【壓縮機(jī)網(wǎng)】眾所周知，水分是自然界空氣所固有的，由于大氣環(huán)境的相對(duì)濕度影響，大氣中的水蒸氣經(jīng)過壓縮和降溫會(huì)變成液態(tài)水。

　　在壓縮空氣應(yīng)用中，水對(duì)于壓縮空氣管路、閥門及使用設(shè)備來說會(huì)產(chǎn)生腐蝕和破壞，氣動(dòng)元件銹蝕、冰堵等對(duì)于特殊生產(chǎn)工藝及流程大為不利，如電廠噴灰、水泥輸送等等。可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如電子產(chǎn)品、藥品、食品生產(chǎn)等等。

　　因此，壓縮空氣在應(yīng)用前，需要去除液態(tài)或氣態(tài)水。這個(gè)從壓縮空氣去除水的方法叫干燥技術(shù)。

　　下面我們通過十圖十解來了解市場(chǎng)上最常見和最實(shí)用的壓縮空氣干燥技術(shù)。

　　圖解一：壓縮空氣為什么需要干燥器？

　　水分是自然界空氣所固有的，由于大氣環(huán)境的相對(duì)濕度影響，大氣中的水蒸氣經(jīng)過壓縮或降溫，變成液態(tài)水。

　　比如下雨或下雪現(xiàn)象，是由于富含水蒸汽的云層遇冷凝結(jié)液態(tài)水。

　　再比如，一定濕度的大氣被空壓機(jī)壓縮到一定壓力時(shí)，壓縮空氣中就含有大量的液態(tài)水。所以大家就需要經(jīng)常對(duì)儲(chǔ)氣罐底部放水。

　　由于壓力提升或降溫，空氣中的水蒸汽就會(huì)從壓縮空氣中溢出變成液態(tài)水。這對(duì)使用壓縮空氣的用戶來說，是極為不利的。

　　1)對(duì)于壓縮空氣管路，閥門及使用設(shè)備來說會(huì)產(chǎn)生腐蝕和破壞，如氣動(dòng)元件銹蝕、冰堵等；

　　2)對(duì)于特殊生產(chǎn)工藝及流程大為不利，如電廠噴灰、水泥輸送等等；

　　3)也可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重影響，如對(duì)電子產(chǎn)品、藥品、食品生產(chǎn)質(zhì)量影響等等；

　　4)液態(tài)水在一定的速度下形成水錘，破壞用氣設(shè)備，如氣缸等。

　　5)最要命的是壓縮空氣中含水，會(huì)滋生細(xì)菌，對(duì)人體健康傷害極大。

　　因此，在利用壓縮空氣工作前必須進(jìn)行干燥，我們把降低壓縮空氣水蒸氣含量的設(shè)備叫壓縮空氣干燥器。

　　圖解二：壓縮空氣干燥度的如何標(biāo)定？

　　空氣干燥度，也稱為含水量。一般是指一定量的空氣中水蒸氣的含量，可以用相對(duì)濕度、水分壓、水含量ppm或露點(diǎn)來標(biāo)定。

　　在壓縮空氣應(yīng)用領(lǐng)域，露點(diǎn)是比相對(duì)濕度更有用的術(shù)語，用來表示壓縮空氣中水蒸氣的濃度。

　　露點(diǎn)是空氣中的水蒸氣在一定壓力下冷卻時(shí)開始形成冷凝水的溫度。當(dāng)壓縮空氣溫度和露點(diǎn)相等時(shí)，壓縮空氣的相對(duì)濕度為100%。通常有“常壓露點(diǎn)”和“壓力露點(diǎn)”。

　　常壓露點(diǎn)是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下測(cè)出空氣相對(duì)濕度為100%時(shí)的溫度值。

　　壓力露點(diǎn)是指在一定壓力下測(cè)出空氣相對(duì)濕度為100%時(shí)的溫度值。通常在壓縮空氣干燥器性能指標(biāo)中用“壓力露點(diǎn)”表示。

