空壓機(jī)后處理|為什么有人不喜歡安裝干燥機(jī)？

空壓機(jī)后處理|為什么有人不喜歡安裝干燥機(jī)？

經(jīng)驗(yàn)豐富的壓縮空氣評(píng)估師在看到客戶(hù)工廠中安裝了干燥機(jī)后會(huì)變得警惕。當(dāng)工廠需要高質(zhì)量的壓縮空氣或者輸送壓縮空氣的管道暴露于低溫時(shí)，就需要使用這些干燥機(jī)。但是，盡管干燥機(jī)可以達(dá)到這一質(zhì)量水平，但從35OF的露點(diǎn)調(diào)到-40OF，能量消耗卻大大增加。

為了將干燥的能量消耗成本降低，可以使用加熱式鼓風(fēng)機(jī)干燥機(jī)類(lèi)型。本文介紹三種常見(jiàn)的干燥機(jī)類(lèi)型，以及有關(guān)加熱鼓風(fēng)機(jī)類(lèi)型的一些經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用。

在討論加熱的鼓風(fēng)機(jī)干燥機(jī)之前，我們先來(lái)回顧一下最常見(jiàn)最簡(jiǎn)單的類(lèi)型，即無(wú)加熱式的干燥機(jī)。除此之外還有一些其他不太常見(jiàn)的干燥機(jī)類(lèi)型，在本文中不做過(guò)多講述。

所有典型的干燥機(jī)都有兩個(gè)裝有干燥劑顆粒的壓力容器和一個(gè)控制閥系統(tǒng)，控制閥系統(tǒng)可以控制引導(dǎo)壓縮空氣流經(jīng)一個(gè)或另外一個(gè)壓力容器。干燥劑顆粒只有在吸水未達(dá)到飽和狀態(tài)情況下才能吸收壓縮空氣中的水蒸氣。一旦達(dá)到飽和容量狀態(tài)，要在一個(gè)再生循環(huán)中去除干燥劑內(nèi)的水分，否則干燥機(jī)將不能除去壓縮空氣足夠的水不能將它的露點(diǎn)降低到低的水平。

在干燥劑的容量達(dá)到飽和之前，干燥機(jī)就需要將流動(dòng)的壓縮空氣切換到另一個(gè)充滿干燥劑的再生容器內(nèi)，并且在飽和干燥劑的表面開(kāi)始再生過(guò)程。為了使干燥劑再生重復(fù)使用，將被處理的再生容器與大氣壓接通，并且讓已經(jīng)干燥的壓縮氣體流過(guò)干燥劑顆粒。當(dāng)干燥的壓縮空氣膨脹到大氣壓力時(shí)，露點(diǎn)將會(huì)大大降低，從而可以更好的從飽和顆粒中去除吸附的水分。這個(gè)周期過(guò)程通常為十分鐘，在過(guò)程中干燥機(jī)交替出現(xiàn)吸附干燥氣體和循環(huán)再生的過(guò)程。固定循環(huán)的干燥機(jī)上的再生過(guò)程將消耗壓縮空氣額定流量的15%到20%。

重要的是，我們非常清楚吹掃壓縮空氣的占額定流量的15％到20％，而不是流過(guò)干燥機(jī)的流量。如果由于某種原因干燥機(jī)的負(fù)載較輕，結(jié)果會(huì)有所不同。這意味著，例如，如果干燥機(jī)的負(fù)載僅為額定值的一半，則干燥機(jī)將消耗的平均流量不是15％到20％，而是30％到40％。在工廠中經(jīng)常見(jiàn)到干燥機(jī)消耗了大部分生產(chǎn)的壓縮空氣。這使得壓縮空氣評(píng)估師非常反對(duì)干燥機(jī)。

由于這種吹風(fēng)干燥方式消耗了空氣壓縮機(jī)的容量，因此過(guò)去的設(shè)計(jì)者提出了不同版本的可以使用較少空氣的干燥機(jī)，其中一種是外部加熱的吹風(fēng)模式。這種與固定循環(huán)的無(wú)熱干燥機(jī)類(lèi)似，使用一些已經(jīng)干燥的壓縮空氣來(lái)再生干燥劑，但是首先要使空氣流過(guò)電加熱器，然后再通過(guò)飽和床。

這種設(shè)計(jì)上的變化允許使用較少的壓縮空氣流，約為干燥機(jī)額定值的7.5％，從而釋放出更多的壓縮空氣用于供給客戶(hù)使用，并且降低了總體電機(jī)運(yùn)行成本。這種類(lèi)型的干燥機(jī)比無(wú)熱設(shè)計(jì)的要大一些，但是每四個(gè)小時(shí)循環(huán)一次。

