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压缩空气常见干燥技术图解

  【jdb电子游戏平台网站 网】众所周知,水分是自然界空气所固有的,由于大气环境的相对湿度影响,大气中的水蒸气经过压缩和降温会变成液态水。

  在压缩空气应用中,水对于压缩空气管路、门及使用设备来说会产生腐蚀和破坏,气动元件锈蚀、冰堵等对于特殊生产工艺及流程大为不利,如电厂喷灰、水泥输送等等。可能对产品质量产生严重影响,如电子产品、药品、食品生产等等。

  因此,压缩空气在应用前,需要去除液态或气态水。这个从压缩空气去除水的方法叫干燥技术。

  下面我们通过十图十解来了解市场上最常见和最实用的压缩空气干燥技术。

  图解一:压缩空气为什么需要干燥器?

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  水分是自然界空气所固有的,由于大气环境的相对湿度影响,大气中的水蒸气经过压缩或降温,变成液态水。

  比如下雨或下雪现象,是由于富含水蒸汽的云层遇冷凝结液态水。

  再比如,一定湿度的大气被空压机压缩到一定压力时,压缩空气中就含有大量的液态水。所以大家就需要经常对储气罐底部放水。

  由于压力提升或降温,空气中的水蒸汽就会从压缩空气中溢出变成液态水。这对使用压缩空气的用户来说,是极为不利的。

  1)对于压缩空气管路,门及使用设备来说会产生腐蚀和破坏,如气动元件锈蚀、冰堵等;

  2)对于特殊生产工艺及流程大为不利,如电厂喷灰、水泥输送等等;

  3)也可能对产品质量严重影响,如对电子产品、药品、食品生产质量影响等等;

  4)液态水在一定的速度下形成水锤,破坏用气设备,如气缸等。

  5)最要命的是压缩空气中含水,会滋生细菌,对人体健康伤害极大。

  因此,在利用压缩空气工作前必须进行干燥,我们把降低压缩空气水蒸气含量的设备叫压缩空气干燥器。

  图解二:压缩空气干燥度的如何标定?

  空气干燥度,也称为含水量。一般是指一定量的空气中水蒸气的含量,可以用相对湿度、水分压、水含量ppm或露点来标定。

  在压缩空气应用领域,露点是比相对湿度更有用的术语,用来表示压缩空气中水蒸气的浓度。

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  露点是空气中的水蒸气在一定压力下冷却时开始形成冷凝水的温度。当压缩空气温度和露点相等时,压缩空气的相对湿度为100%。通常有“常压露点”和“压力露点”。

  常压露点是指在标准大气压下测出空气相对湿度为100%时的温度值。

  压力露点是指在一定压力下测出空气相对湿度为100%时的温度值。通常在压缩空气干燥器性能指标中用“压力露点”表示。

  由于许多露点测量仪在测量时,气体放空,此时的露点为常压露点。

  压力露点肯定比常压露点值要大(右上图),比如7bar压力露点值为3℃时,常压露点值为-20.8℃。

  它们之间的换算可以用安托因方程式(图解二左上图)或换算图表(图解二左下图)再或者使用换算器(图解二右上图)。

  露点的测量通常使用露点仪(图解二右下图)。

  图解三:压缩空气干燥度评判标准是什么?

  空气干燥度,行业中叫压力露点,其高低应根据用户对压缩空气品质需求来确定。

  不同的压缩空气使用端,有不同的压力露点要求,比如普通流水线生产、仪表气源、气动工具使用、激光切割等,压力露点可以在0℃以上;而精密喷涂、电子芯片生产、高档食品饮料生产及寒冷地区室外管道输送等,压力露点要求在0℃以下。

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  为了使得压缩空气供应商与用户之间对压缩空气干燥度达成共识,国际标准ISO8573-1设定了压缩空气压力露点要求的评判标准。压力露点按气体质量要求从高到低分为7级(图解三左图),这里指有干燥器的分类。其中0级最高,6级最低。分别对应-70℃以下、-40℃以下、-20℃以下、3℃以下、7℃以下、10℃以下。

  为了更直观地了解Class4~1级压缩空气饱和含水量,图中(图解三右图)做了一个对比,3600m3压缩空气在7bar时候饱和含水量,在压力露点3度20升,-20度4.5升,-40度不到500ml,-70度为10毫升。

  再看图(图解三左图),4~6级通常使用冷干机,3级以下使用吸干机,膜干燥则在3级以上。

  建议用户按国标推荐结合自身用气要求,不盲目追求压缩空气高品质。

  图解四:怎样合理配置压缩空气干燥器?

