<接上期——>
【壓縮機網(wǎng)】4.2 吸干機實(shí)際耗能分析
壓縮空氣的品質(zhì)要求越高，付出的代價(jià)就越高。這不僅是設備的采購成本，而且設備的使用成本更高。當氣體品質(zhì)要求壓力露點(diǎn)低于0℃的時(shí)候，我們將不得不采用吸干機來(lái)干燥壓縮空氣了。
同樣在吸干機的樣本和銘牌上是看不見(jiàn)總功耗數據。表15是在規定工況下計算，如果使用工況及空氣質(zhì)量等級要求發(fā)生變化時(shí)，其能耗也會(huì )變化。吸干機耗能主要在以下方面（水和機房散熱除外）：壓降、耗能（氣和電）。
4.2.1“壓降”對于吸干機節能來(lái)說(shuō)與冷干機一樣。
按JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》標準工況0.7MPa工作壓力下，吸干機允許壓降<3%=0.021MPa=1.47%(壓縮空氣系統中壓力降低0.1MPa，耗能7%)，所以為了不到1%的節能，再希望把壓降降低一半：△P<0.01MPa以下，制造成本會(huì )大大增加，對于大多數用戶(hù)來(lái)說(shuō)不劃算。
壓降問(wèn)題對于冷干機來(lái)說(shuō)只要符合標準生產(chǎn)即可，“壓降”耗能做能源管理合同的企業(yè)可以關(guān)注吸干機的壓降。
如果40m3/min在7bar下，把壓降從0.21bar做到0.1bar，6000h/年工作時(shí)間計算，可節約電能=250*（0.21-0.1）*7%*6000=11550kW/h。
4.2.2“耗能”才是吸干機最大的節能項目。
因為吸干機的耗能（氣和電）是為了再生和吹冷，用的都是成品氣。大氣變成壓縮空氣需要耗能，壓縮空氣變成成品氣也需要耗能，而且成品氣的成本遠大于其他能源成本。所以吸附劑的再生能用大氣就不用成品氣，能用電就不用氣。
圖29常規吸干機耗能比較：無(wú)熱再生>微熱再生>外加熱再生。
4.2.2.1 影響吸干機耗能有四個(gè)因數：露點(diǎn)、進(jìn)氣溫度、工作壓力及負荷：
?、?ldquo;露點(diǎn)”對吸干機耗能的影響
在ISO8573-1-2010標準：吸干機露點(diǎn)溫度分四檔：-20℃、-40℃、-70℃和<-70℃，從表12可看出，無(wú)熱、微熱、加熱再生吸干機都可以達到-20℃、-40℃、-70℃。但是要到達這三個(gè)指標，其耗能會(huì )有非常大的區別。
從行業(yè)團標：T-CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級指南》就“壓縮空氣站能效等級”根據綜合輸功效率按供氣壓力露點(diǎn)要求分為5級，1級最高，5級最低，而含有吸干機的壓縮空氣站能效等級有4個(gè)表（分別是表2～5），其綜合輸功效率規定值也不同。每級能耗升高約5%。見(jiàn)圖30。
意味著(zhù)，同樣一級能效的壓縮空氣站，壓縮空氣露點(diǎn)要求越低，允許耗功越高。而壓縮空氣的品質(zhì)是需要花錢(qián)的。
舉例：見(jiàn)圖31，比如用無(wú)熱再生吸干機去實(shí)現壓力露點(diǎn)：-20℃、-40℃、-70℃，耗氣量的差別。
?、?ldquo;進(jìn)氣溫度”對吸干機耗能的影響
在JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》標準工況中進(jìn)氣溫度38℃，假設壓力露點(diǎn)溫度不變，如果按樣本標注最高工作溫度46℃，其耗能將增加45%左右。
所以從圖32可看出，進(jìn)氣溫度越低越節能。
?、?ldquo;工作壓力”對吸干機耗能的影響
由在JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》標準工況中工作壓力0.7MPa，假設壓力露點(diǎn)溫度不變，如果實(shí)際工作壓力為0.6MPa，其耗能將增加15%左右。