　　由于許多露點(diǎn)測(cè)量儀在測(cè)量時(shí)，氣體放空，此時(shí)的露點(diǎn)為常壓露點(diǎn)。

　　壓力露點(diǎn)肯定比常壓露點(diǎn)值要大（右上圖），比如7bar壓力露點(diǎn)值為3℃時(shí)，常壓露點(diǎn)值為-20.8℃。

　　它們之間的換算可以用安托因方程式（圖解二左上圖）或換算圖表（圖解二左下圖）再或者使用換算器（圖解二右上圖）。

　　露點(diǎn)的測(cè)量通常使用露點(diǎn)儀（圖解二右下圖）。

　　圖解三：壓縮空氣干燥度評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是什么？

　　空氣干燥度，行業(yè)中叫壓力露點(diǎn)，其高低應(yīng)根據(jù)用戶對(duì)壓縮空氣品質(zhì)需求來確定。

　　不同的壓縮空氣使用端，有不同的壓力露點(diǎn)要求，比如普通流水線生產(chǎn)、儀表氣源、氣動(dòng)工具使用、激光切割等，壓力露點(diǎn)可以在0℃以上；而精密噴涂、電子芯片生產(chǎn)、高檔食品飲料生產(chǎn)及寒冷地區(qū)室外管道輸送等，壓力露點(diǎn)要求在0℃以下。

　　為了使得壓縮空氣供應(yīng)商與用戶之間對(duì)壓縮空氣干燥度達(dá)成共識(shí)，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8573-1設(shè)定了壓縮空氣壓力露點(diǎn)要求的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。壓力露點(diǎn)按氣體質(zhì)量要求從高到低分為7級(jí)（圖解三左圖），這里指有干燥器的分類。其中0級(jí)最高，6級(jí)最低。分別對(duì)應(yīng)-70℃以下、-40℃以下、-20℃以下、3℃以下、7℃以下、10℃以下。

　　為了更直觀地了解Class4～1級(jí)壓縮空氣飽和含水量，圖中（圖解三右圖）做了一個(gè)對(duì)比，3600m3壓縮空氣在7bar時(shí)候飽和含水量，在壓力露點(diǎn)3度20升，-20度4.5升，-40度不到500ml，-70度為10毫升。

　　再看圖（圖解三左圖），4～6級(jí)通常使用冷干機(jī)，3級(jí)以下使用吸干機(jī)，膜干燥則在3級(jí)以上。

　　建議用戶按國標(biāo)推薦結(jié)合自身用氣要求，不盲目追求壓縮空氣高品質(zhì)。

　　圖解四：怎樣合理配置壓縮空氣干燥器？

　　從圖上（圖解四上圖）我們可以看到，在市場(chǎng)上常見的壓縮空氣干燥器，有冷干機(jī)、無熱再生吸干機(jī)、微熱再生吸干機(jī)、鼓風(fēng)熱再生吸干機(jī)、轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)和壓縮熱再生吸干機(jī)。由于膜式干燥器處理氣量小，在此不做討論。

　　我們知道，在相同處理量的情況下，露點(diǎn)要求越低，干燥器的采購成本和使用成本越高，其耗能也越高。

　　因此，合理配置壓縮空氣干燥器是壓縮空氣專業(yè)供應(yīng)商和用戶的需求。

　　如何做到合理配置呢？我們?cè)倏催@張圖（圖解四下圖），從工況條件和氣體品質(zhì)來看：

　　首先，我們分兩種不同的工況條件：一個(gè)是進(jìn)氣溫度38℃，一個(gè)是進(jìn)氣溫度110℃條件下。以上各種干燥器能達(dá)到的壓力露點(diǎn)要求及選型，黑點(diǎn)表示推薦，白點(diǎn)表示有條件推薦，橫線表示不推薦。

