bar),壓縮空氣經(jīng)空壓機(jī)后部冷卻器冷卻后所含水蒸氣就變成飽和,并且會(huì)析出42%的液態(tài)水,這個(gè)液態(tài)水可以通過(guò)氣水分離器和儲(chǔ)氣罐分離去除。而剩下58%的水以水蒸氣形式存在于輸送過(guò)程中的壓縮空氣中。如果用戶直接使用未經(jīng)干燥的壓縮空氣就會(huì)對(duì)生產(chǎn)不利。在1.1有7項(xiàng)壓縮空氣中含水的危害性。因此通常情況下,冷干機(jī)和吸干機(jī)就成為壓縮空氣干燥的首選設(shè)備。
用戶使用端的壓縮空氣含水量的多少根據(jù)用戶對(duì)壓縮空氣的品質(zhì)需求來(lái)定。由于大氣經(jīng)過(guò)空壓機(jī)壓縮為壓縮空氣,空壓機(jī)出口溫度一般為:環(huán)境溫度+15℃(風(fēng)冷),環(huán)境溫度+8℃(水冷)。一般來(lái)說(shuō)其壓力露點(diǎn)溫度都會(huì)在40~50℃,但在氣體輸送過(guò)程中(特別是管道較長(zhǎng)或環(huán)境溫度較低)會(huì)降溫向室溫靠攏,此時(shí)就會(huì)不斷有水析出,影響客戶的使用。 用戶對(duì)壓縮空氣含水量要求一般有三種:
?、俳?jīng)過(guò)空壓機(jī)得到的壓縮空氣+冷卻器(可選)+儲(chǔ)氣罐的可以使壓縮空氣降低3~10℃。對(duì)于用氣質(zhì)量不高的客戶端基本上能夠滿足,比如鉆機(jī)、風(fēng)炮等;
②但絕大部分工業(yè)企業(yè)對(duì)壓縮空氣品質(zhì)需求一般在10℃>壓力露點(diǎn)>0℃時(shí),就需要選用冷干機(jī)作為干燥設(shè)備處理壓縮空氣中的水蒸氣了;
③而需求在壓力露點(diǎn)≤0℃時(shí),則干燥器選用吸干機(jī)。
壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)和具體選用見(jiàn)表2。
二、壓縮空氣如何進(jìn)行干燥(Class6以上)
2.1冷凍式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)冷干機(jī)):采用冷凍除濕原理,將壓縮空氣壓力露點(diǎn)干燥到0~10℃。
2.1.1冷干機(jī)的工作原理:利用制冷原理降低壓縮空氣的溫度,使壓縮空氣中的水蒸氣在低溫下過(guò)飽和而冷凝成液體,再通過(guò)適當(dāng)手段將冷凝水從壓縮空氣中分離后排出,使壓縮空氣得到干燥。冷干機(jī)工作分為兩個(gè)系統(tǒng)流程(見(jiàn)圖3)。
?、?制冷系統(tǒng)流程:通過(guò)消耗能量(通常是電),讓低溫的制冷劑在蒸發(fā)器②與壓縮空氣進(jìn)行熱交換,使壓縮空氣溫度降低到3/7/10℃;
⑵ 壓縮空氣處理系統(tǒng)流程:壓縮空氣通過(guò)熱交換器①和蒸發(fā)器②使其壓力露點(diǎn)降到3/7/10℃,并通過(guò)氣水分離器③將析出的液態(tài)水排出壓縮空氣系統(tǒng)。
?、?當(dāng)壓縮空氣的壓力露點(diǎn)溫度降到3/7/10℃,分別去除了92.27%/89.77% /87.50%水蒸氣。(見(jiàn)表1舉例)。
?、?按照制冷系統(tǒng)冷凝器的換熱方式有風(fēng)冷型和水冷型兩種方式。
2.1.2冷干機(jī)的設(shè)計(jì)理論依據(jù):熱力學(xué)定律。
2.1.2.1制冷系統(tǒng)流程采用熱力學(xué)第一定律:
熱量和功可以相互轉(zhuǎn)化,冷干機(jī)內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。
2.1.2.2壓縮空氣處理系統(tǒng)流程則采用熱力學(xué)第二定律:
熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,通過(guò)冷干機(jī)蒸發(fā)器的壓縮空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換,獲得低露點(diǎn)的氣體品質(zhì)。
2.1.3冷干機(jī)的熱力計(jì)算:
2.1.3.1已知條件如下
?、倮涓蓹C(jī)進(jìn)氣壓力(MPa)
?、谔幚須饬浚╩3/min)
③進(jìn)氣露點(diǎn)(℃)
