压缩空气系统吸附式干燥器节能技术分析

　　压缩空气作为一种重要的动力源，广泛地应用于工业生产和科学实验中。许多应用场合对压缩空气的含水量都有明确的要求，需要使用干燥装置将压缩空气处理至所需干燥度。目前广泛使用的干燥器的类型主要有冷冻式和吸附式。其中冷冻式由于受到水结冰温度为的限制，其出口露点温度范围有限，*低也就在2左右，因此其使用受到了限制。吸附式干燥器的出口露点温度可以达到-20至-100，有着了更为广泛的应用。吸附式干燥器也可分为无热再生式、加热再生式、微热再生式等几种。吸附式干燥器一般采用双培式，一培进行吸附，一培进行解吸。

　　无热再生式干燥器是将部分成品干压缩空气减压，使得降压后的压缩空气的相对湿度大大降低，然后使这部分减压后的干空气通过待再生的吸附剂此时吸附剂中水的分压力高于压缩空气中水的分压力，吸附剂中的水分向再生气中扩散，吸附剂得到了再生。因为再生时温度不变，使用减压解吸的方法，所以又称变压吸附。无热再生干燥器实际工作步骤为吸附、再生、均压三步。大概需要消耗13%到17%的成品干压缩空气用于再生，耗气量较高。

　　有热再生吸附法即在压力不变的条件下，在常温下吸附，在高温下解吸，也称变温吸附，需要消耗较高电能。微加热再生法是介于加热再生和无热再生之间的一种再生方法。他利用电能加热减压后的干压缩空气，使其再生能力得到加强。与无热再生相比，耗气量减少，使有效供气量增加。微热和有热再生干燥器则在一个运行周期中，在再生步骤后多了一个冷吹的过程。

　　虽然吸附式干燥器运行稳定可靠，但是往往存在着消耗空气量较大或者耗电较高的问题，能源的消耗较高。因此，采用节能技术措施降低吸附式干燥器耗能，降低企业的生产成本，提升企业竞争力有着明显的现实意义。本文将综述几种吸附式干燥器的节能技术。

　　2无油空压机的余热利用技术有热再生吸附式干燥器，在再生时需要消耗大量的电能用以加热再生气。但是由于压缩机排气温度较高通常在80°C~125°C，甚至更高，在实际使用中许多设备对于设备进口温度有着明确的要求，一般*高入口温度应控制在40°C~50°C以下。必须将压缩机出口温度高达80C至125C的压缩空气冷却下来方可使用。冷却的过程中（风冷冰冷）有大量的热量被白白浪费掉。如果能够利用此部分热能来再生吸附剂，就可以充分利用能源，自然起到降低能耗、节约生产成本的目的。由于压缩机出口的高温压缩空气具有较高的温度和很低的相对湿度，完全可以用于吸附剂的再生。

　　压缩机出口的压缩空气，虽然由于体积的压缩单位体积内的含水量大大增加绝对湿度较高，但是由于其温度也较高，因此气体实际的相对干湿度仍然非常小具有较大的携水能力。

　　压缩机出口空气相对湿度的计算：根据道尔顿分压定律（1）/V表示水蒸气的分压力（绝对压力）/表示干空气的分压力（绝对压力）一定温度、压力下空气所能携带的*大水蒸气量是有限的。当水蒸气的分压力达到此温度下水的饱和压力时，空气所能携带的水蒸气量达到*大，即饱和状态。湿度是指湿空气中所含水蒸气的量，分为绝对湿度及相对湿度。每一立方米湿空气中所含水蒸气的质量（kg/m6）称为湿空气的绝对湿度。显然其数值是在湿空气的温度t和水蒸气分压力/下水蒸气的密度/V.对于饱和湿空气由于水的饱和温度和压力一一对应的，因此只要知道了饱和湿空气的温度，那幺饱和湿空气的绝对湿度便确定了，与湿空气压力无关。相对湿度就是湿空气中实际所包含的水蒸气量和同温度下*大可能包含的水蒸气量的比值。反映了湿空气吸收水蒸气的能力。