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  从图上(图解四上图)我们可以看到,在市场上常见的压缩空气干燥器,有冷干机、无热再生吸干机、微热再生吸干机、鼓风热再生吸干机、转鼓吸干机和压缩热再生吸干机。由于膜式干燥器处理气量小,在此不做讨论。

  我们知道,在相同处理量的情况下,露点要求越低,干燥器的采购成本和使用成本越高,其耗能也越高。

  因此,合理配置压缩空气干燥器是压缩空气专业供应商和用户的需求。

  如何做到合理配置呢?我们再看这张图(图解四下图),从工况条件和气体品质来看:

  首先,我们分两种不同的工况条件:一个是进气温度38℃,一个是进气温度110℃条件下。以上各种干燥器能达到的压力露点要求及选型,黑点表示推荐,白点表示有条件推荐,横线表示不推荐。

  在进气温度38℃时,冷干机推荐于3~10℃;无热、微热、鼓风热再生吸干机推荐于-20~-70℃。

  在进气温度110℃以上时,通常配多级压缩无油空压机。压缩热和转鼓吸干机推荐使用在3~10℃,有条件推荐在-20~-40℃。

  图解五:什么因素会影响压缩空气干燥器的露点?

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  首先,压缩空气干燥器产品质量的好坏会直接影响到露点,这与干燥器的设计和生产质量有关。COPY和过度降成本的产品很容易出现质量问题,由于市场竞争出现的虚标也会造成露点不达标。

  其次,压缩空气系统选配不当,也会造成露点不达标。可能是不懂得客户需要,也可能是不懂怎么选配,还有就是要求太高,预算太低。该用大流量却选用小流量,该用高品质用了低品质,该用吸干机而使用了冷干机,高温进气时干燥器前没有降温,吸干机前没有去除液态水,除油设施或系统配置不符合标准等等。

  再就是,干燥器实际使用工况超出标准工况时,见图(图解五左图)。特别是在进气温度高和进气压力低的时候,修正系数没选或没有选对等等。

  最后就是没有按干燥器使用说明书进行定期按质维护保养,如冷干机冷凝器清洁、排水器的请理、吸干机吸附剂的更换等等。

  图解六:什么因素会影响压缩空气干燥器的耗能?

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  影响压缩空气干燥器能耗的因素主要有露点要求、进气温度、工作压力、负荷变化四个方面。

  首先,我们看看露点要求的影响。《压缩空气站能效分级指南》就“压缩空气站能效等级”根据综合输功效率评定压缩空气站能效分为5级,1级站能效最高,5级站最低。不管是1级站还是5级站,相同能效等级下都分为大于3、3~-20、-20~-40、-40~-70和小于-70五段,露点要求越低,能耗允许越高。就是说,想要获得更低露点,需要更多耗能,每个露点段能耗相差5%以上。(见图解六)

  再看进气温度的影响,从实际应用来看,进气温度每升高1度,露点上升1度。在保证露点不变的情况下,进气温度升高1度,干燥器耗能增加5%左右。(见图解六)

  压力影响分为工作压力和压损,工作压力越低,干燥器越耗能。与标准工况相比,工作压力每降低1bar,耗能增加7~15%。另外,干燥器压损越大,其消耗压缩空气势能越大,压损1bar,耗能增加7%。

  由于大多数干燥器配置按最大负荷,因此当压缩空气负荷发生变化时,干燥器还按照原有系统进行工作造成了能源浪费。通常解决方案可以通过联控、变负荷或露点控制等方式来适应压缩空气负荷变化,达到节能效果。

  图解七:什么是变负荷冷干机?

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  图(图解七上左图)是压缩空气需求和冷干机耗能图,如果能让冷干机能耗随压缩空气负荷变化而变化,就可以实现节能。(图解七上右图)

  冷干机主要能耗是制冷耗电,根据冷量调节方式可分为三类:直冷式冷干机、变频式冷干机、蓄冷式冷干机。其中直冷式冷干机和变频式冷干机属于非循环式干燥器,而蓄冷式冷干机则属于循环式干燥器。

  图(图解七左下图)是三类冷干机进气热负荷与相对电耗的比较。当满负荷的时候,三类冷干机所需的制冷量是一样的,耗电量也一样。当进气热负荷变小时,变频式和蓄冷式冷干机要比直冷式冷干机节能。

  图(图解七中下图)为变频式冷干机,采用了变频制冷jdb电子游戏平台网站 ,冷量输出可以精确调节从而匹配压缩空气的热负荷。一般变频式冷干机的调节范围为50%-100%,在这个范围内可以起到明显的节能作用,且露点输出比较稳定。

  图(图解七右下图)为蓄冷式冷干机,是在蒸发器中增加了一个换热器,该换热器中采用相变高潜热材料作为载冷剂与制冷剂换热,然后再冷却压缩空气。当压缩空气热负荷变化时,制冷剂输出的富余冷量可以存储在相变高潜热材料中,存储到设定容量时可以将制冷jdb电子游戏平台网站 停机。待相变高潜热材料存储的冷量消耗完的时候,制冷jdb电子游戏平台网站 马上开启。因此,可以起到节能的作用。

  图解八:什么是转鼓吸干机?