?、苓M(jìn)氣溫度(℃)
?、堇涓蓹C(jī)露點(diǎn)要求(℃)
⑥冷干機(jī)出口溫度(℃)
?、呃涓蓹C(jī)出口壓力(MPa)
⑧冷卻方式(風(fēng)冷/水冷)
2.1.3.2冷干機(jī)計(jì)算
主要是在以上已知條件下,對(duì)熱交換器、蒸發(fā)器、冷凝器及制冷壓縮機(jī)的負(fù)荷進(jìn)行熱力計(jì)算。特別是冷干機(jī)進(jìn)出口溫差和露點(diǎn)要求的選擇,對(duì)于冷干機(jī)的輸入功率計(jì)算影響非常大,在第四章節(jié)會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明,這里不再研究了。
2.1.4冷干機(jī)的規(guī)定工況:根據(jù)JB/T 10526-2017《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》(見(jiàn)表3)
通常冷干機(jī)樣本或銘牌中的處理量和露點(diǎn)溫度就是依據(jù)在規(guī)定工況下的額定處理量。
2.1.5冷干機(jī)的性能要求:根據(jù)JB/T 10526-2017《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》,壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)、出口壓力露點(diǎn)和壓降要求見(jiàn)表4。
2.1.6冷干機(jī)選型指南
在保障客戶用氣質(zhì)量(壓力露點(diǎn))的情況下,由于實(shí)際工況發(fā)生變化時(shí),選擇冷干機(jī)實(shí)際工況處理量應(yīng)參考產(chǎn)品樣本的標(biāo)準(zhǔn)處理量(標(biāo)準(zhǔn)工況見(jiàn)表4)及修正系數(shù)(見(jiàn)表5)按以下公式選型:
處理量(m3/min)=標(biāo)準(zhǔn)處理量(m3/min) /(sf進(jìn)氣溫度*sf環(huán)境溫度或sf進(jìn)水溫度*sf進(jìn)氣壓力)
2.2吸附式壓縮空氣干燥器(簡(jiǎn)稱(chēng)吸干機(jī))
2.2.1吸干機(jī)的工作原理:當(dāng)壓縮空氣通過(guò)吸附式壓縮空氣干燥機(jī)時(shí),工作塔內(nèi)的干燥劑將壓縮空氣中的水蒸氣吸附,從而除去壓縮空氣中的水份,從而達(dá)到壓縮空氣干燥的目的。吸干機(jī)工作分為兩個(gè)系統(tǒng)流程:
⑴ 吸附過(guò)程:當(dāng)壓縮空氣通過(guò)工作塔①時(shí)(見(jiàn)圖5),其水蒸氣由于物理吸附動(dòng)力-范德華力的作用下,水蒸氣向吸附劑(氧化鋁/分子篩)滲透,使得壓縮空氣中的水蒸氣含量減少,經(jīng)過(guò)吸干機(jī)處理后的壓縮空氣露點(diǎn)可達(dá)-20/-40/-70℃,可去除98.95%/99.86%/~100%水蒸氣。(數(shù)據(jù)來(lái)自表1)。
?、?解析(也稱(chēng)為”再生”,下同)過(guò)程:在工作塔吸附的同時(shí),再生塔②(見(jiàn)圖5)內(nèi)吸附飽和的干燥劑通過(guò)無(wú)熱/有熱等再生方式將水分解析排出塔體,使其再具有吸附功能,為下一次吸附準(zhǔn)備。圖5是三種不同再生方式的吸干機(jī)。
2.2.2吸干機(jī)的設(shè)計(jì)理論依據(jù)
2.2.2.1熱力學(xué)定律
?、?吸附過(guò)程:根據(jù)熱力學(xué)第二定律,吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程,從而自然降低能量的過(guò)程,無(wú)需消耗外部能量。
?、?解析過(guò)程:根據(jù)熱力學(xué)第二定律,解析過(guò)程是一個(gè)吸熱過(guò)程,需要消耗外部能量。
?、?從宏觀的角度來(lái)說(shuō),吸附劑吸附或解析到一定數(shù)量的物質(zhì)后就達(dá)到了飽和,不能進(jìn)一步吸附或解析;從微觀的方面來(lái)看,吸附和解析作用一直是在同時(shí)進(jìn)行的,通常有三種狀態(tài):
a)平衡狀態(tài):吸附和解析的速率相同,此時(shí)處于準(zhǔn)備切換,(如圖6的中圖);