所以從圖33可看出，工作壓力越高越節能。
?、?ldquo;負荷”變化對吸干機耗能的影響
大多數吸干機都是采用固定程序且按最大負荷配置，當壓縮空氣處理量發(fā)生變化時(shí)，吸干機的耗功卻固定不變，就造成了吸干機耗能的浪費。一般分兩種情況：
◆變負荷空壓機+最大處理量吸干機。當壓縮空氣容積流量發(fā)生變化時(shí)，吸干機的耗能不變；
◆容積流量不變，實(shí)際工況變化，如進(jìn)氣溫度、工作壓力波動(dòng)等等；
吸干機如果能配置負荷節能控制系統，其節能效果非常明顯。從圖34可以看出：露點(diǎn)節能控制系統最節能。
五、壓縮空氣應用中干燥技術(shù)的藍海市場(chǎng)
在文章的前半部分都是介紹常規型的壓縮空氣干燥器，其市場(chǎng)份額在90%以上，主要特點(diǎn)：性?xún)r(jià)比高、使用量大、質(zhì)量穩定、制造/使用/維護方便。見(jiàn)圖三十五黃框部分。
同時(shí)根據市場(chǎng)的特定需求，壓縮空氣干燥器也為特定客戶(hù)量身定做了頗有市場(chǎng)量的經(jīng)典產(chǎn)品（見(jiàn)圖36所示）。以壓縮空氣的品質(zhì)與節能為主線(xiàn)，高度融合先進(jìn)的干燥技術(shù)，運用于高端市場(chǎng)。藍海市場(chǎng)的壓縮空氣干燥器價(jià)高質(zhì)優(yōu)，并且擁有忠誠度很高的高端客戶(hù)群體，也是空壓系統凈化設備行業(yè)努力追求和奮斗的結果。
5.1 組合式干燥器
組合式干燥器最早于1983年，由PIONEER AIR SYSTEM公司研制出來(lái)，把前級冷干機和后級吸干機組合起來(lái)，利用冷干機降溫除濕，將壓縮空氣大部分水蒸氣去除，少量水蒸氣由吸干機深度干燥。并且利用冷干機冷凝器余熱加熱再生氣體，從而把吸干機的再生耗氣量從15%降到3%，同時(shí)，還可以延長(cháng)吸附劑的更換周期，達到節能環(huán)保的目的。
筆者非常推崇組合式干燥器這種設計理念，它巧妙的把壓縮空氣中的水蒸氣去除方式按照現代工業(yè)加工方式，將原來(lái)由吸干機直接干燥到壓力露點(diǎn)溫度分成粗加工（先由耗能較少的冷干機去除大部分水蒸氣，壓力露點(diǎn)3℃）和精加工（吸干機就可以從3℃再深度干燥達到額定壓力露點(diǎn)要求，同時(shí)減少耗能）兩道工序完成。無(wú)論是市場(chǎng)廣度還是深度，都是最完美的干燥方式組合（將冷干機和吸干機技術(shù)融合，見(jiàn)表20）且按常規干燥器的生產(chǎn)方式覆蓋全露點(diǎn)和全流量，非常值得推廣。
圖37是市場(chǎng)上常見(jiàn)的組合式干燥器，左圖為廣州博立，右圖是震東。
5.2 膜式干燥器
壓縮空氣通過(guò)中空纖維膜時(shí)，由于空氣和水蒸氣的分子直徑大小及滲透壓不同，使水蒸氣可以從空氣中分離出來(lái)，達到干燥的效果。
膜分離干燥技術(shù)主要用于小流量，可以根據用氣要求對空氣出口露點(diǎn)在-40～10℃之間（見(jiàn)表21）進(jìn)行調節，滿(mǎn)足不同工況需要。機器小巧，性能穩定可靠，無(wú)需電源、不受環(huán)境溫度影響，相對于常規干燥器更環(huán)保更節能。主要應用于工業(yè)控制、醫藥技術(shù)、食品加工、技術(shù)研究試驗室等終端場(chǎng)合的中高端客戶(hù)群體。
圖38為杭州科林愛(ài)爾膜式干燥器展于上海Com Vac ASIA。
5.3 模組吸干機
講到模組吸干機，不得不提到模組的大佬：多明尼克漢德（Domnick hunter）模組無(wú)熱再生吸附式干燥機，全球市場(chǎng)占有率最高。
模組吸干機以其外觀(guān)漂亮，占地面積小，可掛墻，方便安裝接近用氣點(diǎn)使用，壓力露點(diǎn)低且穩定；氣流分配均衡，不存在死角，無(wú)“隧道效應”；吸附劑的填充均勻、緊密、不留死角；吸附劑用量少；壓力損失??；模塊倍數級組合可以讓處理量翻倍而著(zhù)稱(chēng)。如今在壓縮空氣凈化設備市場(chǎng)中異軍突起。
