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如何利用吸附式干燥机实现降耗,案例分享

时间:2019-10-11 10:01来源:钱柜娱乐999空压机 编辑:Denair
经验丰富的审计员在看到客户的工厂里安装了吸附式干燥机时,就会变得谨慎起来。当工厂需要高质量压缩空气或者当压缩空气管道暴露在低温下时,就需要使用这种干燥机。然而,尽管吸附式干燥机可以实现这种功能,但是将压缩空气的露点从35OF降低到-40OF的过程中

  经验丰富的审计员在看到客户的工厂里安装了吸附式干燥机时,就会变得谨慎起来。当工厂需要高质量压缩空气或者当压缩空气管道暴露在低温下时,就需要使用这种干燥机。然而,尽管吸附式干燥机可以实现这种功能,但是将压缩空气的露点从35OF降低到-40OF的过程中,其能耗成本却较高。为了低成本实现空气低露点化,鼓风热再生吸附式干燥机应运而生。

 

  本文先容了三种常用的吸附式干燥机类型以及一些使用鼓风热再生吸附式干燥机的经验,有好有坏。

如何利用吸附式干燥机实现降耗,案例分享
 
  吸附式干燥机的类型
 

  在先容鼓风热再生吸附式式干燥机之前,有必要了解一下常见的吸附式干燥机类型,从简单的无热再生吸附式干燥机开始。虽然还有其他不太常见的吸附式干燥机类型,但本文不讨论它们。所有典型的吸附式干燥机都有两个填充满干燥剂颗粒的压力容器和一个阀门控制系统,该系统可以引导压缩空气从一个压力容器流向另一个压力容器。干燥剂颗粒在饱和前将压缩空气中的水蒸气(吸附)去除的能力是有限的,一旦干燥剂饱和,必须在再生循环中将干燥剂中的水分去除,否则干燥机将无法吸取空气中的水分,将压缩空气的露点降低到一个较低的水平。

 

  在一个压力容器中的干燥剂饱和之前,阀门控制系统会将未完全干燥的压缩空气输送到另一个充满干燥剂的压力容器中。同时将前一个压力容器置于大气压下,通入干燥过的压缩空气,带走已饱和干燥剂中的水分,对干燥剂进行再生。由于压缩空气在大气压下,露点会降低,因此其带走水分的能力更强。两压力容器中的干燥剂像这样交替干燥和再生,周期通常为10分钟。这一循环再生过程消耗的压缩空气约为干燥机额定产量的15%到20%。

 

  需要注意的是,这里的15%~20%是干燥机额定产量的15%~20%。在某些情况下,干燥机不会满载工作。举例来说,当干燥机半载工作时,这里用来带走干燥剂中水分的压缩空气将是产量的30%到40%。在干燥空气的过程中,此类干燥机本身就将用掉大部分已干燥的压缩空气,这也是审计员不看好此类压缩机的原因。

 

  为了弥补这一缺点,设计师们提出了不同版本的吸附式干燥机,其中之一就是有热再生吸附式干燥的方法。类似于无热再生吸附式干燥机,仍要使用已经干燥过的压缩空气来干燥已饱和的干燥剂,但压缩空气在通入压力容器之前,会先用电加热器进行加热。

 

  这一设计上的改变使消耗的压缩空气更少,大约为干燥机额定产量的7.5%,可以释放更多的压缩空气满足需求,并降低了总体电气运行成本。这种类型的干燥机略大于无热再生型干燥机,且周期变为了4小时。

  进一步的设计产生了鼓风热再生吸附式干燥机。它使用鼓风机驱动环境中的空气通过加热元件,然后通入压力容器,带走干燥剂中的水分,这一过程叫做吸热脱水。这种类型的干燥机完全不消耗已干燥的压缩空气,将干燥的压缩空气完全地供向工厂。但该机型对冷空气流的干燥还存在问题。

 