b)吸附狀態(tài):吸附速率>解析速率(如圖6的左圖),此時(shí)是工作過(guò)程;
c)解析狀態(tài):解析速率>吸附速率(如圖6的右圖),此時(shí)是再生過(guò)程;
2.2.2.2吸附熱力學(xué):等溫吸附線,等壓吸附線和等量吸附線。
2.2.2.2.1等溫吸附線——表示在一定溫度時(shí),吸附劑的吸附量和空氣中水分壓的關(guān)系。相同溫度下,吸附劑不同,吸附水蒸氣量不同;同一吸附劑在同一溫度下,壓力越低,越難吸附。解析則反之。
⑴ 無(wú)熱再生吸附干燥器主要參考“等溫吸附線”理論,干燥劑的解析沒(méi)有外界輸入能量,主要是通過(guò)降低再生水分壓的方式進(jìn)行解析。
?、?無(wú)熱再生式干燥器工作原理:
◆吸附過(guò)程:溫度不變,空壓系統(tǒng)壓力下,工作塔內(nèi)的干燥劑具有很強(qiáng)的吸水能力,水分壓力升高,吸附速率>解析速率,此時(shí)通過(guò)干燥劑的壓縮空氣不斷被被工作塔內(nèi)的吸附劑吸附干燥;
◆再生過(guò)程:同時(shí),部分成品氣(稱(chēng)為再生氣)通過(guò)節(jié)流減壓至大氣壓,這種壓力變化使膨脹空氣相對(duì)濕度更低,然后讓它流過(guò)已吸收足夠水干燥劑的再生塔,吸收干燥劑里的水分,將其帶出干燥器來(lái)達(dá)到解析目的。再生塔內(nèi)水分壓力降低,解析速率>吸附速率;
◆流程參見(jiàn)圖8。
③由于吸附過(guò)程會(huì)放熱(吸附熱),熱量的堆積不利于吸附(見(jiàn)圖7左圖),所以無(wú)熱再生式干燥器的工作周期短,一般不會(huì)超過(guò)十分鐘。由于解析過(guò)程需要成品氣體對(duì)再生塔解析,通常耗氣量在15%左右。
④無(wú)熱再生式干燥器再生耗氣量理論極限最小值計(jì)算:
◆Q再生耗氣量=P再生壓力(絕壓) / P工作壓力(絕壓)*100%
◆比如0.7MPa工作壓下再生氣量=1/(1+7)*100%=12.5%
◆由于吸附放熱損失,吸附塔放空損失,設(shè)計(jì)裕量等等因素,無(wú)熱再生干燥器的再生氣耗要遠(yuǎn)高于上述最小值,可達(dá)到20%甚至更高,特別是對(duì)于短周期,體積小的塔體。
2.2.2.2.2等壓吸附線——表示在一定壓力時(shí),吸附劑的吸附量和吸附溫度之間的關(guān)系。在同一壓力下,溫度越高,越難吸附。解析反之。見(jiàn)圖9。
⑴ 微熱再生吸附干燥器主要參考“等壓吸附線”理論,干燥劑的解析有一定的外界輸入能量(電加熱),主要是通過(guò)提高再生氣溫度和降低水分壓的方式進(jìn)行解析。
⑵ 微熱再生式干燥器工作原理:
◆吸附過(guò)程:進(jìn)氣溫度不變,在空壓系統(tǒng)壓力下,工作塔內(nèi)的干燥劑具有很強(qiáng)的吸水能力,水分壓力升高,吸附速率>解析速率,此時(shí)通過(guò)干燥劑的壓縮空氣不斷被工作塔內(nèi)的吸附劑吸附干燥;
◆再生過(guò)程:同時(shí),少量成品空氣(稱(chēng)為再生氣)經(jīng)節(jié)流減壓至大氣壓,通過(guò)內(nèi)置加熱器加熱到200度左右變成高溫空氣對(duì)已吸收足夠水干燥劑的再生塔進(jìn)行解析,帶走再生塔內(nèi)干燥劑里的水分,并將其帶出干燥器來(lái)達(dá)到解析目的。再生塔內(nèi)水分壓力降低且吸附劑床層溫度升高,解析速率>吸附速率;
◆流程參見(jiàn)圖10。
?、塾捎诮馕鲞^(guò)程有外熱的參與,因此微熱再生式干燥器的再生氣量比無(wú)熱再生式干燥器的再生氣量少。且干燥劑的解析程度更深,微熱再生式干燥器的工作周期一般為8小時(shí)。由于解析過(guò)程需要成品氣體對(duì)再生塔解析且提高了再生氣溫度,通常耗氣量在8%左右。
?、芪嵩偕礁稍锲髟偕臍饬坷碚摌O限最小值計(jì)算:
◆Q再生耗氣量=(T進(jìn)氣溫度*P再生壓力(絕壓))/(T再生溫度*P工作壓力(絕壓))*100%
◆比如0.7MPa工作壓下進(jìn)氣溫度38℃,再生溫度200℃,再生氣量=(273+38)*1/((273+200)*(1+7))=8.4%
2.2.2.2.3等量吸附線——對(duì)于一定吸附量時(shí),所對(duì)應(yīng)的平衡溫度與壓力之間的關(guān)系。壓力越高,溫度越低,越容易吸附,解析反之。見(jiàn)圖11
