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　　三、干燥技術(shù)在壓縮空氣品質(zhì)的應(yīng)用

 

　　在第一章有說(shuō)到：空壓機(jī)排出的壓縮空氣是不干凈的，含有水的壓縮空氣對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量都是不利的，因此就需要進(jìn)行干燥凈化處理。

 

　　壓縮空氣的含水量多少通常用露點(diǎn)來(lái)表示，露點(diǎn)溫度就是當(dāng)未飽和的濕空氣通過(guò)降低溫度，使其相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)的溫度。通常分常壓露點(diǎn)和壓力露點(diǎn)，之間的關(guān)系見(jiàn)圖14。

 

 

　　3.1 壓縮空氣品質(zhì)（含水量）評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：

 

　?、侔碔SO8573-1，表10的0～6級(jí)為壓縮空氣干燥器的評(píng)定,是考核供需合同約定或機(jī)器銘牌標(biāo)注露點(diǎn)溫度標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。
 

 

　?、跒榱烁庇^地了解Class4～1級(jí)壓縮空氣飽和含水量，從表11做了一個(gè)對(duì)比。
 

 

　　③在表1中可以看到，在7bar時(shí)，壓縮空氣含水量的去除量從Class6～1級(jí)越來(lái)越少，但是難度卻越來(lái)越大。見(jiàn)圖15。
 

 

　　④壓縮空氣品質(zhì)要求最低含水量，為避免像圖1那樣腐蝕管道，建議客戶確保壓縮空氣相對(duì)濕度在50%以下。如圖16(綠色區(qū)域)。

 

　　3.2 壓縮空氣干燥器選型推薦(見(jiàn)表12)。
 

　　3.3 壓縮空氣干燥器影響壓縮空氣品質(zhì)的因數(shù)：

 

　?、佼a(chǎn)品質(zhì)量

 

　　②壓縮空氣系統(tǒng)配置

 

　?、凼褂霉r

 

　?、芫S護(hù)保養(yǎng)

 

　　3.3.1 產(chǎn)品質(zhì)量

 

　?、?a href="http://www.easywin.net.cn" target="_blank" class="keylink">冷干機(jī)生產(chǎn)只要按JB/T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》規(guī)定工況進(jìn)行生產(chǎn)和規(guī)范。由于制冷技術(shù)成熟及壓縮空氣壓力露點(diǎn)要求均在0℃以上，只要產(chǎn)品的制冷系統(tǒng)熱負(fù)荷足夠和熱交換徹底，冷干機(jī)的壓力露點(diǎn)保障應(yīng)該不是件難事。

 

　　②吸干機(jī)生產(chǎn)是否按JB/T 10532-2017 《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》進(jìn)行生產(chǎn)和規(guī)范。然而選用吸干機(jī)對(duì)應(yīng)的壓縮空氣品質(zhì)等級(jí)相對(duì)較高，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)吸干機(jī)相對(duì)于冷干機(jī)要困難得多，因而采購(gòu)成本也高得多。特別是要求氣體品質(zhì)為Class0級(jí)，吸干機(jī)的采購(gòu)成本是空壓系統(tǒng)設(shè)備中最貴的也不足為奇。設(shè)計(jì)和生產(chǎn)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量尤為重要：

 

　　◆吸附劑的選用

 

　　吸附劑是吸干機(jī)中成本占比最大的零部件之一，如果想要追求壓縮空氣品質(zhì)為Class0級(jí)，那么吸附劑說(shuō)了算。如果吸干機(jī)使用氧化鋁或分子篩的質(zhì)量有差異，再好的吸干機(jī)也無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。好馬配好鞍，好的吸附干燥器一定有好的吸附劑。壓縮空氣的品質(zhì)離不開(kāi)好的吸附劑，見(jiàn)圖17。在筆者的《吸附在空壓系統(tǒng)的應(yīng)用》課程中對(duì)吸附劑要求及使用有詳細(xì)解讀。
 

 

　　◆流程設(shè)計(jì)

 

　　吸干機(jī)流程設(shè)計(jì)是保障壓縮空氣品質(zhì)的基礎(chǔ)，無(wú)論是無(wú)熱、微熱還是外加熱，區(qū)別在于再生方式不同，而吸附過(guò)程類(lèi)似。（見(jiàn)圖18），當(dāng)工作塔出口區(qū)域吸附劑達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，吸附劑對(duì)壓縮空氣失去了干燥能力，此時(shí)需要再生了。吸干機(jī)的露點(diǎn)深度取決于再生，就像種樹(shù)一樣，再生的坑挖得越深，吸附的露點(diǎn)可以越低，所以工作流程和周期是關(guān)鍵。2.2.2.2中有不同再生方式吸干機(jī)的流程和周期詳細(xì)介紹，偏離理論計(jì)算流程或周期都會(huì)影響吸干機(jī)的性能。
 

 

　　◆空塔流速

 

　　是吸干機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，一是保障壓縮空氣與吸附劑有充分的接觸，二來(lái)控制壓縮空氣通過(guò)塔體的壓降。通常選擇0.1～0.5m/s。無(wú)熱再生取下限，有熱再生取上限。

 