  刚被加热完的干燥剂无法有效从冷空气中吸取水分。因此,在完成吸热脱水过程后需要使用大量已干燥的压缩空气来带走干燥剂的热量,这一过程叫冷却再生。在有热再生吸附式干燥机的冷却再生过程中,需要使用的干燥压缩空气量约为干燥机额定产量的7.5%,通常在4个小时的循环中占用1个小时。而对于鼓风热再生吸附式干燥机,冷却再生过程通常需要干燥机额定压缩空气产量的2%。但在这里大家阅读细则会发现,这2%实际上是四个小时的周期中每一个小时平均流量,四个小时的平均流量就是8%。这8%可能会在空压机达到更大功率的需求高峰期时产生意想不到的后果,甚至可能需要额外补充压缩空气。

 

  更新的鼓风干燥机使用了内置的封闭循环冷却回路,在这里,鼓风机向压力容器中通入内部循环空气来带走热量,而不是使用压缩空气冷却。在这一机型中,将使用某种热交换器,利用周围的空气或冷却水来带走热量。

 

  运行成本
 

  由于压缩空气非常昂贵,利用压缩空气来生产干燥压缩空气的成本很高。此外,如果干燥机对压缩空气的使用量达到了压缩机额定产量的15%到20%,为了满足生产需求,就需要购买额定产量比现有压缩机高15%到20%的压缩机。而使用加热器,则减少了压缩空气的使用量,从而降低了运行成本。

 

  下表是在固定循环模式下,满载运行的四种类型的干燥机的成本估计:

 

如何利用吸附式干燥机实现降耗
 

  需要注意的是,计算结果的前提是假设干燥机100%负载。假设空压机比功为0.2kW/scfm,每千瓦时10美分,每年运作8,760小时。这张表显示,使用更复杂的吸附式干燥机每年可以节省相当多的钱。

 

  重要特征

 

  在实际操作中,你通常不会看到在输入压力为100psi,输入温度为100OF或环境温度的情况下,100%负载的空气干燥机。这是因为负荷越轻,成本也就越低。

 

  举例来说,干燥机在入口温度为80OF的情况下,负荷为满载时的75%,那么它只能吸取设计吸水量的40%。这是因为比设计温度低20OF的空气的含水量只有100OF空气的50%。对于循环固定的无热再生吸附式干燥机来说,低温低湿的条件不影响运行成本,仍会消耗等量的压缩空气来再生干燥剂。但是有热再生式干燥机则不同,由于干燥剂中含水量少,而加热器是以温度为控制条件(避免干燥剂过热),因此加热元件的加热时间会减少,节约了运行成本。

 

  对于未满载的干燥机来说,使用压缩空气的露点来控制系统可以使成本显著降低。利用探测器测量干燥机生产的压缩空气的露点,当露点低于设定值时,系统会延迟冷却再生循环开启的时间。直到探测器发现排出的空气的露点高于设定值时,才会启动冷却再生循环。对于低负荷下的干燥机,这样可以降低能耗。但不同类型的干燥机在低负荷下的反应会有所不同。

 

  对于无热再生吸附式干燥机,冷却再生过程使用的压缩空气的减少量往往只与干燥机干燥气体的减少量有关,且成正比,而与入口温度较低而导致的待干燥气体湿度降低无关。但对于有热再生吸附式干燥机来说,一方面,干燥机干燥气体流量的减少会降低冷却再生循环中使用的压缩空气量;另一方面,入口温度较低使得待干燥气体湿度较低,同样也会导致冷却再生循环中压缩空气使用量的减少。也就是说,有热再生的方法比无热再生的方法成本更低。沿用前面的例子,无热再生式干燥机将节约20%~25%的成本,而有热再生式干燥机在使用了露点控制系统后却可以节约50%~60%的成本。

 

  实际应用经验教训

 