?、?外加熱再生吸附干燥器主要參考“等量吸附線”理論。干燥劑的解析利用鼓風(fēng)機(jī)抽取環(huán)境空氣代替昂貴的成品氣,并通過(guò)外界輸入能量(電加熱),提高再生氣溫度和降低再生水分壓的方式進(jìn)行解析。少量成品氣經(jīng)節(jié)流后的干燥成品氣利用再生塔吸附劑床層余熱二次再生并吹冷,使吸附劑恢復(fù)活性。
⑵ 外加熱再生式干燥器工作原理
◆吸附過(guò)程:進(jìn)氣溫度不變,在空壓系統(tǒng)壓力下,工作塔內(nèi)的干燥劑具有很強(qiáng)的吸水能力,水分壓力升高,吸附速率>解析速率,此時(shí)通過(guò)干燥劑的壓縮空氣不斷被工作塔內(nèi)的吸附劑吸附干燥;
◆再生過(guò)程:同時(shí),讓外部空氣(稱(chēng)為再生氣)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)流過(guò)外置的加熱器產(chǎn)生200℃高溫空氣帶走再生塔內(nèi)干燥劑里的水分,將其帶出干燥機(jī)。少量成品空氣經(jīng)節(jié)流減壓至大氣壓,利用再生塔吸附劑床層余熱二次再生并吹冷,再次帶走再生塔內(nèi)干燥劑里的水分,使再生塔內(nèi)吸附劑恢復(fù)活性,等待下一周期的工作。再生塔內(nèi)水分壓力降低且吸附劑床層溫度升高,解析速率>吸附速率;
◆流程參見(jiàn)圖12。
?、塾捎诮馕鲞^(guò)程有利用外部空氣加熱作為再生氣,因此外加熱再生式干燥器的再生氣量比無(wú)熱再生式干燥器和微熱再生式干燥器的再生氣量都少(僅作為吹冷用)。且干燥劑的解析程度最深,外加熱再生式干燥器的工作周期一般為8小時(shí)。由于解析過(guò)程的再生氣為外部氣體,僅需要成品氣體對(duì)再生塔吹冷,所以通常耗氣量在3%左右。
④外加熱再生式干燥器再生耗氣量理論極限最小值計(jì)算:
◆Q再生耗氣量=(T吹冷/T工作)*( P再生壓力(絕壓) / P工作壓力(絕壓))*100%
◆比如0.7MPa工作周期8h,吹冷周期2h,再生氣量=(2/8)*(1/(1+7))*100% =3.1%
◆由于成品氣的成本是非常昂貴的,技術(shù)的發(fā)展方向總是希望消滅成品氣消耗,因此誕生了零氣耗外加熱再生干燥器。這種零氣耗鼓風(fēng)的吸附和加熱流程沒(méi)有變化,不同的是采用環(huán)境空氣對(duì)再生塔吸附劑吹冷,從而節(jié)省了成品壓縮空氣。
2.2.2.2.4吸干機(jī)設(shè)計(jì)理論及工作原理總結(jié):
⑴ 吸附與解析的循環(huán)是吸附式壓縮空氣干燥器的工作方式:
1)工作塔:吸附速率>解析速率;
2)再生塔:解析速率>吸附速率 ;
3)切換條件:解析速率=吸附速率
?、?從吸附熱力學(xué)的三條吸附線(圖7/9/11)我們可以得出:
1)吸附過(guò)程是放熱過(guò)程:降低溫度和提高水蒸氣的分壓力可以增加吸附量;解析過(guò)程就是吸熱過(guò)程:提高溫度和降低壓力可以增強(qiáng)解析效果;
2)因此,吸附時(shí)溫度越低越好,水分壓越高越好;反之,解析時(shí)的溫度越高越好,水分壓越低越好;(見(jiàn)圖13)
3)由于再生方式的不同,其能耗也相應(yīng)不同。
◆從耗氣量比較:無(wú)熱再生>微熱再生>外加熱再生;
◆從耗電量來(lái)看:無(wú)熱再生<微熱再生<外加熱再生。
◆對(duì)于吸干機(jī)來(lái)說(shuō),綜合耗能都不低,但是如果通過(guò)對(duì)以上理論進(jìn)一步融合,吸干機(jī)還可以進(jìn)一步利用空壓機(jī)或其他設(shè)備的余熱把耗電量和再生氣量降低。文章后面會(huì)有詳細(xì)解讀。
?、?常規(guī)吸干機(jī)的分類(lèi):根據(jù)吸附/解析方式分為三類(lèi):
a)無(wú)熱再生吸干機(jī)
b)微熱再生吸干機(jī)
c)外加熱再生吸干機(jī)
2.2.3吸干機(jī)規(guī)定工況:根據(jù)JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》規(guī)定A2是常規(guī)吸干機(jī)的規(guī)定工況。見(jiàn)表6
通常吸干機(jī)樣本或銘牌中的處理量和露點(diǎn)溫度就是依據(jù)在規(guī)定工況下的額定處理量。