模組吸干機，從干燥理論上跑不出吸附熱力學(xué)三大理論：等溫吸附、等壓吸附及等量吸附。其吸附深度及耗能不會(huì )與常規吸干機有區別。同時(shí)受到模組筒體加工制造難度大（相對鋼制雙筒吸干機），成本較高。在追求性?xún)r(jià)比常規市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，價(jià)格是阻礙其普及的鴻溝。但隨著(zhù)市場(chǎng)認可度提高和批量提升，成本下降是有可能的。
對于追求設備美觀(guān)，占地面積小，結構緊湊，還可以有效規避壓力容器監檢等要求的中高端客戶(hù)來(lái)說(shuō)，其壓力露點(diǎn)可以覆蓋冷干機和吸干機（表22）范圍小型干燥器還是很受歡迎的。
模組吸干機主要搶奪傳統冷干機和吸干機之間結合區域，即氣體質(zhì)量中等要求（壓力露點(diǎn)3～-20℃），處理量不大（10m3/min以下）的干燥器市場(chǎng)。
圖39為佑僑模組吸干機服務(wù)于某食品廠(chǎng)。
如果還想要深度挖掘市場(chǎng)，模組吸干機可在其精、小、靚的基礎上進(jìn)行技術(shù)發(fā)揮：
?、倥c鋁翅板換冷干機撬裝成組合式干燥器；
?、诳梢耘浜?個(gè)9以上的小型制氮制氧機生產(chǎn)和使用；
〈本文未完待續，更多精彩內容見(jiàn)下期——〉
參考資料
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》；
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》；
ISO 8573-1 2010 《壓縮空氣 第1部分：污染物和純度等級》；
T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級指南》;
T/CGMA ××××—××××《一般用壓縮空氣干燥器選型指南》征求意見(jiàn)稿；
《壓縮空氣干燥與凈化設備》；
《壓縮空氣應用指南》；
《容積式壓縮機技術(shù)手冊 化工、動(dòng)力、制冷》。
作者簡(jiǎn)介
第一作者：梁柳生，廣西柳州，大學(xué)本科。高級工程師，1990開(kāi)始從事空壓機行業(yè)工作；有在國企、合資及外企工作經(jīng)歷，其中22年在A(yíng)C集團工作。先后從事過(guò)空壓機及后處理設備的產(chǎn)品設計、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤服務(wù)等及全國銷(xiāo)售總監，并有在歐洲學(xué)習和工作的經(jīng)歷。2017年創(chuàng )辦上善氣體工作室，專(zhuān)業(yè)從事壓縮空氣系統研究，精益生產(chǎn)管理及銷(xiāo)售的培訓工作。國家標準JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人，全國壓縮機標準化技術(shù)委員會(huì )副主任委員。
第二作者：梁翰林，上善氣體工作室講師助理。
來(lái)源：本站原創(chuàng )
<接上期——>
【壓縮機網(wǎng)】4.2 吸干機實(shí)際耗能分析
壓縮空氣的品質(zhì)要求越高，付出的代價(jià)就越高。這不僅是設備的采購成本，而且設備的使用成本更高。當氣體品質(zhì)要求壓力露點(diǎn)低于0℃的時(shí)候，我們將不得不采用吸干機來(lái)干燥壓縮空氣了。
同樣在吸干機的樣本和銘牌上是看不見(jiàn)總功耗數據。表15是在規定工況下計算，如果使用工況及空氣質(zhì)量等級要求發(fā)生變化時(shí)，其能耗也會(huì )變化。吸干機耗能主要在以下方面（水和機房散熱除外）：壓降、耗能（氣和電）。
4.2.1“壓降”對于吸干機節能來(lái)說(shuō)與冷干機一樣。
按JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》標準工況0.7MPa工作壓力下，吸干機允許壓降<3%=0.021MPa=1.47%(壓縮空氣系統中壓力降低0.1MPa，耗能7%)，所以為了不到1%的節能，再希望把壓降降低一半：△P<0.01MPa以下，制造成本會(huì )大大增加，對于大多數用戶(hù)來(lái)說(shuō)不劃算。
壓降問(wèn)題對于冷干機來(lái)說(shuō)只要符合標準生產(chǎn)即可，“壓降”耗能做能源管理合同的企業(yè)可以關(guān)注吸干機的壓降。
如果40m3/min在7bar下，把壓降從0.21bar做到0.1bar，6000h/年工作時(shí)間計算，可節約電能=250*（0.21-0.1）*7%*6000=11550kW/h。
4.2.2“耗能”才是吸干機最大的節能項目。
因為吸干機的耗能（氣和電）是為了再生和吹冷，用的都是成品氣。大氣變成壓縮空氣需要耗能，壓縮空氣變成成品氣也需要耗能，而且成品氣的成本遠大于其他能源成本。所以吸附劑的再生能用大氣就不用成品氣，能用電就不用氣。
圖29常規吸干機耗能比較：無(wú)熱再生>微熱再生>外加熱再生。
4.2.2.1 影響吸干機耗能有四個(gè)因數：露點(diǎn)、進(jìn)氣溫度、工作壓力及負荷：
?、?ldquo;露點(diǎn)”對吸干機耗能的影響
在ISO8573-1-2010標準：吸干機露點(diǎn)溫度分四檔：-20℃、-40℃、-70℃和<-70℃，從表12可看出，無(wú)熱、微熱、加熱再生吸干機都可以達到-20℃、-40℃、-70℃。但是要到達這三個(gè)指標，其耗能會(huì )有非常大的區別。
從行業(yè)團標：T-CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級指南》就“壓縮空氣站能效等級”根據綜合輸功效率按供氣壓力露點(diǎn)要求分為5級，1級最高，5級最低，而含有吸干機的壓縮空氣站能效等級有4個(gè)表（分別是表2～5），其綜合輸功效率規定值也不同。每級能耗升高約5%。見(jiàn)圖30。
意味著(zhù)，同樣一級能效的壓縮空氣站，壓縮空氣露點(diǎn)要求越低，允許耗功越高。而壓縮空氣的品質(zhì)是需要花錢(qián)的。
舉例：見(jiàn)圖31，比如用無(wú)熱再生吸干機去實(shí)現壓力露點(diǎn)：-20℃、-40℃、-70℃，耗氣量的差別。
?、?ldquo;進(jìn)氣溫度”對吸干機耗能的影響
在JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》標準工況中進(jìn)氣溫度38℃，假設壓力露點(diǎn)溫度不變，如果按樣本標注最高工作溫度46℃，其耗能將增加45%左右。
所以從圖32可看出，進(jìn)氣溫度越低越節能。
?、?ldquo;工作壓力”對吸干機耗能的影響
由在JB/T 10532-2017《一般用吸附式壓縮空氣干燥器》標準工況中工作壓力0.7MPa，假設壓力露點(diǎn)溫度不變，如果實(shí)際工作壓力為0.6MPa，其耗能將增加15%左右。
所以從圖33可看出，工作壓力越高越節能。
?、?ldquo;負荷”變化對吸干機耗能的影響
大多數吸干機都是采用固定程序且按最大負荷配置，當壓縮空氣處理量發(fā)生變化時(shí)，吸干機的耗功卻固定不變，就造成了吸干機耗能的浪費。一般分兩種情況：
◆變負荷空壓機+最大處理量吸干機。當壓縮空氣容積流量發(fā)生變化時(shí)，吸干機的耗能不變；
◆容積流量不變，實(shí)際工況變化，如進(jìn)氣溫度、工作壓力波動(dòng)等等；
吸干機如果能配置負荷節能控制系統，其節能效果非常明顯。從圖34可以看出：露點(diǎn)節能控制系統最節能。
五、壓縮空氣應用中干燥技術(shù)的藍海市場(chǎng)