　　查水的热力性质表便可得到相应温度下饱和湿空气的绝对湿度。

　　表！不同温度下饱和湿空气的绝对湿度如果压缩机进口条件为一个大气压，0时相对湿度70%，那幺其绝对湿度就为0.0304x0.7=0.0213kg/m6.经过压缩之后绝对湿度有所提高。这可以根据理想气体公式确定在不同排气温度压力下进口空气体积缩小了多少倍，那幺就可以得到绝对湿度提高了多少倍，然后再由入口绝对湿度便可得到压缩机排气时的绝对湿度。与表1的饱和湿度比较便可得到相对湿度。

　　进出口绝对湿度按下式计算：-压缩机吸气口比容（m3/kg）由表2数据可知，在入口含湿量较高的情况下压缩机出口一般也能维持较低的相对湿度。另外根据有关资料！5再生气体的温度、湿度决定着气体的干燥度。对于钼胶，温度为70时就有明显的再生（干燥）效果。根据有关单位对其设备的实验数据表2入口条件为30、相对湿度70%时，压缩机不同排气压力和温度时的相对湿度的研究，发现当吸附剂被高温空气加热至7080%后，处在再生阶段的干燥剂容器的出口温度会出现一个较长的平台；然后，随着加热的继续，出口温度逐渐上升至热气温度。可以认为7080%是吸附剂再生的主要阶段。由此可以证明压缩机出口的高温干燥压缩空气芫全具有较高的再生能力可以对吸附剂进行再生。

　　目前对于无油式空压机来说，适用的余热再生式吸附干燥器按结构形式分主要有两种转鼓式和传统的双培式P617他们的结构特点和工作过程略有不同。

　　转鼓式：此类干燥器一般采用单桶压力容器，内置蜂窝状干燥鼓，干燥鼓缓慢转动，连续工作，一部分高温压缩空气不经过压缩机后冷却器，直接进入干燥器，对失效干燥剂（部分干燥鼓）进行再生（再生区大约占1/4）然后进入后冷却器与后冷却器中大量常温压缩空气混合、一起进入干燥区，通过干燥鼓冰分被吸收后成为成品气排出干燥器。

　　在此干燥器中，蜂窝状的干燥鼓连续转动压力容器外壳和冷却器等固定不动，此类干燥器具有以下优点：压缩机安装容量小、干燥剂装填量少、占地面积小、能耗低、无需消耗再生气、干燥器连续运行不需切换阀（易损件减少）但是由于再生后无降压吹冷阶段，所以干燥成品气的露点将受到限制，有关资料认为，在环境温度和冷却水温变化时，其出口露点温度会有所波动。一般当环境温度或冷却水温度为30%时；0.7MPa下的压力露点不低于-30%w，其使用会受到一定的限制。

　　双培式：双培式余热再生干燥器在对吸附剂加热再生后，可根据需要，使用一部分干空气（一般为1.4%3%）聊对吸附剂吹冷，进一步干燥，提高其干燥能力，降低干燥棋出口成品压缩空气的露点温度（低温对吸附有利），因此它比起转鼓式的余热再生吸附干燥器具有更低更稳定的出口露点温度芫全能够满足-40%的露点温度要求。

　　双培式余热再生的干燥器运行中主要包拮加热再生、冷吹、升压及切换等过程。由压缩机排出的无油高温气体，直接进入干燥剂失效培对干燥剂加热再生，之后进入后冷却器，在后冷却器中，压缩空气被降温到达饱和开始有水分析出。随着温度不断的下降冰分不断地析出，在冷却至一定的温度后被送入另一路干燥培培中干燥剂进一步吸收压缩空气中的水分在干燥器出口达到较低露点温度后送往使用点。处于再生过程的培其中的吸附剂经过加热再生后，干燥培降压，使用一部分降压的干空气进行冷吹。冷吹过程中将消耗7%15%的干空气，然而总的冷吹时间较短，只占总运行时间的20%左右风刚，因此总的耗气量比较低，在1.4%~3%左右。根据实际露点要求可不进行冷吹<此时再生过程将不消耗干空气。冷吹结束后再生芫成此培升压后阀门切换。两培功能互换，依此循环。