　　在進(jìn)氣溫度38℃時(shí)，冷干機(jī)推薦于3～10℃；無熱、微熱、鼓風(fēng)熱再生吸干機(jī)推薦于-20～-70℃。

　　在進(jìn)氣溫度110℃以上時(shí)，通常配多級(jí)壓縮無油空壓機(jī)。壓縮熱和轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)推薦使用在3～10℃，有條件推薦在-20～-40℃。

　　圖解五：什么因素會(huì)影響壓縮空氣干燥器的露點(diǎn)？

　　首先，壓縮空氣干燥器產(chǎn)品質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到露點(diǎn)，這與干燥器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)。COPY和過度降成本的產(chǎn)品很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，由于市場(chǎng)競爭出現(xiàn)的虛標(biāo)也會(huì)造成露點(diǎn)不達(dá)標(biāo)。

　　其次，壓縮空氣系統(tǒng)選配不當(dāng)，也會(huì)造成露點(diǎn)不達(dá)標(biāo)?？赡苁遣欢每蛻粜枰部赡苁遣欢趺催x配，還有就是要求太高，預(yù)算太低。該用大流量卻選用小流量，該用高品質(zhì)用了低品質(zhì)，該用吸干機(jī)而使用了冷干機(jī)，高溫進(jìn)氣時(shí)干燥器前沒有降溫，吸干機(jī)前沒有去除液態(tài)水，除油設(shè)施或系統(tǒng)配置不符合標(biāo)準(zhǔn)等等。

　　再就是，干燥器實(shí)際使用工況超出標(biāo)準(zhǔn)工況時(shí)，見圖（圖解五左圖）。特別是在進(jìn)氣溫度高和進(jìn)氣壓力低的時(shí)候，修正系數(shù)沒選或沒有選對(duì)等等。

　　最后就是沒有按干燥器使用說明書進(jìn)行定期按質(zhì)維護(hù)保養(yǎng)，如冷干機(jī)冷凝器清潔、排水器的請(qǐng)理、吸干機(jī)吸附劑的更換等等。

　　圖解六：什么因素會(huì)影響壓縮空氣干燥器的耗能？

　　影響壓縮空氣干燥器能耗的因素主要有露點(diǎn)要求、進(jìn)氣溫度、工作壓力、負(fù)荷變化四個(gè)方面。

　　首先，我們看看露點(diǎn)要求的影響?！秹嚎s空氣站能效分級(jí)指南》就“壓縮空氣站能效等級(jí)”根據(jù)綜合輸功效率評(píng)定壓縮空氣站能效分為5級(jí)，1級(jí)站能效最高，5級(jí)站最低。不管是1級(jí)站還是5級(jí)站，相同能效等級(jí)下都分為大于3、3～-20、-20～-40、-40～-70和小于-70五段，露點(diǎn)要求越低，能耗允許越高。就是說，想要獲得更低露點(diǎn)，需要更多耗能，每個(gè)露點(diǎn)段能耗相差5%以上。（見圖解六）

　　再看進(jìn)氣溫度的影響，從實(shí)際應(yīng)用來看，進(jìn)氣溫度每升高1度，露點(diǎn)上升1度。在保證露點(diǎn)不變的情況下，進(jìn)氣溫度升高1度，干燥器耗能增加5%左右。（見圖解六）

　　壓力影響分為工作壓力和壓損，工作壓力越低，干燥器越耗能。與標(biāo)準(zhǔn)工況相比，工作壓力每降低1bar，耗能增加7～15%。另外，干燥器壓損越大，其消耗壓縮空氣勢(shì)能越大，壓損1bar，耗能增加7%。

　　由于大多數(shù)干燥器配置按最大負(fù)荷，因此當(dāng)壓縮空氣負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，干燥器還按照原有系統(tǒng)進(jìn)行工作造成了能源浪費(fèi)。通常解決方案可以通過聯(lián)控、變負(fù)荷或露點(diǎn)控制等方式來適應(yīng)壓縮空氣負(fù)荷變化，達(dá)到節(jié)能效果。