進(jìn)一步的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)就產(chǎn)生了加熱型鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)樣式。它使用鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的環(huán)境空氣流經(jīng)加熱元件，以提供溫度高的空氣來(lái)再生干燥劑。該干燥機(jī)在再生過(guò)程中不使用壓縮空氣，從而使空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的所有壓縮空氣都可以通過(guò)以滿足給工廠的需求。但是，需要考慮冷卻過(guò)程。

問(wèn)題是非常熱的干燥劑無(wú)法從壓縮空氣中吸收水分。因此，當(dāng)加熱型干燥機(jī)完成加熱過(guò)程后，一定量的壓縮空氣通過(guò)干燥劑以帶走熱量。在外部加熱的干燥機(jī)中，干燥機(jī)額定流量的7.5％在冷卻周期內(nèi)流動(dòng)，通常持續(xù)四個(gè)小時(shí)周期的一小時(shí)。對(duì)于加熱型的鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)，冷卻吹風(fēng)通常為額定值的2％，但在這里我們需要閱讀詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)際上是每四個(gè)小時(shí)消耗平均值為8%，這2%是其中一個(gè)小時(shí)的平均消耗量。在空氣壓縮機(jī)處于最大容量的高峰需求時(shí)期，這8％可能不能滿足需要，可能還要增加空氣壓縮機(jī)的容量。

鼓風(fēng)機(jī)式干燥劑干燥機(jī)的較新設(shè)計(jì)使用內(nèi)置的封閉循環(huán)冷卻回路，在該循環(huán)中，鼓風(fēng)機(jī)使內(nèi)部空氣通過(guò)干燥劑再循環(huán)以除去熱量，而沒(méi)有使用壓縮空氣冷卻。在這種設(shè)計(jì)中，將使用周?chē)目諝饣蚶鋮s水將熱量帶走，從而形成某種熱交換器。

由于生產(chǎn)壓縮空氣比較昂貴，因此使用壓縮空氣進(jìn)行冷卻吹風(fēng)的成本很高。此外，如果吹風(fēng)消耗空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣容量的15%到20%，將需要購(gòu)買(mǎi)額外產(chǎn)生15%到20%的更大型的空氣壓縮機(jī)，以保持相同的壓縮機(jī)房流量。使用加熱器和較低水平的壓縮空氣進(jìn)行再生，可以釋放更多的空氣壓縮機(jī)容量，并降低運(yùn)行成本。

例如，下表是在滿負(fù)荷的固定循環(huán)模式下運(yùn)行四種類(lèi)型的干燥機(jī)的成本估算：

請(qǐng)注意，所計(jì)算的運(yùn)營(yíng)成本是假設(shè)干燥機(jī)在最大容量是100％負(fù)載的。假定空氣壓縮機(jī)的效率為每100cfm為20kW，電費(fèi)為每kWh 10美分。每年假定要運(yùn)行8760小時(shí)。該表顯示，使用更先進(jìn)的加熱式干燥機(jī)每年可以節(jié)省大量的費(fèi)用。

在現(xiàn)實(shí)生活中，通常不會(huì)看到在標(biāo)準(zhǔn)額定值的100 psi輸入壓力，100OF進(jìn)氣口和環(huán)境溫度的情況下，正好100％負(fù)載的空氣干燥機(jī)。通常干燥機(jī)的負(fù)荷小于額定負(fù)荷，因此，隨著負(fù)荷的減輕，運(yùn)行成本可能會(huì)降低。

例如，僅通過(guò)75％流量且入口溫度為80OF的干燥機(jī)僅處理約40％的設(shè)計(jì)水蒸氣。這是因?yàn)楸仍O(shè)計(jì)溫度低20度的空氣與100OF干燥機(jī)等級(jí)相比僅包含大約只有50％的水蒸氣。對(duì)于固定循環(huán)干燥機(jī)，較低的濕氣負(fù)荷運(yùn)行不會(huì)影響運(yùn)行成本，但仍會(huì)消耗相同數(shù)量的吹風(fēng)量。但是，使用加熱干燥機(jī)時(shí)，由于干燥劑中的水分較少，并且加熱器受溫度控制（以避免干燥劑過(guò)熱），因此加熱元件的工作周期將減少，從而降低了運(yùn)行成本。

