張小偉

摘? 要：目前壓縮空氣已成為工業(yè)社會的重要動力能源之一，應(yīng)用廣泛，但是空氣壓縮后產(chǎn)生大量凝結(jié)水會影響設(shè)備運行，因此必須要對壓縮空氣進行干燥處理。吸附式干燥機因其具有體積較小、安裝方便、干燥程度高等優(yōu)勢在市場上占有較大比例，但是設(shè)備運行時工藝復(fù)雜，容易增加能耗，為了提高吸附式干燥機的使用效率，降低損耗，減少運行成本，該文從再生汽的流程、再生汽量的調(diào)節(jié)以及干燥機的參數(shù)配置等方面進行優(yōu)化，保障干燥機的運行穩(wěn)定，最主要的是維護吸附式干燥機的質(zhì)量和性能。

關(guān)鍵詞：吸附式干燥機;壓縮空氣;再生汽

中圖分類號：TQ051? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

吸附式干燥機屬于一類工業(yè)產(chǎn)品，適用于壓縮空氣行業(yè)，主要是利用變壓變溫吸附原理。吸附式干燥機工作的過程中容易出現(xiàn)設(shè)備磨損、低效率等問題，增加了干燥機故障的發(fā)生概率。該文根據(jù)吸附式干燥機的實際情況落實優(yōu)化措施，完善干燥機的具體應(yīng)用。

1 工作原理

無熱再生吸附式干燥機和微熱再生吸附式干燥機是壓縮空氣后處理設(shè)備常用的，無熱吸附式干燥機的工作原理是：在常溫下吸附時，根據(jù)變壓吸附原理（PSA），利用干燥劑表面與空氣中水蒸氣分壓取得平衡的特性，將空氣中的水分吸附，從而達到去除壓縮空氣中水分的目的。當空氣流經(jīng)一個塔被干燥時，另一個塔則須通以微量干燥壓縮空氣，采用降壓、吹洗的方法，使已經(jīng)吸附了水分的干燥劑進行解吸再生，即干燥劑解吸并將水分排出機外。根據(jù)變溫原理，對吸附劑進行再生之前，把這部分干燥壓縮空氣加熱到一定的溫度，會使吸附劑的吸附能力大大降低，有助于大幅提高吸附劑的再生效率，節(jié)約再生氣耗量，這就是微熱再生吸附式干燥機。

2 優(yōu)化措施

該文結(jié)合吸附式干燥機在壓縮空氣中的實際應(yīng)用，列舉幾點可行的優(yōu)化措施，具體分析如下。

2.1 優(yōu)化再生氣的流程

從以上工作原理可以看出無論是無熱再生吸附式干燥機還是微熱再生吸附式干燥機，都必須消耗大量的成品氣，無熱再生吸附式干燥機再生耗氣達到壓力分值一（工作壓力0.8 MPa時達到再生耗氣量約為12.5%），造成很大的浪費。微熱再生吸附式干燥機能量消耗雖然減少到7%，但必須耗費大量的電功率。因為微熱再生吸附式干燥機已經(jīng)是在無熱再生吸附式干燥機基礎(chǔ)上進行改進后的機組，所以要進行更加節(jié)能的產(chǎn)品設(shè)計，必須從節(jié)約再生耗氣著手，這就衍生出了鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機（在對吸附劑進行再生的階段，分為加熱再生和冷吹2個階段，鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機就是在加熱再生階段時使用的再生氣利用鼓風(fēng)機從環(huán)境空氣中抽取，而不是利用本設(shè)備的純凈壓縮空氣）。為了進一步節(jié)約冷吹階段的再生氣，研發(fā)出了零氣耗鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機。

把設(shè)備運行時產(chǎn)生的多余能量通過合理的管道連接利用起來達到提高設(shè)備綜合質(zhì)量的目的，象冷凍式干燥機是根據(jù)冷凍除濕的原理，把高溫高濕的壓縮氣體和由蒸發(fā)器、壓縮機和冷凝器等部件組成的制冷系統(tǒng)進行熱交換而降溫來得到理想成品氣的，在制冷系統(tǒng)中，低溫低壓的制冷劑在蒸發(fā)器中和壓縮空氣熱交換而蒸發(fā)，經(jīng)過壓縮機壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體，再經(jīng)過冷凝器冷凝，帶走熱量，成低溫高壓的制冷劑液體，為下一次在蒸發(fā)器中進行的熱交換提供理想的制冷劑做準備，實現(xiàn)蒸發(fā)—壓縮—冷凝—蒸發(fā)的封閉循環(huán)。余熱式組合低露點干燥機主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的吸附式干燥機能耗高、再生氣損耗大和冷凍式干燥機冷凝器負荷大等的技術(shù)問題，提供一種利用冷凍式干燥機的制冷劑在蒸發(fā)器中和壓縮氣體熱交換得到的熱量以及壓縮機的壓縮功轉(zhuǎn)變而來的熱量來加熱吸附式干燥機的再生氣來提高再生質(zhì)量，降低能耗，而且通過吸附式干燥機的再生氣帶走了冷凍式干燥機制冷系統(tǒng)的一部分余熱，減輕了冷凝器的負擔(dān)，使冷凍式壓縮空氣干燥機和吸附式壓縮空氣干燥機2個原本互不干涉的個體形成一個效益互補的整體的余熱式組合低露點干燥機。

