吸干機應用現(xiàn)狀及節(jié)能減排趨勢

目前我國在用各類壓縮機耗電量占全國發(fā)電量的近10%，與之配套使用的吸附式干燥器以無熱再生和微加熱再生為主，其再生能耗高達15%~20%。近年來大力推廣的節(jié)能型鼓風外加熱和壓縮熱型干燥器，也有一定的應用局限性，需針對不同地域、用途改進、改型，為進一步追求節(jié)能減排，更有一些新技術、新工藝流程被開發(fā)應用，如零排放等。
各種干燥器再生能耗
1、無熱再生：該方法也稱自熱再生，優(yōu)點：結構簡單，制造成本低，操作維修方便。缺點：能耗高達15~20%(再生氣14%，切換卸放2%，無負荷調(diào)節(jié)損失3~5%)且全部為高品質壓縮空氣成品氣，國外一般限制在小排量如單機每分鐘10m3以下應用，空壓站40m3以上應限制使用。
2、微加熱再生：該類型在市場上已兩級分化，一類外型尺寸、吸附劑裝填量基本等同無熱再生型，只是增加一小型加熱器，加熱溫度70~90℃，吸附周期比無熱再生略長（無熱再生一般為5分鐘左右，此類微加熱約為10~15分鐘），因此也可簡稱為“短流程、小微熱”。該型再生氣量仍維持在15%左右，由于需增加吹冷時間，進一步消耗再生氣以及加熱器能耗，所以其總能耗一般會高于無熱再生型10%左右，從節(jié)能降耗角度，絕無可取之處，但對高壓和冷干加吸附因其出發(fā)點不同，則會另當別論。與“短流程、小微熱”相對的是外形尺寸、裝填量、吸附周期和加熱功率接近鼓風外加熱的另一類微熱再生干燥器，其能耗理論上取一半無熱再生氣耗和一半外加熱再生電耗，若設計、控制充分優(yōu)化，總能耗可能比無熱再生小10%左右。因微加熱式仍需消耗大量高品質產(chǎn)品氣，且其它有熱再生式節(jié)能降耗優(yōu)勢更為明顯，所以微熱再生型已在國外率先遭遇淘汰。
3、外加熱：多采用高壓風機（離心或渦旋）提供動力，吸入大氣進行加熱再生，利用減壓后的產(chǎn)品氣進行吹冷，能耗較無熱、微熱式低50%左右，且能適應各種類型空壓機，并可依據(jù)空壓機的負載變化實現(xiàn)再生能量調(diào)節(jié)，進一步實現(xiàn)節(jié)能減排。
缺點：在高濕環(huán)境下，吸入空氣相對濕度幾乎可達100%。當吸入空氣含水量過大時，為達到所要求出口露點，則必須提高加熱溫度（見公式1），將帶來電加熱器能耗增加、吹冷時間延長和閥門工作壽命減少等弊病。
公式1：產(chǎn)品氣水分壓計算公式?(1)

4、壓縮熱(余熱)再生型：該設備僅適用于無油機，其大部分為大型離心式空壓機，很小部分為無油螺桿機和無油活塞機。因為該流程的主要特點是熱空氣先進入再生塔，帶出水份后經(jīng)冷卻分離、再進入吸附塔脫水。若空壓機排出氣體帶油，在高溫下油蒸氣無法實現(xiàn)冷凝和過濾除油，因此噴油螺桿和有油潤滑活塞空壓機都要先將排出的高溫氣冷卻至常溫后進行過濾除油，然后才能進入后置吸附式干燥器。利用壓縮熱再生可使再生能耗降至最低，理論上再生能耗僅發(fā)生在吹冷階段，所以在離心機后應盡量配置壓縮熱型干燥器。該類干燥器除受空壓機類型限制外，還因兩個先天性弱點限制其應用：一是成品氣露點(含水量)不能很低；二是在再生塔與吸附塔切換后一段時間內(nèi)，產(chǎn)品氣會出現(xiàn)較大范圍的露點漂移。前者是因為可利用的壓縮機排氣溫度較低（進口機≤120℃，國產(chǎn)機≤140℃），后者是因為吹冷不足，吸附劑在較高溫度下（分子篩在60℃以上，鋁膠在45℃以上）吸附能力明顯降低。
5、改進型的原理和應用：吸附式干燥器節(jié)能降耗的核心是減少再生氣量，而減少再生氣量的核心是減少吹冷氣量，前者涌現(xiàn)出了鼓風外加熱、壓縮熱，后者則分為改良型和零排放型，零排放型又分為吹冷氣回收型和吹冷氣循環(huán)型，近年在天然氣脫水裝置中大量使用的等壓再生零排放型更是在加熱和吹冷全過程中實現(xiàn)了循環(huán)利用。
5.1微加熱、外加熱增加逆向(相對加熱過程氣流方向)反吹程序，原理是先吹冷下半塔體，當兩塔切換后，濕空氣從下而上流經(jīng)吸附塔，在下半塔體中先得到脫水干燥，上升時順勢帶走上半塔體的熱量，此舉可減少1/2~1/3的吹冷氣量。(見圖2)