　　双培式的余热再生干燥器由于再生温度较高，因此其干燥剂的装填量要比普通的无热再生干燥器要大，然而其运行周期也较长，一个周期往往可以达到4小时。因此切换阀门的运行次数也比无热再生的干燥器来得少得多。这样阀门的维护工作量就变得更小寿命也更长。可以进一步的降低运行费用。

　　3有油式空压机的余热利用技术对于有油空压机（润滑，密封及冷却等油于其出口空气中含有大量的润滑油，如果直接通入干燥器的容器内对干燥剂进行再生，吸附剂势必会受到污染而失效，影响干燥器的性能，由于再生时温度较高，如果长时间积油，这样也会导致安全的隐患。

　　此外，油过滤器的进口温度一般要求低于4050°C，而缩机出口空气的高温必然导致无法使用油过滤器。因此无油机的余热利用技术在有油机上受到了限制。如果要利用余热，只能通过间接的方法来利用，需要增加换热设备。

　　目前对于有油空压机的余热利用主要是利用微热式吸附干燥器达到较低能耗和耗气量。利用压缩机排气的余热先对降压后的干空气加热，如干空气的温度不够，可再进行电加热，帮助减少耗电量和耗气量。的实例中，此方法节约了42%的电加热能量。取得了显著的节能效果在的工程实践中，此方法节约了总能耗（除加热功率外还包拮耗气所对应的压缩机能耗拍31.3%. 4冷冻、吸附复合干燥节能技术冷冻干燥法和吸附式干燥法各有各的特点。冷冻法虽节能，但露点温度较高。吸附法能达到较低的露点温度，但耗能较大。现在出现了复合式干燥器，把冷冻式干燥器节能和吸附式干燥器的高干燥度两者结合起来，它采用先冷冻后吸附的工作流程变温、变压、变周期组合工作。在前级使压缩空气露点降至25C，去除压缩空气中的大部分水分后再通过吸附式干燥器进行干燥。这样处于后级的吸附式干燥器的工作负荷大大减轻，由于大部分水已被冷干机除去其所需吸附的水分自然大大减少，因此所需的再生气量就大大减少再生气耗量减少到3%左右（露点温度在-40C），从而大大降低了耗气量，节约了压缩机功耗。复合式干燥器的改造也较为容易，只需在原有吸附式干燥器之前安装适当容量的冷干机，随后调整吸附式干燥的干燥、再生周期，经调试后便可正常运行。此法也同样适合无法利用余热再生技术的无油式空压机。

　　5三种技术特点及运行费用比较的数据，整理得表3.空压机排气压为0.75MPa时有油螺杆机按20m3/min的空压机功率在110kW左右折合为5.5kW/（m3/min），无油螺杆机可按18.3m3/min功率110kW折合为6.0kW/（m3/min）。表3中无热再生、有油机余热再生、复合式干燥器均按系统中配备有油机计算如系统中是无油机，折合功率将更高。

　　6结论表3三种技术特点比较项目无热再生无油机余热再生有油机余热再生复合耗气量/%15%2.5%5%资少，耗气量大简单，可靠，改造简单，耗能*少初投资高，耗能较复合式高，电加热器寿命短改造简单，耗能少目前出现的几种针对传统吸附式干燥器的节能技术，它们原理不尽相同各有特点和适用范围。

　　对于无油机应当在可能的情况下尽可能的使用余热再生技术，因为它基本不耗电能（除少量控制设备及转鼓小功率电动机耗电），耗气量也仅为0%~3%，并且可以在原有双培式吸附式干燥器的基础上可以较为方便的进行改造，投资也较少。对于有油空压机，在场地允许的情况下复合技术更有优势，不仅能耗更低，而且由于吸附式干燥器工作温度低，吸附剂的容量比采用余热利用技术的微热式吸附干燥器吸附剂寿命更长，同样处理量下干燥剂的装填量也较小。