　　圖解七：什么是變負(fù)荷冷干機(jī)？

　　圖（圖解七上左圖）是壓縮空氣需求和冷干機(jī)耗能圖，如果能讓冷干機(jī)能耗隨壓縮空氣負(fù)荷變化而變化，就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。（圖解七上右圖）

　　冷干機(jī)主要能耗是制冷耗電，根據(jù)冷量調(diào)節(jié)方式可分為三類：直冷式冷干機(jī)、變頻式冷干機(jī)、蓄冷式冷干機(jī)。其中直冷式冷干機(jī)和變頻式冷干機(jī)屬于非循環(huán)式干燥器，而蓄冷式冷干機(jī)則屬于循環(huán)式干燥器。

　　圖（圖解七左下圖）是三類冷干機(jī)進(jìn)氣熱負(fù)荷與相對(duì)電耗的比較。當(dāng)滿負(fù)荷的時(shí)候，三類冷干機(jī)所需的制冷量是一樣的，耗電量也一樣。當(dāng)進(jìn)氣熱負(fù)荷變小時(shí)，變頻式和蓄冷式冷干機(jī)要比直冷式冷干機(jī)節(jié)能。

　　圖（圖解七中下圖）為變頻式冷干機(jī)，采用了變頻制冷壓縮機(jī)，冷量輸出可以精確調(diào)節(jié)從而匹配壓縮空氣的熱負(fù)荷。一般變頻式冷干機(jī)的調(diào)節(jié)范圍為50%-100%，在這個(gè)范圍內(nèi)可以起到明顯的節(jié)能作用，且露點(diǎn)輸出比較穩(wěn)定。

　　圖（圖解七右下圖）為蓄冷式冷干機(jī)，是在蒸發(fā)器中增加了一個(gè)換熱器，該換熱器中采用相變高潛熱材料作為載冷劑與制冷劑換熱，然后再冷卻壓縮空氣。當(dāng)壓縮空氣熱負(fù)荷變化時(shí)，制冷劑輸出的富余冷量可以存儲(chǔ)在相變高潛熱材料中，存儲(chǔ)到設(shè)定容量時(shí)可以將制冷壓縮機(jī)停機(jī)。待相變高潛熱材料存儲(chǔ)的冷量消耗完的時(shí)候，制冷壓縮機(jī)馬上開啟。因此，可以起到節(jié)能的作用。

　　圖解八：什么是轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)？

　　轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)是AC品牌專配二級(jí)壓縮干式無油螺桿空壓機(jī)的干燥設(shè)備，采用了合成硅膠吸附劑的紙質(zhì)轉(zhuǎn)鼓作為吸附劑，再生時(shí)利用無油螺桿空壓機(jī)的壓縮熱，在一個(gè)筒體內(nèi)就能完成吸附和再生過程，是一種壓縮熱再生吸干機(jī)。（見圖解八左上圖）。

　　看圖（圖解八右上圖），由于轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)只有一個(gè)筒體，但實(shí)際筒體內(nèi)是由直角型的旋轉(zhuǎn)裝置將吸附和再生通道分開，冷空氣從下往上走吸附通道，占270度面積。熱空氣由上往下走再生通道，占90度面積。通過周而復(fù)始地旋轉(zhuǎn)，筒體內(nèi)的合成硅膠吸附劑完成吸附和再生的過程。

　　在壓縮空氣進(jìn)氣相對(duì)濕度高于40%的時(shí)候，硅膠的吸附效率高于氧化鋁及分子篩（見圖解八左下圖），因此吸附劑的填裝量少，結(jié)構(gòu)可以做得非常緊湊。

　　由于干式無油螺桿空壓機(jī)二級(jí)排氣溫度可達(dá)180℃，充分利用此壓縮熱介入轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)再生，壓力露點(diǎn)可達(dá)10～-40℃，（見圖解八右下圖），再生氣可以循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)零氣耗再生。