空壓機排出的高溫壓縮空氣具有高熱量、高不飽和度這2個性質(zhì)，壓縮熱再生吸附式干燥機就是有效利用這種原始壓縮空氣對吸附劑進行加熱再生，既節(jié)約了微熱再生吸附式干燥機所需要的電加熱器電耗，又消除了這階段的氣耗，加熱再生結(jié)束后原始壓縮空氣直接進入水冷卻器冷卻后進入吸附塔吸附得到干燥成品氣體，同時我們?nèi)∥⒘康某善窔鈱σ呀?jīng)被加熱的吸附劑進行冷吹再生，冷吹結(jié)束雙塔切換。

在壓縮熱再生吸附式干燥機中，仍然有很大一部分熱能被后部冷卻器帶走，所以在后部冷卻器之前再設(shè)置一個換熱器，把熱量保存起來，可以提供生活用水。為了最大程度地減少壓縮氣體的損耗，研發(fā)出了零氣耗壓縮熱再生吸附式干燥機。

2.2 優(yōu)化再生氣量的調(diào)節(jié)

再生氣量調(diào)節(jié)優(yōu)化指：在最大程度地減少吸附式干燥機的耗氣量的基礎(chǔ)上，最大程度地延長吸附式干燥機的吸附時間，實現(xiàn)干燥機的節(jié)能降耗。

2.3 優(yōu)化干燥機的參數(shù)配置

該文以雙塔結(jié)構(gòu)的無熱再生吸附式干燥機為例分析干燥機參數(shù)配置的優(yōu)化措施。雙塔結(jié)構(gòu)的無熱再生吸附式干燥機，在干燥壓縮空氣中具有吸附、再生交替循環(huán)的功能，干燥機吸附功能運行一段時間后處于飽和平衡的狀態(tài)，必須有干燥氣體才能重新進行吸附。案例中根據(jù)干燥機的運行提出參數(shù)配置優(yōu)化的措施，以便提高干燥機的工作效率。

2.3.1 進出口管徑配置優(yōu)化

無熱再生吸附式干燥機進出口管徑配置中，以管道中壓縮空氣的流速設(shè)計出管徑，該案例中管徑數(shù)據(jù)的計算公式是：

D=18.81Q00.5u-0.5，

公式中，D表示管道內(nèi)徑，單位mm，Q0是管內(nèi)壓縮空氣體積的流量，單位m?·h-1，u表示管內(nèi)壓縮空氣的平均流速，單位是m/s。公式中Q表示的是標準大氣壓數(shù)據(jù)，溫度條件是0 ℃，理想狀態(tài)下計算出進出口管徑的配置數(shù)值。

2.3.2 干燥劑用量配置優(yōu)化

無熱再生吸附式干燥機干燥劑用量的配置優(yōu)化中，需要在低于露點溫度-40 ℃的條件下選擇干燥劑。該案例中干燥機使用了活性氧化鋁，此類氧化劑經(jīng)濟效益高，在露點處選用分子篩，經(jīng)過優(yōu)化改進之后，干燥劑選用了直徑范圍在5 mm～7 mm的顆粒狀活性氧化鋁。干燥劑在無熱再生吸附式干燥機中一個循環(huán)周期的計算公式如下

m'=100m/m0'

上述公式中，m'是指一個循環(huán)周期中干燥劑的使用量，單位kg，m是周期中壓縮空氣的實際含水量，單位kg，m0，是指100 kg中干燥劑吸收后的水量，單位kg。

2.3.3 塔內(nèi)長度配置優(yōu)化

無熱再生吸附式干燥機塔內(nèi)長度需進行優(yōu)化改進，該案例中干燥劑選用的是活性氧化鋁，塔內(nèi)空氣流速是0.1 m/s～0.4 m/s，塔內(nèi)的工況速度是0.25 m/s，塔內(nèi)徑優(yōu)化配置時取整數(shù)內(nèi)徑，計算公式如下

L=V'/A

式中，L表示塔的長度，單位m，V '表示循環(huán)周期中干燥劑的體積，單位m?，A表示塔的截面積，單位是m?。該案例中計算后塔的長度是1.79 m，取整數(shù)值是1.8 m。

3 結(jié)語

吸附式干燥機優(yōu)化之后可明顯提高其運行效率，在應(yīng)用方面降低了能耗、提升了干燥程度，表明優(yōu)化措施對吸附式干燥機的作用。隨著科技、經(jīng)濟發(fā)展，工業(yè)社會對壓縮空氣的品質(zhì)要求逐步提高，因此對吸附式干燥機的質(zhì)量也提出了更高要求，需要我們在實際生產(chǎn)使用過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷對設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計，保障吸附式干燥機的穩(wěn)定運行以及較高的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]藍小棚，溫雪媛.淺談模塊化無熱再生吸附式干燥機DDS技術(shù)改造[J].壓縮機技術(shù)，2018（1）：48-49，34.