對(duì)于部分負(fù)載的空氣干燥器，使用依賴(lài)于露點(diǎn)的開(kāi)關(guān)可以節(jié)省一些費(fèi)用。在這種方案下，露點(diǎn)探頭可測(cè)量干燥機(jī)排氣側(cè)處的壓縮空氣，如果露點(diǎn)溫度低于干燥機(jī)額定值，它將延遲吹風(fēng)操作。干燥機(jī)控制系統(tǒng)將一直等到露點(diǎn)升至干燥機(jī)設(shè)定點(diǎn)，然后啟動(dòng)再生循環(huán)。對(duì)于輕載的干燥機(jī)，這可以降低能耗，但是不同類(lèi)型的干燥機(jī)輕載的結(jié)果不同。

對(duì)于無(wú)熱式干燥劑干燥機(jī)，吹風(fēng)的減少量往往僅與流量的減少成比例，而不會(huì)因?yàn)檩^低的入口溫度帶來(lái)的濕氣負(fù)荷的減少而減少。但是對(duì)于加熱型設(shè)備，干燥機(jī)與兩種因素都有關(guān)系。這意味著一部分由于流量減少而節(jié)省了一些能量，另一部分是由于較涼的進(jìn)氣中的濕氣負(fù)荷較低而節(jié)省了額外的能量，因此與無(wú)熱式相比，節(jié)省了更多的能量。使用前面的示例，如果采用露點(diǎn)控制，則對(duì)于無(wú)熱式干燥機(jī)，干燥機(jī)的運(yùn)行成本降低大約為20％至25％，而對(duì)于加熱型干燥機(jī)，其降低50％至60％。

多年以來(lái)，在使用鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)時(shí)，已經(jīng)得到了一些好的經(jīng)驗(yàn)和壞的教訓(xùn)。以下是一些有趣的應(yīng)用案例：

造紙廠1

一家造紙廠安裝了由露點(diǎn)溫度作為控制開(kāi)關(guān)的鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)。盡管如此，該工廠的儀表空氣系統(tǒng)還是遇到了濕空氣。快速檢查干燥機(jī)，發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的露點(diǎn)遠(yuǎn)低于其額定的-40OF空氣質(zhì)量。工作人員懷疑未干燥的工廠空氣和干燥的工廠空氣系統(tǒng)之間有未發(fā)現(xiàn)的連通。但是，在更仔細(xì)地觀察干燥機(jī)的運(yùn)行情況時(shí)，審核員發(fā)現(xiàn)有水從干燥機(jī)的后過(guò)濾器中流出。審核員還注意到，即使將露點(diǎn)控制器從機(jī)殼中取出并在潮濕的房間中搖晃，露點(diǎn)控制器仍會(huì)讀取相同的溫度。

探針在低溫讀數(shù)時(shí)出現(xiàn)故障，這意味著即使干燥劑完全飽和，在干燥器設(shè)置為取決于露點(diǎn)的開(kāi)關(guān)模式下，也絕不會(huì)吹風(fēng)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)探針失效了，因?yàn)樗凰蜎](méi)了。水來(lái)自水冷系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)上發(fā)生故障的后冷卻器，該冷卻器將冷卻水泄漏到壓縮空氣中。

進(jìn)一步調(diào)查顯示，該干燥機(jī)安裝在蒸汽泄漏過(guò)多的房間中。當(dāng)使用環(huán)境空氣進(jìn)行冷卻時(shí)，過(guò)量的水分被引入干燥機(jī)干燥劑中。得到教訓(xùn)如下：

·確保任何露點(diǎn)控制器正常工作并已校準(zhǔn)。

·設(shè)計(jì)確保水在進(jìn)入干燥機(jī)入口過(guò)濾器之前被清除。

·保持周?chē)h(huán)境無(wú)灰塵和過(guò)多的水分。

造紙廠2

另一家造紙廠的壓縮空氣審計(jì)數(shù)據(jù)表明，每四個(gè)小時(shí)就會(huì)出現(xiàn)很大的壓力曲線缺口。這些缺口大到足以產(chǎn)生嚴(yán)重的壓力脈動(dòng)從而影響生產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，在加熱操作剛結(jié)束后，壓力缺口與干燥機(jī)再生操作重合。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)有人將干燥機(jī)的冷卻吹風(fēng)量調(diào)到過(guò)高的水平。這種干燥機(jī)設(shè)計(jì)上將一個(gè)簡(jiǎn)單的球閥作為冷卻空氣控制裝置。在閥門(mén)上放了一個(gè)標(biāo)簽，指示在吹風(fēng)壓力表上的設(shè)定值為40 psi，但標(biāo)簽消失了。我們懷疑有人看到過(guò)這個(gè)部分打開(kāi)的閥門(mén)，并完全打開(kāi)它，才導(dǎo)致過(guò)多的冷卻空氣流動(dòng)。該調(diào)整恢復(fù)正常，過(guò)多的壓降消失。但是，由于冷卻吹風(fēng)仍約為干燥機(jī)額定值的8％，因此有時(shí)每四個(gè)小時(shí)仍需要加載一臺(tái)額外的空氣壓縮機(jī)，以補(bǔ)充這一額外流量。