　　轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)也可以配套離心式空壓機(jī)（三級(jí)壓縮），實(shí)現(xiàn)壓力露點(diǎn)10～-40℃，并零氣耗再生。

　　圖解九：壓縮熱再生吸干機(jī)工作原理是什么？

　　利用無油空壓機(jī)排出高溫高壓的壓縮空氣（見紅色）進(jìn)入再生塔B2里，使吸附劑升溫解附；然后濕熱的壓縮空氣經(jīng)過冷卻器2冷卻同時(shí)去除壓縮空氣50%左右水后得到第一次干燥，再進(jìn)入吸附塔B1進(jìn)行第二次干燥，達(dá)到需求的壓力露點(diǎn)。

　　再生塔B2冷吹：高溫高壓的壓縮空氣經(jīng)過冷卻器1冷卻并去除水分，吹冷再生塔B2的吸附劑，升溫高濕壓縮空氣經(jīng)過冷卻器2冷卻同時(shí)除去水分后進(jìn)入吸附塔B1進(jìn)行第二次干燥，再生塔完成再生。

　　高溫高壓的壓縮空氣經(jīng)過冷卻器1冷卻并去除水分，再進(jìn)入冷卻器2冷卻同時(shí)除去水分后進(jìn)入吸附塔B1進(jìn)行第二次干燥，再生塔B2自冷直至環(huán)境溫度完成再生；等待下一個(gè)吸附循環(huán)的開始。

　　雙塔切換，塔B1和塔B2互換吸附和再生功能，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣干燥。

　　壓縮熱再生吸干機(jī)由于利用了壓縮機(jī)排氣端的熱量進(jìn)行再生，因此可以比其他吸干機(jī)節(jié)能30～50%以上。由于造價(jià)高，只適合大流量壓縮空氣系統(tǒng)，主要匹配大型離心空壓機(jī)和無油螺桿空壓機(jī)。

　　圖解十：模組吸干機(jī)一定節(jié)能嗎？

　　講到模組吸干機(jī)，不得不提到模組的大佬——多明尼克漢德模組無熱再生吸附式干燥機(jī)，全球市場(chǎng)占有率最高。

　　模組吸干機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　其外觀漂亮，占地面積小，也可掛墻，方便安裝接近用氣點(diǎn)使用，壓力露點(diǎn)低且穩(wěn)定；

　　氣流分配均衡，無“隧道效應(yīng)”；吸附劑的填充均勻、緊密、不留死角；吸附劑用量少；壓力損失??；

　　小流量可以避開壓力容器監(jiān)檢，通過模塊倍數(shù)級(jí)組合可以讓處理量翻倍。如今在國內(nèi)壓縮空氣凈化設(shè)備市場(chǎng)中異軍突起。

　　模組吸干機(jī)，從干燥理論上跑不出吸附熱力學(xué)三大理論：等溫吸附、等壓吸附及等量吸附。其吸附深度及耗能不會(huì)比雙塔吸干機(jī)有區(qū)別。

　　市場(chǎng)上，模組吸干機(jī)主要以無熱和微熱再生的形式出現(xiàn)，所以再生耗氣量不會(huì)低于雙塔吸干機(jī)。就像汽車在馬路上跑一樣，裝大輪胎還是輪胎，雙塔吸干機(jī)像大輪胎，工作周期長，切換頻率少；模組吸干機(jī)像小輪胎，工作周期短，切換頻率多。在同樣工作時(shí)間內(nèi)，耗氣耗功應(yīng)該差異不大。

　　作者注：“壓縮空氣干燥技術(shù)十圖十解”是上善氣體工作室最新課題“壓縮空氣應(yīng)用百圖百解”中的一部分內(nèi)容。更多壓縮空氣干燥技術(shù)知識(shí)，可以看看專業(yè)書籍《干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應(yīng)用》。

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