  造纸厂1

  一个造纸厂安装了一个鼓风热再生吸附式干燥机,并采用了露点控制系统。尽管如此,他们的仪器设备还是常年处在潮湿的环境。检查干燥机时发现,压缩空气的露点都已经控制到远低于-40OF的水平。工作人员曾怀疑在未干燥的空气容器与干燥的空气容器之间发生了泄露。但是,经过仔细观察后,一位审计员注意到游离水在干燥机后的过滤器中发生了泄露。审计员还发现探测器在任何情况下读到的露点都是相同的,即便将其从机器中取出,拿到潮湿的房间中,其读数也没有发生变化。探测器在低温下读数失灵,意味着即使干燥剂完全饱和,干燥机也不会对干燥剂进行冷却再生循环。

  调查发现,探测器之所以失灵,是水冷系统上的后冷却器发生了故障,将水泄露到了压缩空气中,同时也将探测器淹没了。调查还发现,该干燥机安装在了一个蒸汽泄漏很严重的房间里,当干燥机使用环境空气对干燥剂进行冷却再生时,水分被干燥剂吸取,导致干燥剂吸水能力下降。由此可得的经验教训:

  1.确保露点控制系统正常工作并进行了校准。

  2.设计时,一定要在游离水到达干燥器入口过滤器之前将其去除。

  3.保证干燥机的工作环境无水无尘。

 

  造纸厂2

  另一家造纸厂对压缩空气的审计结果显示,每过四个小时干燥机中的空气压力就会出现一次明显的下降。这一下降的幅度很大,会引起强烈的压力波动,影响生产。数据显示,这一压降发生在干燥机吸热脱水后的冷却再生过程。

  调查发现,原来这是干燥机的冷却再生过程中,通入的压缩空气量过高导致的。压缩空气的通入由一个简单的球阀控制,球阀上本来有一个标签用来指示冷却再生过程的压力应设置为40psi,但现在标签不见了。估计后来有人看见球阀只是部分打开,便决定将其全开,导致了最后的结果。当调整球阀后,压力陡降的现象消失了。但由于冷却再生过程需要的压缩空气量仍然是干燥机产量的8%左右,因此,每过四个小时,便需要额外的压缩机提供空气来弥补。

  在这台干燥机更早的使用历史中,它曾经每过几个小时,就会烧坏一次保险丝。经过调查,发现原因是环境中灰尘过多,堵塞了风机入口的过滤器,导致加热过载。由此可得的经验教训:

  1.确保干燥机是按照要求操作的。

  2.压缩空气系统的容量大小必须考虑到冷却再生过程会消耗一定的压缩空气。

  3.环境中灰尘过多会堵塞风机入口的过滤器。

 

  化工厂

  某化工厂购置了一台大型鼓风干燥机,足以同时为三个空气压缩机干燥空气,但该厂从未安装第三台压缩机。该机安装了露点控制系统,但后来该系统除了故障,厂家也没有进行维修。

  由于这台干燥机冷却再生过程消耗的压缩空气过多,不得不使用一台100-hp的压缩机进行空气补充,而高流量也给工厂带来了压力问题。本来如果负荷较轻的话,在露点控制系统的控制下,冷却再生过程有很长一段时间都不用开启。但由于该系统出了问题,所以即便是在轻负荷下工作,该装置仍然采用了一个固定循环。

  该干燥机利用球阀来控制冷却再生过程的进气量也存在问题,这样会使消耗的压缩空气过多。而过滤器也没有按照规则进行维护,导致过滤器与干燥机之间大概有8psi的压降。

  为了解决这些问题,客户决定购买一台带有冷却再生循环的鼓风热再生吸附式干燥机替换这台干燥机。这一改变减少了一台空压机的使用,节约了大量能源,同时也改善了压力状态。

  由此可得的经验教训:

  1.确保露点控制系统正常工作并进行了校准。

  2.干燥机冷却再生循环通入的冷空气流量必须适当。

  3.新型的机型设计可以节省成本。

 