在這種干燥機(jī)的更進(jìn)一步的調(diào)查中，加熱器的保險(xiǎn)絲每運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)就開(kāi)始熔斷。調(diào)查顯示，安裝干燥機(jī)的環(huán)境灰塵較多會(huì)堵塞鼓風(fēng)機(jī)入口過(guò)濾器，從而導(dǎo)致加熱器過(guò)載。得到教訓(xùn)：

·始終確保根據(jù)規(guī)格調(diào)整干燥機(jī)。

·必須確在考慮冷卻吹風(fēng)的情況下壓縮空氣系統(tǒng)的壓縮空氣產(chǎn)量滿足需求。

·塵土飛揚(yáng)的環(huán)境條件可能會(huì)使鼓風(fēng)機(jī)入口過(guò)濾器過(guò)載。

化工廠

一家化工廠有一個(gè)大型鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)，其大小適合于配套三臺(tái)空氣壓縮機(jī)，但是從未安裝過(guò)第三臺(tái)空氣壓縮機(jī)。該廠購(gòu)買(mǎi)了露點(diǎn)控制器作為選件，但失敗了，客戶(hù)再也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行維修。

該干燥機(jī)消耗了大量的冷卻空氣，因此必須運(yùn)行一臺(tái)100馬力（hp）的空氣壓縮機(jī)來(lái)提供氣流，而高氣流導(dǎo)致了工廠中的壓力波動(dòng)問(wèn)題。即使設(shè)備輕載，仍以固定周期運(yùn)行，并且如果露點(diǎn)控制正確，那么吹風(fēng)再生周期也可能已關(guān)閉了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

控制冷卻吹風(fēng)的球閥也未正確調(diào)節(jié)，導(dǎo)致過(guò)多的空氣進(jìn)入干燥機(jī)。未將此干燥機(jī)的相關(guān)過(guò)濾器保持在規(guī)格范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致整個(gè)過(guò)濾器和干燥器之間的壓力差約為8psi。

客戶(hù)開(kāi)發(fā)了一個(gè)程序，以帶有閉式循環(huán)冷卻吹風(fēng)的鼓風(fēng)干燥機(jī)替換該干燥機(jī)。這一更改允許關(guān)閉一臺(tái)空氣壓縮機(jī)，從而節(jié)省大量能源并改善了壓力曲線。教訓(xùn)如下：

·確保露點(diǎn)控制器正常運(yùn)行并已校準(zhǔn)。

·必須將干燥機(jī)調(diào)整至適當(dāng)?shù)睦鋮s流量。

·更換新的干燥機(jī)設(shè)計(jì)可以節(jié)省能源。

肉類(lèi)加工廠

一家肉類(lèi)加工廠購(gòu)買(mǎi)了鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)，以代替將冷凍干燥機(jī)與固定循環(huán)無(wú)熱干燥機(jī)串聯(lián)使用的系統(tǒng)。雙系統(tǒng)在組件之間造成了過(guò)多的壓力損失。

將兩種類(lèi)型的干衣機(jī)替換為具有雙并聯(lián)入口和出口過(guò)濾器，單吹風(fēng)的干燥機(jī)，可改善壓降，從而實(shí)現(xiàn)更好的空氣壓縮機(jī)控制和更穩(wěn)定的工廠壓力。與以前的系統(tǒng)相比，新的干燥機(jī)能耗低得多。

工廠人員決定將干燥機(jī)的廢氣排到室外，以使干燥機(jī)排出的水分不會(huì)回流到空氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣口。十一月的寒冷期間過(guò)了一會(huì)兒，他們開(kāi)始注意到壓縮空氣露點(diǎn)問(wèn)題。調(diào)查顯示，吹風(fēng)排氣中的水分在達(dá)到室外時(shí)會(huì)凍結(jié)，從而堵塞了干燥機(jī)排氣管路。另外，用于在室外運(yùn)行排氣的管道很小，導(dǎo)致壓力損失高于預(yù)期。安裝人員沒(méi)有考慮到周?chē)諝獾母咚倭鲃?dòng)，因?yàn)檫@不是壓縮空氣流過(guò)排氣回路。因此必須進(jìn)行改進(jìn)以使排氣進(jìn)入更溫和的環(huán)境。得到教訓(xùn)如下：