5.2有熱再生（微加熱、外加熱、壓縮熱）增設射流泵裝置可將吹冷氣全部回收。(見圖3)

5.3鼓風外加熱型增加冷卻器，可將吹冷氣循環(huán)利用，此舉可做到成品氣零排放，壓縮熱增加全流量吹冷和冷卻過程，亦可做到零排放。
5.4等溫壓縮型壓縮熱干燥器(見圖4)：設計、制作一流的國外品牌離心縮，排氣溫度僅為95~105℃，壓縮曲線接近等溫壓縮?？諌簷C分三級壓若為適應后置壓縮熱干燥器所需的較高排氣溫度，空壓機需做變型設計，提高末級壓縮比和末端排氣溫度，并因此多付出2%左右的電耗。若增加一個全流量電加熱器，在加熱階段末期開啟，將原氣體溫度從100℃提高至160℃左右或增加一個小功率加熱器，在全流量加熱再生結束后，取部分熱氣或干氣進行二次加熱再生，從公式1中可以看出，提高再生氣溫度可有效降低成品氣露點，此方法可使壓縮熱干燥器應用范圍擴展至高寒地區(qū)和諸如電子、儀表用氣等低露點用戶，且增加的能耗遠小于空壓機全流量增加2%的能耗。

6、等壓再生零排放(見圖5)：與鼓風外加熱相比，再生氣體取自干燥的產(chǎn)品氣，經(jīng)加壓、加熱、脫附后，不向大氣排放，而是經(jīng)冷卻、分離后進入吸附塔入口，加熱再生階段結束后，加熱器停止工作，其余過程同上，直至將塔內(nèi)溫度降至常溫。有熱再生型加熱器出口溫度可根據(jù)所需露點定為180~220℃，通過對再生出塔再生氣溫度和再生時間的控制，可實現(xiàn)當空壓機變負荷時對吸附干燥器再生氣的能耗進行合理調(diào)節(jié)，進一步降低運行能耗，等壓再生型零排放干燥器較鼓風外加熱型略低，該類型干燥器總體能耗不及無熱、微熱型的一半。等壓再生零排放型再生原理實際上是低分壓和高溫(PSA+PST)脫附機理組合，從下表中可看出：若外加熱再生氣進氣含水量為49.525g/kg，等壓零排放型為0.0802g/kg，其含水量前者是后者的600倍以上；壓縮熱再生氣入口含水量相當于離心機三級入口（P=4bar，t=40℃濕飽和氣），其含水量為11.6835g/kg，比等壓再生零排放型高146倍。因再生氣（加熱、吹冷）含水量很低，所以不需要很高的加熱溫度和較長的吹冷時間，可實現(xiàn)短周期（4~6小時），吸附塔體積較鼓風外加熱和壓縮熱小，且露點穩(wěn)定和更低。此外由于再生溫度較低，亦可有效延長閥門工作壽命。

壓縮空氣飽和含濕量g/kg?(2)

-40℃
-20℃
0℃
20℃
40℃
8bar
0.0031
0.0802
0.4752
1.8223
5.7874
4bar
0.0199
0.1605
0.9511
3.6554
11.6835
1bar
0.0798
0.6426
3.8219
14.884
49.525


節(jié)能減排，事關重大，利國、利民、利己。傳統(tǒng)型吸附式干燥器能耗巨大，與一次投資相比，猶如西瓜比芝麻，即傳統(tǒng)干燥器的改進型或節(jié)能型及節(jié)能干燥器的改進型，其投資或改進費用與所節(jié)省的能耗相比實在微不足道，大有推廣價值。?