  肉类加工厂

  一个肉类加工厂购置了一台鼓风干燥机来替代冷冻式干燥机与无热再生吸附式干燥机共同作用的系统。原系统由于部件过多,导致压力损失过大。而将原系统更换为具有双平行进/出口过滤器的大型鼓风干燥机,不仅降低了压降,也使工厂的压力更加稳定。同时,新的鼓风干燥机消耗的能量也比原系统小得多。

  工厂工作人员刚开始决定将干燥机的废气直接排放到室外,这样干燥机排出的水分就不会被压缩机重新吸入。然而过了一段时间,在冰冷的十一月,他们注意到压缩空气露点的问题。调查发现,冷却再生循环产生的废气中所含的水在室外温度下会冻结,堵塞住干燥机的废气排出口。用于户外排气的管道也很小,造成的压力损失高于预期。另外,安装人员未考虑到周围空气的高速流动带来的影响。因此,必须作出改进将废气排放到更温和的环境中。由此可得的经验教训:

  1.使用大小更合适的干燥机替代原有的标准干燥系统,可以提高系统的整体性能。

  2.如果要将废气排放到较远的地方,要确保管道的直径合适,且排气消声器不能直接暴露在低温下。

 

  食品加工厂1

  一个食品加工厂购买了一台鼓风干燥机,用来为在较低温度下工作的设备调节空气湿度。这台干燥机安装有露点控制系统。与其相连的是水冷式的空压机。工厂的冷却水温度很低,全年大部分时间都在40OF到45OF。

  由于空压机输出的压缩空气温度为50OF(其湿度约为额定湿度的20%),而干燥机吸取的水分约占其含水量的50%,因此干燥机的负荷其实非常轻。在对该系统进行压缩空气评估时,发现干燥机每两到三天才进行一次冷却再生循环,而不是像固定循环那样每四个小时进行一次。这节省了大量的能源。

  如果关闭冷却再生循环,使用辐射冷却的方法,会让循环周期变长,但系统的性能会进一步提升。

  由此可得的经验教训:

  1.低温气体的干燥对鼓风干燥机来说可节约能量。

  2.当循环时间间隔很长时,可以不必使用冷却再生循环,而让其自行辐射冷却,可以节约很多压缩空气。

 

  食品加工厂2

  一个产品加工厂购买了一台安装了露点控制系统的鼓风干燥机,为厂内设备(特别是色选机,因为食物在那里与压缩空气接触)调节空气状况。厂内的管道直接暴露在冰冷的空气中。但在大多数情况下,由于负荷较轻,干燥机都运行良好。在这里干燥机每12小时启动一次冷却再生循环。

  压缩空气评估发现,在干燥器冷却再生过程中,需要启动一台额外的空压机提供压缩空气。安装流量计后,发现干燥机冷却再生过程的压缩空气使用量过大。一项调查发现,干燥机的装配不当。有一个阀门漏水,控制增压和冷却的两个控制阀装反,导致冷却再生循环通入了过多的空气。对阀门进行修正后,干燥机运行恢复正常,且在再生循环无需另开一台空压机。由此可得的经验教训:

  1.轻负荷能减少冷却再生循环的时间。

  2.干燥机的状态应该被监控,以确保实现预期的效果,特别是在调试完成后。

  3.安装流量计可以检测干燥机是否出现问题。

 

 

  总结

 

 

  使用鼓风干燥机可以降低运行成本,特别是在低负荷和由于空压机排气温度较低而降低了空气含湿量的情况下。然而,这些设备非常复杂,需要正确的维护和监视,以确保它们的工作顺序是正确的。在工厂压缩空气评估过程中对这些干燥机进行检测和研究,可以得出许多有用的经验教训。

 

 

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编辑:钱柜娱乐999@钱柜娱乐999空压机  空压机修订日期:2019-10-11
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