·用尺寸適中的設(shè)備替換標(biāo)準(zhǔn)干燥機(jī)可以改善系統(tǒng)運(yùn)行。

·如果將吹風(fēng)通風(fēng)口移到較遠(yuǎn)的位置，請(qǐng)確保管道尺寸合適且通風(fēng)口消音器不會(huì)結(jié)冰。

食品加工業(yè)務(wù)1

食品加工商購(gòu)買(mǎi)了鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)，以調(diào)節(jié)位于較冷加工區(qū)域的加工設(shè)備的空氣。購(gòu)買(mǎi)的該干燥機(jī)具有取決于露點(diǎn)溫度控制的開(kāi)關(guān)。相關(guān)的空氣壓縮機(jī)是水冷的，工廠的冷卻水非常冷，一年中的大部分時(shí)間約為40℉至45℉。

由于空氣壓縮機(jī)的輸出壓縮空氣溫度約為50℉（額定濕氣負(fù)荷的20％），并且干燥機(jī)處理的流量平均約為50％，因此該干燥機(jī)的水分含量非常低。在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行壓縮空氣評(píng)估期間，發(fā)現(xiàn)干燥機(jī)僅每?jī)扇爝\(yùn)行一次其再生周期，而不是典型的固定循環(huán)單元每四小時(shí)運(yùn)行一次。這樣可以節(jié)省大量能源。

使用干燥機(jī)上的可選開(kāi)關(guān)關(guān)閉冷卻吹風(fēng)功能，可以進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。長(zhǎng)周期運(yùn)行后，干燥機(jī)會(huì)通過(guò)簡(jiǎn)單的輻射適當(dāng)冷卻。得到教訓(xùn)如下：

·鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)采用較低溫度入口流量可以節(jié)省更多能量。

·有時(shí)，當(dāng)周期時(shí)間間隔很遠(yuǎn)時(shí)，無(wú)需進(jìn)行冷卻吹風(fēng)。如果滿足這些條件并安裝了轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，則關(guān)閉冷卻裝置可以節(jié)省冷卻空氣。

食品加工業(yè)務(wù)2

生產(chǎn)加工商購(gòu)買(mǎi)了具有取決于露點(diǎn)溫度控制的鼓風(fēng)機(jī)式干燥機(jī)，以調(diào)節(jié)工廠中的空氣，特別是對(duì)于分選機(jī)，因?yàn)槠渲械膲嚎s空氣與食品接觸。工廠在某些區(qū)域的管道暴露于冰凍條件下。在大多數(shù)情況下，由于負(fù)載條件較輕，干燥機(jī)運(yùn)行良好。干燥機(jī)平均每12個(gè)小時(shí)而不是每4個(gè)小時(shí)進(jìn)行再生過(guò)程。

壓縮空氣評(píng)估發(fā)現(xiàn)，在干燥機(jī)再生周期中，會(huì)有另外一臺(tái)空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)行。當(dāng)安裝了流量計(jì)，發(fā)現(xiàn)干燥器消耗了過(guò)多的吹風(fēng)流量。根據(jù)調(diào)查顯示，干燥機(jī)組裝不正確，其中一個(gè)閥門(mén)泄漏。因此交換了兩個(gè)控制閥功能，從而顛倒了干燥機(jī)加壓和冷卻吹風(fēng)的功能，導(dǎo)致過(guò)量的冷卻空氣流經(jīng)四個(gè)小時(shí)的再生循環(huán)過(guò)程。因此當(dāng)工廠糾正了閥門(mén)，使干燥機(jī)正常運(yùn)行，在干燥機(jī)再生階段可以減少一臺(tái)空氣壓縮機(jī)。得到教訓(xùn)如下：

·輕負(fù)載減少了再生周期時(shí)間。

·應(yīng)監(jiān)控干燥機(jī)的功能，以確保預(yù)期的運(yùn)行，尤其是在調(diào)試完成時(shí)。

·安裝流量計(jì)可以檢測(cè)空氣干燥器的問(wèn)題。

使用吹風(fēng)機(jī)吹掃型空氣干燥器可以降低運(yùn)營(yíng)成本，尤其是在輕負(fù)載條件下以及由于較低的壓縮機(jī)空氣排氣溫度而減少濕氣負(fù)載的情況下。但是，這些單元非常復(fù)雜，需要正確維護(hù)和監(jiān)控，以確保它們保持正確的工作狀態(tài)。