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                      壓縮空氣吸附式干燥器設計應用七大誤區分析
                      發表時間:2016-09-21   瀏覽次數:892次

                      當用戶要求壓縮空氣的壓力露點低于0℃時,除微小處理量外,吸附式干燥器幾乎成為唯一選擇。但這種量大面廣且結構相對簡單的產品卻落后于國際同行二、三十年,其主要差距體現在能耗(或運行費用)方面。本文將通過七個認知誤區剖析,解讀其原因和對策。

                      一、天平稱芝麻,地里扔西瓜


                      吸附式干燥器幾乎每十年升級一代,目前國際領先水平是第四代零氣耗、低露點、多功能機,而國內目前在用的98%以上是代高能耗的無熱、微熱型,正在設計選型的估計也在95%左右。

                      究其原因極為簡單,就是一個詞:貪圖便宜。

                      但,忽視了一組詞,運行費用極高。


                      若按十年計,采購價與十年運行費用比幾乎接近1:100。

                      如處理氣量為100m3/min的無熱再生干燥器,采購價僅10萬元左右,但每年運行費用為:0.15元×100m3×15%×60min×24h×330d=107萬元/年。

                      這一現象,筆者稱之為“天平稱芝麻,地里扔西瓜”。其實大家都知道,真值錢的是地里的西瓜。國外的同行談及此事,都覺得非常難以理解,包括臺灣同胞,他們寧可花十倍于大陸同行的價格去采購第四代機,因為這筆帳小學生也會算,節約的運行費用幾個月就可收回采購成本差價,甚至是采購成本價。

                       二、氣/電等價

                      長期以來,大陸同行基本上認可的是以氣耗同比例折算成電耗,即氣/電同價,如同上例:

                      100m3的空壓機,電機功率為550kW,再生氣耗為15%,一度電0.7元;

                      若采用氣電同價計算法,一小時再生氣耗折算成電費為: 0.7元×550kW×15%=57.75元/h

                      按真實的氣體成本價應為:0.15元×100m3×15%×60min=135元/h

                      兩者之比:57.75/135=0.43

                      即電費僅占壓縮空氣成本的四成左右,其它費用為固定資產折舊、水、電、汽、油、易損件消耗、管理成本等。若認定氣/電等價,可否認為在電線上接一個電表、一個閘刀就能自然生產出有一定壓力和流量、無油、干燥的壓縮空氣?用戶何苦還要采購空壓機、干燥器、蓋廠房、招工人呢?此糊涂帳不算清,就無產品升級換代的動力,需知吸附式干燥器技術進步的核心就是少用甚至不用產品氣進行再生,吹冷。

                      三、忽視吸附式干燥器佳工作溫度區域

                      吸附式干燥器設計遵循兩套路線,一是熱力設計,二是結構設計。

                      前者獲得吸附劑裝填量等參數;后者控制空塔流速,接觸時間等結構參數。此外追求吸附和再生時間等同,加熱和吹冷時間佳分配等過程參數。

                      一般認為,吸附式干燥器的進氣溫度以25~32℃為宜,過低或過高都會造成設計失衡,導致本設備或系統采購、運行成本大幅度增加。

                      典型案例如冷干+吸附流程,經冷干機處理后的壓力露點為+10℃左右,進吸干機的溫度為+25℃左右,若按熱力計算:吸附劑裝填量不足結構計算的1/2,但實際裝填量仍需滿足結構設計即按兩者大值設計,造成不必要的浪費。

                      另一種極端案例是放任空壓機排氣溫度升高,夏季可達45℃以上,造成壓縮空氣中含水量成倍上升。


                      如表1,以30℃為基準,溫度上升至35℃、38℃、43℃,含水量增加30%、50%、100%。而工程中,排氣溫度30℃以上佳除水工藝應為冷卻除水,所以介于上述兩種案例的佳選擇應在空壓站設置兩種冷卻水。

                      級采用工廠循環水,可將壓縮空氣冷卻至42℃以下,第二級采用工業冷水機組,將氣體溫度降至30℃以下,冬季停用冷水機組。

                      此方法可應用于長江以南的濕熱地區,有效解除夏季干燥器超負荷運行的困境。

                      四、單一再生方式

                      吸附式干燥器的再生方式一般分為變壓、變溫、清洗、置換四種,實際應用中沒有完全單一方式,均是兩種以上方式組合。

                      吸附式干燥器工作原理公式:


                      其中:


                      無熱再生又稱自熱再生,利用吸附熱和低壓干燥氣體清洗,卸壓放氣則屬于置換,可見結構簡單的無熱再生干燥器也是運用了上述四種再生方式組合。當然主要還是利用了變壓、清洗兩種再生方式。

                      微加熱則是利用低壓干燥清洗氣和電加熱(120~180℃),吹冷程序則利用低壓干燥清洗氣及吸附筒內的內熱,邊再生邊冷卻。

                      鼓風外加熱利用環境空氣加熱到更高溫度(180~220℃),吹冷程序同上;傳統壓縮熱利用了空壓機排出的高溫(90~110℃)半濕氣進行加熱再生,吹冷程序同上。

                      等壓再生零氣耗壓縮熱(四代機)再生過程同傳統機,但在加熱再生后階段開啟循環風機,抽取部分干燥產品氣加熱至160~200℃,對吸附劑進行二次加熱深度解析,吹冷時主要利用低分壓干氣和筒內余熱邊再生邊吹冷,干氣加熱和吹冷均采用循環風機回收。

                      市場上還有一種雙冷卻器零氣耗壓縮熱吸附式干燥器,加熱再生如傳統式,吹冷時采用常溫等壓飽和濕氣進行短時間吹冷。這種流程放棄了二次再生綜合利用之機會,不僅產品氣露點偏高,吹冷亦不完全,其露點偏高和漂移的劣勢相對于其它干燥器也是十分明顯的。該種類型吸附式干燥器露點指標僅相當于冷干機。

                      壓縮熱又稱余熱再生,由于離心式壓縮機技術進步,其排氣溫度已從十年前的120~140℃降低到90~110℃,相應的壓縮熱干燥器所能達到的產品氣露點僅為-3℃左右,為了追求更低露點,有些產品在干燥器入口增設大功率電加熱器,這與空壓機的技術進步是背道而馳的。

                      五、忽視加熱型干燥器吹冷程序的重要性。

                      吸附劑在常溫下吸附,在高溫下解析,加熱再生結束后必須用產品氣體將吸附劑吹冷降溫,恢復至接近常溫。熱力計算和實際和實際應用均證明,吹冷階段所需的氣體流量應大于加熱再生所需氣體流量,至少相等。這是因為兩者的工作點溫差相差很大,加熱時氣體攜帶180℃的熱量將常溫下的吸附劑和金屬材料提溫至平均溫度120℃,吹冷時用50℃氣體從平均溫度120℃吹冷至60℃以下,當吹冷至80℃時,由于溫差小,吹冷非常困難。有用戶夏季將吹冷氣量加大至20%亦收效甚微,也有的產品宣傳其吹冷氣僅為1%~1.5%,這純粹是忽悠客戶,實際操作中瞬時流量不可能低于6%,否則將導致吹冷過程不完全,輸出氣體溫度偏高,切換后露點大幅度漂移。

                      六、認為干燥器就是兩個罐、幾根管子、幾個閥門

                      眾所周知,手機在十年前可以認為它就是個移動電話,再多個短信而已,而現在世界上手機用戶的一半以上都在使用智能手機,它具有三個基本功能,筆計本、照相機、移動電話。同理,進入21世紀,工業產品也已進入整合和智能化時代,如第四代壓縮熱干燥器就是由五個系統整合而形成三大功能,那種技術含量低、結構簡單、能耗極高的無熱、微熱早已退出世界舞臺。

                      七、換代的標志是“節能”

                      一臺吸附式干燥器,它吸附時付出多少吸附能,再生時就要補充多少再生能,所以吸附式干燥器的換代標志嚴格講應該是節省運行費用,包括盡可能采用低品位的能源作為再生能源,提高能源轉換的效率和系統整合、綜合利用的水平。


                      綜上所述,壓縮空氣吸附式干燥器的換代勢在必行,尤其在使用離心式壓縮機的大型空壓機站,淘汰老式吸附干燥器,更換或改造成第三代以上高效節能干燥器產品投入產出比幾乎超出任何一種節能減排改造。技術資金上沒有什么問題,中國大陸吃虧就在機制、認知能力和態度以及國民綜合素質較低等方面。近年來,中國政府和行業已加大了這些方面的努力,相信在專業制造廠和用戶的共同努力下,壓縮空氣吸附式干燥器升級換代必將成為共識,并付諸于大面積推廣應用,為我國的節能減排做出貢獻。


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