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壓縮空氣吸附式干燥器設(shè)計應(yīng)用七大誤區(qū)分析
發(fā)表時間:2016-09-21   瀏覽次數(shù):2030次

當(dāng)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(jié)構(gòu)相對簡單的產(chǎn)品卻落后于國際同行二、三十年,其主要差距體現(xiàn)在能耗(或運行費用)方面。本文將通過七個認知誤區(qū)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(lǐng)先水平是第四代零氣耗、低露點、多功能機,而國內(nèi)目前在用的98%以上是代高能耗的無熱、微熱型,正在設(shè)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(xiàn)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(xué)生也會算,節(jié)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(yīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品升級換代的動力,需知吸附式干燥器技術(shù)進步的核心就是少用甚至不用產(chǎn)品氣進行再生,吹冷。

三、忽視吸附式干燥器佳工作溫度區(qū)域

吸附式干燥器設(shè)計遵循兩套路線,一是熱力設(shè)計,二是結(jié)構(gòu)設(shè)計。

前者獲得吸附劑裝填量等參數(shù);后者控制空塔流速,接觸時間等結(jié)構(gòu)參數(shù)。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(shù)。

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(shè)計失衡,導(dǎo)致本設(shè)備或系統(tǒng)采購、運行成本大幅度增加。

典型案例如冷干+吸附流程,經(jīng)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(jié)構(gòu)計算的1/2,但實際裝填量仍需滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計即按兩者大值設(shè)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(zhǔn),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(yīng)為冷卻除水,所以介于上述兩種案例的佳選擇應(yīng)在空壓站設(shè)置兩種冷卻水。

級采用工廠循環(huán)水,可將壓縮空氣冷卻至42℃以下,第二級采用工業(yè)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(yīng)用于長江以南的濕熱地區(qū),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(yīng)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(jié)構(gòu)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(dāng)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(nèi)的內(nèi)熱,邊再生邊冷卻。

鼓風(fēng)外加熱利用環(huán)境空氣加熱到更高溫度(180~220℃),吹冷程序同上;傳統(tǒng)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(tǒng)機,但在加熱再生后階段開啟循環(huán)風(fēng)機,抽取部分干燥產(chǎn)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(nèi)余熱邊再生邊吹冷,干氣加熱和吹冷均采用循環(huán)風(fēng)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(tǒng)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(chǎn)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(biāo)僅相當(dāng)于冷干機。

壓縮熱又稱余熱再生,由于離心式壓縮機技術(shù)進步,其排氣溫度已從十年前的120~140℃降低到90~110℃,相應(yīng)的壓縮熱干燥器所能達到的產(chǎn)品氣露點僅為-3℃左右,為了追求更低露點,有些產(chǎn)品在干燥器入口增設(shè)大功率電加熱器,這與空壓機的技術(shù)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(jié)束后必須用產(chǎn)品氣體將吸附劑吹冷降溫,恢復(fù)至接近常溫。熱力計算和實際和實際應(yīng)用均證明,吹冷階段所需的氣體流量應(yīng)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(dāng)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(chǎn)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(dǎo)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(xiàn)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(jì),工業(yè)產(chǎn)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(tǒng)整合而形成三大功能,那種技術(shù)含量低、結(jié)構(gòu)簡單、能耗極高的無熱、微熱早已退出世界舞臺。

七、換代的標(biāo)志是“節(jié)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(biāo)志嚴(yán)格講應(yīng)該是節(jié)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(zhuǎn)換的效率和系統(tǒng)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(jié)能干燥器產(chǎn)品投入產(chǎn)出比幾乎超出任何一種節(jié)能減排改造。技術(shù)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(tài)度以及國民綜合素質(zhì)較低等方面。近年來,中國政府和行業(yè)已加大了這些方面的努力,相信在專業(yè)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(yīng)用,為我國的節(jié)能減排做出貢獻。


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