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壓縮熱再生干燥器設(shè)計選型辨析
責(zé)任編輯：作者：admin人氣：1667 發(fā)表時間：2021-04-13
前言：在當(dāng)前節(jié)能減排大勢和離心式空壓機(jī)日趨普及的背景下，壓縮熱（余熱）這種既傳統(tǒng)又新穎的吸附式干燥器越來越受到業(yè)界的關(guān)注和重視。本文針對其特有的再生方式及相關(guān)因素，對其如何正確設(shè)計選型及識別真?zhèn)芜M(jìn)行科學(xué)分析以幫助用戶盡快認(rèn)知和獲得最大利益。
壓縮熱再生傳統(tǒng)流程及面臨的挑戰(zhàn)：
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(jìn)入再生塔，帶出吸附床層的水份后進(jìn)入冷卻器、分離器、隨后常溫且飽和的壓縮空氣進(jìn)入吸附塔，脫水干燥后的成品氣經(jīng)后置粉塵過濾器排出；
（2）過熱壓縮空氣經(jīng)旁通閥直接進(jìn)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(jìn)行吹冷并排入大氣；
（3）短暫并塔運行后進(jìn)行切換。
1.2挑戰(zhàn)與辨析：
（1）空壓機(jī)排氣溫度：近十年由于離心機(jī)技術(shù)進(jìn)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(jī)輸入功率下，有更多的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?。但對于完全依靠壓縮熱進(jìn)行有熱再生的吸附式干燥器而言，則是巨大挑戰(zhàn)。
空壓機(jī)排氣溫度與產(chǎn)品氣露點關(guān)系見表1，理論計算見表2。當(dāng)塔內(nèi)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(jìn)塔溫度比空壓機(jī)排氣溫度低10~20℃。塔體下半部在加熱再生結(jié)束時，常有低于50℃情況發(fā)生，尤其當(dāng)該吸附塔既處于較低進(jìn)氣溫度又接受較少處理氣量時更容易發(fā)生。
表1 空壓機(jī)排氣溫度與產(chǎn)品氣露點關(guān)系表
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壓縮機(jī)類型 |
壓縮級數(shù) |
排氣溫度(℃) |
產(chǎn)品氣壓力露點(℃) |
|
活塞機(jī) |
2 |
130 |
-15 |
|
螺桿機(jī) |
2 |
165 |
-30 |
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透平機(jī) |
2 |
160 |
-27 |
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透平機(jī) |
3 |
110 |
-3 |
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透平機(jī) |
4 |
110 |
-3 |
表2：壓縮機(jī)的級間壓力和溫度（實拍數(shù)據(jù)）
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級間壓力(bar) |
溫度(℃) |
含濕量（g/m3） |
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第一級 |
0.74 |
30 |
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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(guān)注點。根據(jù)計算，吹冷瞬時流量應(yīng)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(dǎo)。吹冷之難，一是由于吸附劑熱容量大且屬于不良導(dǎo)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(dǎo)致吹冷氣本身溫度已高達(dá)50℃左右，欲將塔內(nèi)溫度吹冷至70℃以下，因溫差過小，實屬困難。運行方面對節(jié)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(yè)內(nèi)稱之為露點漂移，時間長達(dá)30min至1h；二是默認(rèn)設(shè)備加大再生氣量，延長再生時間，此舉產(chǎn)生的額外運行費用不可低估。
2、改良與改革辨析：
2.1在進(jìn)氣端增設(shè)輔助電加熱，提高進(jìn)氣溫度。根據(jù)運行經(jīng)驗，進(jìn)氣（再生）溫度每提高10℃，可降低產(chǎn)品氣露點3℃左右，為獲得吸附式干燥器的常規(guī)露點即壓力露點-20℃，需在110℃基礎(chǔ)上提升30℃即達(dá)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(jī)的電機(jī)功率一般為550KW，則60/550=11%，即將空壓機(jī)十年來的技術(shù)進(jìn)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(dǎo)致露點漂移。
（2）主氣流經(jīng)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(nèi)余熱進(jìn)行二次再生，其壓力露點僅能達(dá)到-3℃，若在進(jìn)氣口增設(shè)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(yīng)屬假冒偽劣之典型，且不計電加熱能耗，僅再生氣8%嚴(yán)重違反了用余熱再生干燥器節(jié)能減排的初衷，并給客戶造成巨大經(jīng)濟(jì)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(shù)延申推廣而來，若再增加進(jìn)氣端的二次冷卻，則可適應(yīng)各種工況（較低排氣溫度，較高環(huán)境溫度）壓力露點可達(dá) -60℃，露點漂移降至10℃，15分種內(nèi)。因采用了高壓循環(huán)風(fēng)機(jī)，可對塔上部的吸附劑進(jìn)行二次高溫干氣再生（10~30分鐘），對吸附劑可進(jìn)行大流量吹冷并全部回收（循環(huán)），其中電耗僅占空壓機(jī)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(yōu)勢：
五大功能：
1）空壓機(jī)余熱利用系統(tǒng)：95%的再生能量來自于空壓機(jī)余熱。
2）再生氣回收系統(tǒng)：等壓再生零氣耗。
3）輔助加熱系統(tǒng)（電耗僅為空壓機(jī)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(tǒng)：高效低阻，長壽命。
5）智能控制管理系統(tǒng)：流程控制，負(fù)荷調(diào)節(jié)，故障監(jiān)測，露點顯示。
三大優(yōu)勢：
低露點：常壓露點可達(dá)-60℃以下（7bar下再生進(jìn)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(nèi)）
零氣耗：再生過程（加熱/吹冷）中抽取5~8%產(chǎn)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(jī)改造項目），空壓機(jī)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(jìn)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(huán)風(fēng)機(jī)和輔助電加熱器補充熱量。
