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壓縮熱再生干燥器設計選型辨析
責任編輯：作者：admin人氣：1710 發表時間：2021-04-13
前言：在當前節能減排大勢和離心式空壓機日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統又新穎的吸附式干燥器越來越受到業界的關注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關因素，對其如何正確設計選型及識別真偽進行科學分析以幫助用戶盡快認知和獲得最大利益。
壓縮熱再生傳統流程及面臨的挑戰：
1.1流程及流程簡述：按吸附周期4h，加熱再生2h，吹冷2h
（1）過熱壓縮空氣首先進入再生塔，帶出吸附床層的水份后進入冷卻器、分離器、隨后常溫且飽和的壓縮空氣進入吸附塔，脫水干燥后的成品氣經后置粉塵過濾器排出；
（2）過熱壓縮空氣經旁通閥直接進入冷卻器、分離器、吸附塔、后置過濾器排出，同時抽取部分干燥成品氣自上而下對再生塔進行吹冷并排入大氣；
（3）短暫并塔運行后進行切換。
1.2挑戰與辨析：
（1）空壓機排氣溫度：近十年由于離心機技術進步，其比功率大幅下降，排氣溫度由原來的120~140 下降至90~110℃甚至85~105℃，低于7bar（100psi）時甚至更低，這也意味著同樣電機輸入功率下，有更多的動能轉變為勢能。但對于完全依靠壓縮熱進行有熱再生的吸附式干燥器而言，則是巨大挑戰。
空壓機排氣溫度與產品氣露點關系見表1，理論計算見表2。當塔內溫度低于45℃左右時，再生氣向吸附層析出水份即對吸附劑加濕。實際運行中，進塔溫度比空壓機排氣溫度低10~20℃。塔體下半部在加熱再生結束時，常有低于50℃情況發生，尤其當該吸附塔既處于較低進氣溫度又接受較少處理氣量時更容易發生。
表1 空壓機排氣溫度與產品氣露點關系表
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壓縮機類型 |
壓縮級數 |
排氣溫度(℃) |
產品氣壓力露點(℃) |
|
活塞機 |
2 |
130 |
-15 |
|
螺桿機 |
2 |
165 |
-30 |
|
透平機 |
2 |
160 |
-27 |
|
透平機 |
3 |
110 |
-3 |
|
透平機 |
4 |
110 |
-3 |
表2：壓縮機的級間壓力和溫度（實拍數據）
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級間壓力(bar) |
溫度(℃) |
含濕量（g/m3） |
|
第一級 |
0.74 |
30 |
|
|
第二級 |
2.71 |
31 |
8.8 |
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第三級 |
7.08 |
133 |
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再生塔 |
7.0 |
（45） |
（8.6） |
（2）吹冷氣耗：由于無油干燥空氣價格昂貴（0.15~0.25元/m3），吹冷氣消耗成為選購壓縮熱干燥器的最大關注點。根據計算，吹冷瞬時流量應為6~8%，按吹冷程序占1/2再生程序，平均氣耗則不低于3~4%，小于3%之說純屬誤導。吹冷之難，一是由于吸附劑熱容量大且屬于不良導體，需消耗大量氣體才能帶出其蘊藏的巨大熱量；二是由于吸附熱導致吹冷氣本身溫度已高達50℃左右，欲將塔內溫度吹冷至70℃以下，因溫差過小，實屬困難。運行方面對節能減排壓力只有兩個辦法：一是容忍70℃以上平均塔溫，切換后露點上升（鋁膠45℃，分子篩50℃以上吸附能力快速下降），業內稱之為露點漂移，時間長達30min至1h；二是默認設備加大再生氣量，延長再生時間，此舉產生的額外運行費用不可低估。
2、改良與改革辨析：
2.1在進氣端增設輔助電加熱，提高進氣溫度。根據運行經驗，進氣（再生）溫度每提高10℃，可降低產品氣露點3℃左右，為獲得吸附式干燥器的常規露點即壓力露點-20℃，需在110℃基礎上提升30℃即達到140℃以上，而每100m3空氣提高10℃需配置20KW電加熱器，提高30℃需60KW，100m3空壓機的電機功率一般為550KW，則60/550=11%，即將空壓機十年來的技術進步幾乎全部打壓回去。
2.2雙冷卻器零氣耗流程：
（1）此流程采用濕氣吹冷，吹冷時間約為30min，降低溫差約25℃，即吹冷至75℃時必須停止吹冷，而吹冷不徹底仍將導致露點漂移。
（2）主氣流經雙塔和雙冷卻器，壓差增大不容忽視。
（3）吹冷時不能利用塔內余熱進行二次再生，其壓力露點僅能達到-3℃，若在進氣口增設電加熱器時的缺點分析同2.1條。
2.3明壓縮熱、暗微加熱流程：（實拍）
此流程應屬假冒偽劣之典型，且不計電加熱能耗，僅再生氣8%嚴重違反了用余熱再生干燥器節能減排的初衷，并給客戶造成巨大經濟損失。
2.4低露點、低漂移、零氣耗流程：
此流程從天然氣脫水裝置專利技術延申推廣而來，若再增加進氣端的二次冷卻，則可適應各種工況（較低排氣溫度，較高環境溫度）壓力露點可達 -60℃，露點漂移降至10℃，15分種內。因采用了高壓循環風機，可對塔上部的吸附劑進行二次高溫干氣再生（10~30分鐘），對吸附劑可進行大流量吹冷并全部回收（循環），其中電耗僅占空壓機輸入功率的1~1.5%，百分之百零氣耗，此流程具有五大功能三大優勢：
五大功能：
1）空壓機余熱利用系統：95%的再生能量來自于空壓機余熱。
2）再生氣回收系統：等壓再生零氣耗。
3）輔助加熱系統（電耗僅為空壓機輸入功率的1~1.5%）：有效降低出口露點。
4）吸附干燥過濾系統：高效低阻，長壽命。
5）智能控制管理系統：流程控制，負荷調節，故障監測，露點顯示。
三大優勢：
低露點：常壓露點可達-60℃以下（7bar下再生進氣溫度≥90℃）
低漂移：采用大氣量、低溫氣吹冷，露點漂移≤5~10℃（0.5小時內）
零氣耗：再生過程（加熱/吹冷）中抽取5~8%產品氣全部回收，百分之百零氣耗。
注：針對本案（唐鋼動力廠空壓機改造項目），空壓機排氣壓力為0.65MPa和0.55MPa，后者的排氣溫度若為三級壓縮時可能為80~100℃，實際進塔溫度僅為70~90℃，本流程可開啟混搭加熱程序，即在余熱再生的同時，開啟高壓循環風機和輔助電加熱器補充熱量。