　　◆接觸時(shí)間

 

　　就是壓縮空氣與吸附劑接觸的時(shí)間。它決定了工作塔內(nèi)吸附劑床層高度及壓縮空氣在工作塔的流速，時(shí)間越長(zhǎng)，干燥度越高。一般選擇4～8s，分子篩選擇3～5s，氧化鋁選擇6～8s。從圖19中看出，接觸時(shí)間越長(zhǎng)，露點(diǎn)越低。
 

 

　　◆吸附劑的填充量

 

　　也是保證壓縮空氣露點(diǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)，通常用以下公式計(jì)算：

 

　　吸附劑填充量M(kg/h)=壓縮空氣含水量G(kg/h)/吸附劑動(dòng)態(tài)吸附量

 

　　余量系數(shù)一般取1.3。

 

　　一般來(lái)說(shuō)，既要填充量少，又想吸附能力好，采用氧化鋁+分子篩的填充方式最為合理。從圖20看出，氧化鋁在相對(duì)濕度高時(shí)吸附能力強(qiáng)，可以用于工作塔進(jìn)口位置；分子篩則在相對(duì)濕度低的區(qū)域吸附能量好，可以用于工作塔的出口位置。既能保障吸附效果，又可以減少填充量。
 

 

　　◆工作塔吸附劑床層溫度

 

　　根據(jù)熱力學(xué)理論，吸干機(jī)工作塔內(nèi)吸附劑吸附時(shí)是放熱過(guò)程，因此工作塔內(nèi)吸附劑床層溫度因吸附作用會(huì)上升，其床層溫度=成品氣溫度=進(jìn)氣溫度+溫升。床層溫度上升對(duì)于吸附過(guò)程是不利的，如能規(guī)避盡量規(guī)避。

 

　　圖21表示了床層溫度與進(jìn)氣溫度和工作壓力有關(guān)：工作壓力越高，床層溫度越低；進(jìn)氣溫度越高，床層溫度越高；當(dāng)工作壓力0.8MPa；進(jìn)氣溫度38℃，床層溫度50℃。
 

 

　　◆再生溫度

 

　　再生溫度是吸干機(jī)的再生是否徹底的關(guān)鍵指標(biāo)，它與吸附劑種類(lèi)及再生方式有關(guān)：

 

　　a) 對(duì)于有熱再生式吸干機(jī)來(lái)說(shuō)，再生塔吸附劑的平均溫度應(yīng)不低于最低要求再生溫度，見(jiàn)表13；

 

　　b) 無(wú)熱再生吸干機(jī)再生溫度=成品氣溫度（工作塔吸附劑床溫）；

 

　　c) 微熱再生吸干機(jī)再生溫度=190～200℃。

 

　　◆工作壓力

 

　　通常吸干機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)及樣本(或銘牌)處理量均按JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》規(guī)定工況：0.7MPa。當(dāng)實(shí)際工作壓力高于規(guī)定工況，對(duì)吸附干燥過(guò)程有利的。但實(shí)際工作壓力低于規(guī)定工況，由于飽和含水量增加，空塔流速增加，接觸時(shí)間減少，再生耗氣量增大，露點(diǎn)溫度升高，對(duì)吸附干燥過(guò)程是不利的。

 

　　◆再生能耗

 

　　是吸干機(jī)為了能持續(xù)提供穩(wěn)定可靠的低露點(diǎn)壓縮空氣必要的手段。吸干機(jī)的再生過(guò)程是吸熱過(guò)程，根據(jù)熱力學(xué)理論，必須要有外部能量補(bǔ)充才能完成吸附劑的再生。無(wú)熱再生雖然沒(méi)有外部熱量補(bǔ)充，但是有需要成品氣再生。表14列舉了常規(guī)吸干機(jī)的再生能耗比較。
 

 

　　<注：未完待續(xù)，更多精彩見(jiàn)下期……>

 

 

　　參考資料

　　JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》；

　　JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》；

　　ISO 8573-1 2010 《壓縮空氣 第1部分：污染物和純度等級(jí)》；

　　T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級(jí)指南》;

　　T/CGMA ××××—××××《一般用壓縮空氣干燥器選型指南》征求意見(jiàn)稿；

　　《壓縮空氣干燥與凈化設(shè)備》；

　　《壓縮空氣應(yīng)用指南》；

　　《容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè) 化工、動(dòng)力、制冷》。

 

　　作者簡(jiǎn)介

　　第一作者：梁柳生，廣西柳州，大學(xué)本科。高級(jí)工程師，1990開(kāi)始從事空壓機(jī)行業(yè)工作；有在國(guó)企、合資及外企工作經(jīng)歷，其中22年在AC集團(tuán)工作。先后從事過(guò)空壓機(jī)及后處理設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤服務(wù)等及全國(guó)銷(xiāo)售總監(jiān)，并有在歐洲學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷。2017年創(chuàng)辦上善氣體工作室，專(zhuān)業(yè)從事壓縮空氣系統(tǒng)研究，精益生產(chǎn)管理及銷(xiāo)售的培訓(xùn)工作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人，全國(guó)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任委員。

　　第二作者：梁翰林，上善氣體工作室講師助理。

 

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