[科普中国]-低露点干燥机

90年代中期以来,我国一些企业推出的“组合式低露点”干燥器(又称“微风量”干燥器)在这方面做了大胆探索。

所谓“组合式干燥机”实际上就是把作为前置预处理的冷干机(包括一些必要的过滤器)与吸附干燥器拼装组合在同一底盘(或箱体)上,以后的工作流程就与前述冷干一吸附串级系统没有什么本质的不同了,既然两者都以冷干机作前置处理设备,那么无论机组内部管线如何连接,进入吸附塔的水分负载都能减到很低的水平。

组合式低露点”干燥器该机型技术特点是:在进口压力为0.8MPa,进口温度为40℃时,出口压力露点为-40℃(常规型);再生气耗为2%-5%(这比普通无热再生干燥器不小于15%的再生气耗要小多了)。在该系统中,预冷器可除去74.22%的水分,蒸发器除去51%水分,吸附器只除去9.27%水分。达到上述指标的主要技术措施是采用了一只“传热效率极高,结构紧凑的预冷器”,从而“有效地降低进入蒸发器的压缩空气温度,极大地提高了出口干热压缩空气的温度,经减压后直接用来再生低温潮湿的吸附剂”。

看来一只高效预冷器在设备中起了极为关键的作用。1

组合式干燥机的无热再生耗气量的影响因素由于冷干机前置,组合干燥机的进塔水分负载很小,在进塔气温2℃时,水分负载只是无冷干机前置(进塔气温38℃)时的10%左右,即使进塔气温在10℃时,水分负载也还不到20%,因此在理论上,组合式干燥机的无热再生耗气量在3%一5%左右是完全可信的。但如何达到这一诱人的低耗能水平却并不是一件十分容易的事。因为它还受到许多因素的制约。

1、吸附剂再生方式取无热再生还是加热再生

组合机组的吸附干燥部分若采用以纯“变压吸附”(PSA)为基础的无热再生,再生温度就不能偏低,不然会出现“低温解吸”现象,从而给吸附剂带来“再生不全”及早期劣化等不良影响:因此有些机组在PSA基础上对再生气进行“微热”加温,虽然额外消耗了一些热能,但再生工况却会更好一些。然而就节能(节气)效果言,无论采用无热再生或“微热”再生,影响耗气量大小的最重要因素还是再生系统的控制方式。

2、如何对再生气量进行控制

再生气量如何控制?经常看到有诸如“从干燥机出气口提取百分之几的再生气量”之类的说法,这类说法如同“使冷干机排气温度极大接近进气温度”一样,说起来似乎很容易,但实际操作的可行性(至少在技术准确层面上)却很值得怀疑。从主管道中“定量”提取百分之几的压缩空气流,比从水缸里定量舀水要难得多。作为一个系统,再生气通过“节流小孔”降压后进入再生塔。节流小孔在再生气量调节上起了下列关键作用:①使再生气压降低到所需值—接近大气压,目的是为了尽可能降低再生气消耗;②使再生气压保持一个最低值—这个压力至少要保证解吸出来的水蒸气能克服吸附床阻力顺利地排出塔外;③必须保证在设定时间里有一定量的再生气连续流过吸附床—且在离塔温度下,再生气量至少要保证本身含水量接近饱和。

节流孔径大小直接影响上述功能的发挥,尽管可用不止一种方法来计算节流小孔的孔径,但几乎没有一种是完全理想的。尤其在被处理的压缩空气流量很小时,节流孔径的不当选取将影响到系统运行的稳定性。为了补偿定径小孔实际应用中的某些不足,几乎所有的吸附干燥器都或串或并地附设有1-2只可调节的双向节流阀—即使“组合式干燥机”也不例外。这一小小的举动,实际上反映出理论底气的不足,却给吸附干燥器再生耗气的随需改变开了方便之门。

3、塔体几何尺寸的影响

在组合干燥机中,吸附塔水分负载虽然很小,但被处理压缩空气量并未因此而减少。为了不使处理过程中空气压力降增大,塔体直径应按满负荷时被处理气量的空塔流速来决定。从而出现在低水分负荷时,塔内存留气量占整个再生气量之比过大现象,这在小规格机组中表现尤为突出。其实,组合式干燥机的再生气耗与一般吸附干燥器在低负荷工况下节能运行遇到的是同一个问题,因此具有普遍意义。1

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学