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  转鼓吸干机是AC品牌专配二级压缩干式无油螺杆空压机的干燥设备,采用了合成硅胶吸附剂的纸质转鼓作为吸附剂,再生时利用无油螺杆空压机的压缩热,在一个筒体内就能完成吸附和再生过程,是一种压缩热再生吸干机。(见图解八左上图)。

  看图(图解八右上图),由于转鼓吸干机只有一个筒体,但实际筒体内是由直角型的旋转装置将吸附和再生通道分开,冷空气从下往上走吸附通道,占270度面积。热空气由上往下走再生通道,占90度面积。通过周而复始地旋转,筒体内的合成硅胶吸附剂完成吸附和再生的过程。

  在压缩空气进气相对湿度高于40%的时候,硅胶的吸附效率高于氧化铝及分子筛(见图解八左下图),因此吸附剂的填装量少,结构可以做得非常紧凑。

  由于干式无油螺杆空压机二级排气温度可达180℃,充分利用此压缩热介入转鼓吸干机再生,压力露点可达10~-40℃,(见图解八右下图),再生气可以循环利用,实现零气耗再生。

  转鼓吸干机也可以配套离心式空压机(三级压缩),实现压力露点10~-40℃,并零气耗再生。

  图解九:压缩热再生吸干机工作原理是什么?

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  利用无油空压机排出高温高压的压缩空气(见红色)进入再生塔B2里,使吸附剂升温解附;然后湿热的压缩空气经过冷却器2冷却同时去除压缩空气50%左右水后得到第一次干燥,再进入吸附塔B1进行第二次干燥,达到需求的压力露点。

  再生塔B2冷吹:高温高压的压缩空气经过冷却器1冷却并去除水分,吹冷再生塔B2的吸附剂,升温高湿压缩空气经过冷却器2冷却同时除去水分后进入吸附塔B1进行第二次干燥,再生塔完成再生。

  高温高压的压缩空气经过冷却器1冷却并去除水分,再进入冷却器2冷却同时除去水分后进入吸附塔B1进行第二次干燥,再生塔B2自冷直至环境温度完成再生;等待下一个吸附循环的开始。

  双塔切换,塔B1和塔B2互换吸附和再生功能,实现压缩空气干燥。

  压缩热再生吸干机由于利用了jdb电子游戏平台网站 排气端的热量进行再生,因此可以比其他吸干机节能30~50%以上。由于造价高,只适合大流量压缩空气系统,主要匹配大型离心空压机和无油螺杆空压机。

  图解十:模组吸干机一定节能吗?

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  讲到模组吸干机,不得不提到模组的大佬——多明尼克汉德模组无热再生吸附式干燥机,全球市场占有率最高。

  模组吸干机具有以下优点:

  其外观漂亮,占地面积小,也可挂墙,方便安装接近用气点使用,压力露点低且稳定;

  气流分配均衡,无“隧道效应”;吸附剂的填充均匀、紧密、不留死角;吸附剂用量少;压力损失小;

  小流量可以避开压力容器监检,通过模块倍数级组合可以让处理量翻倍。如今在国内压缩空气净化设备市场中异军突起。

  模组吸干机,从干燥理论上跑不出吸附热力学三大理论:等温吸附、等压吸附及等量吸附。其吸附深度及耗能不会比双塔吸干机有区别。

  市场上,模组吸干机主要以无热和微热再生的形式出现,所以再生耗气量不会低于双塔吸干机。就像汽车在马路上跑一样,装大轮胎还是轮胎,双塔吸干机像大轮胎,工作周期长,切换频率少;模组吸干机像小轮胎,工作周期短,切换频率多。在同样工作时间内,耗气耗功应该差异不大。

  作者注:“压缩空气干燥技术十图十解”是上善气体工作室最新课题“压缩空气应用百图百解”中的一部分内容。更多压缩空气干燥jdb电子游戏平台 ,可以看看专业书籍《干燥技术在压缩空气中的应用》。

来源:本站原创

标签: 常见技术  

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