2.2.4吸干機(jī)干機(jī)的性能要求:根據(jù)JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》,壓縮空氣質(zhì)量等級(jí),出口壓力露點(diǎn),耗氣量和壓降要求見(jiàn)表7
2.2.5吸干機(jī)選型指南
在保障客戶用氣質(zhì)量(壓力露點(diǎn)見(jiàn)表7-1)的情況下,由于實(shí)際工況發(fā)生變化時(shí),選擇吸干機(jī)實(shí)際工況處理量應(yīng)參考產(chǎn)品樣本的標(biāo)準(zhǔn)處理量(標(biāo)準(zhǔn)工況見(jiàn)表6)及修正系數(shù)(見(jiàn)表8)按以下公式選型:
處理量(m3/min)=標(biāo)準(zhǔn)處理量(m3/min) /(sf進(jìn)氣溫度*sf進(jìn)氣壓力)
2.3壓縮空氣干燥器的擴(kuò)展和創(chuàng)新
壓縮空氣干燥器市場(chǎng)上90%都是常規(guī)冷干機(jī)和吸干機(jī)(以上介紹),因?yàn)樵诳蛻粲脷赓|(zhì)量保障的前提下,更多的客戶考慮空壓系統(tǒng)設(shè)備的采購(gòu)成本:
冷干機(jī)<無(wú)熱再生吸干機(jī)<微熱再生吸干機(jī)<外加熱吸干機(jī)
隨著科技進(jìn)步,有些特殊客戶對(duì)壓縮空氣干燥器的采購(gòu)成本要求不是那么強(qiáng)烈,對(duì)使用效果和使用成本卻情有獨(dú)鐘,于是便催生了:組合式干燥器、膜式干燥器、模組吸干機(jī)、變頻式冷干機(jī)、蓄冷式冷干機(jī)、轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)、壓縮熱吸干機(jī)等明星產(chǎn)品。由于其性能超群,銷(xiāo)售價(jià)格也高,在特點(diǎn)市場(chǎng)和客戶群體很受歡迎,但市場(chǎng)容量及普及性較低,這里就不作介紹,不過(guò)其基本理論都是來(lái)源于以上介紹,筆者將在之后將以“干燥技術(shù)在壓縮空氣藍(lán)海市場(chǎng)的應(yīng)用”為主題,另文進(jìn)行詳細(xì)解讀,敬請(qǐng)期待!
參考資料
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》;
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》;
ISO 8573-1 2010 《壓縮空氣 第1部分:污染物和純度等級(jí)》;
T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級(jí)指南》
T/CGMA ××××—××××《一般用壓縮空氣干燥器選型指南》征求意見(jiàn)稿;
《壓縮空氣干燥與凈化設(shè)備》;
《壓縮空氣應(yīng)用指南》;
《容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè) 化工、動(dòng)力、制冷》
作者簡(jiǎn)介
第一作者:梁柳生,1968年,男,廣西柳州,大學(xué)本科。高級(jí)工程師,1990開(kāi)始從事空壓機(jī)行業(yè)工作;有在國(guó)企,合資及外企工作經(jīng)歷,其中22年在AC集團(tuán)工作。先后從事過(guò)空壓機(jī)及后處理設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤服務(wù)等及全國(guó)銷(xiāo)售總監(jiān)并有在歐洲學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷。2017年創(chuàng)辦上善氣體工作室,專(zhuān)業(yè)從事壓縮空氣系統(tǒng)研究,精益生產(chǎn)管理及銷(xiāo)售的培訓(xùn)工作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人。全國(guó)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員
第二作者:梁翰林,上善氣體工作室講師助理
<注:未完待續(xù),更多精彩見(jiàn)下期……>
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