在文章的前半部分都是介紹常規型的壓縮空氣干燥器，其市場(chǎng)份額在90%以上，主要特點(diǎn)：性?xún)r(jià)比高、使用量大、質(zhì)量穩定、制造/使用/維護方便。見(jiàn)圖三十五黃框部分。
同時(shí)根據市場(chǎng)的特定需求，壓縮空氣干燥器也為特定客戶(hù)量身定做了頗有市場(chǎng)量的經(jīng)典產(chǎn)品（見(jiàn)圖36所示）。以壓縮空氣的品質(zhì)與節能為主線(xiàn)，高度融合先進(jìn)的干燥技術(shù)，運用于高端市場(chǎng)。藍海市場(chǎng)的壓縮空氣干燥器價(jià)高質(zhì)優(yōu)，并且擁有忠誠度很高的高端客戶(hù)群體，也是空壓系統凈化設備行業(yè)努力追求和奮斗的結果。
5.1 組合式干燥器
組合式干燥器最早于1983年，由PIONEER AIR SYSTEM公司研制出來(lái)，把前級冷干機和后級吸干機組合起來(lái)，利用冷干機降溫除濕，將壓縮空氣大部分水蒸氣去除，少量水蒸氣由吸干機深度干燥。并且利用冷干機冷凝器余熱加熱再生氣體，從而把吸干機的再生耗氣量從15%降到3%，同時(shí)，還可以延長(cháng)吸附劑的更換周期，達到節能環(huán)保的目的。
筆者非常推崇組合式干燥器這種設計理念，它巧妙的把壓縮空氣中的水蒸氣去除方式按照現代工業(yè)加工方式，將原來(lái)由吸干機直接干燥到壓力露點(diǎn)溫度分成粗加工（先由耗能較少的冷干機去除大部分水蒸氣，壓力露點(diǎn)3℃）和精加工（吸干機就可以從3℃再深度干燥達到額定壓力露點(diǎn)要求，同時(shí)減少耗能）兩道工序完成。無(wú)論是市場(chǎng)廣度還是深度，都是最完美的干燥方式組合（將冷干機和吸干機技術(shù)融合，見(jiàn)表20）且按常規干燥器的生產(chǎn)方式覆蓋全露點(diǎn)和全流量，非常值得推廣。
圖37是市場(chǎng)上常見(jiàn)的組合式干燥器，左圖為廣州博立，右圖是震東。
5.2 膜式干燥器
壓縮空氣通過(guò)中空纖維膜時(shí)，由于空氣和水蒸氣的分子直徑大小及滲透壓不同，使水蒸氣可以從空氣中分離出來(lái)，達到干燥的效果。
膜分離干燥技術(shù)主要用于小流量，可以根據用氣要求對空氣出口露點(diǎn)在-40～10℃之間（見(jiàn)表21）進(jìn)行調節，滿(mǎn)足不同工況需要。機器小巧，性能穩定可靠，無(wú)需電源、不受環(huán)境溫度影響，相對于常規干燥器更環(huán)保更節能。主要應用于工業(yè)控制、醫藥技術(shù)、食品加工、技術(shù)研究試驗室等終端場(chǎng)合的中高端客戶(hù)群體。
圖38為杭州科林愛(ài)爾膜式干燥器展于上海Com Vac ASIA。
5.3 模組吸干機
講到模組吸干機，不得不提到模組的大佬：多明尼克漢德（Domnick hunter）模組無(wú)熱再生吸附式干燥機，全球市場(chǎng)占有率最高。
模組吸干機以其外觀(guān)漂亮，占地面積小，可掛墻，方便安裝接近用氣點(diǎn)使用，壓力露點(diǎn)低且穩定；氣流分配均衡，不存在死角，無(wú)“隧道效應”；吸附劑的填充均勻、緊密、不留死角；吸附劑用量少；壓力損失??；模塊倍數級組合可以讓處理量翻倍而著(zhù)稱(chēng)。如今在壓縮空氣凈化設備市場(chǎng)中異軍突起。
模組吸干機，從干燥理論上跑不出吸附熱力學(xué)三大理論：等溫吸附、等壓吸附及等量吸附。其吸附深度及耗能不會(huì )與常規吸干機有區別。同時(shí)受到模組筒體加工制造難度大（相對鋼制雙筒吸干機），成本較高。在追求性?xún)r(jià)比常規市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，價(jià)格是阻礙其普及的鴻溝。但隨著(zhù)市場(chǎng)認可度提高和批量提升，成本下降是有可能的。
對于追求設備美觀(guān)，占地面積小，結構緊湊，還可以有效規避壓力容器監檢等要求的中高端客戶(hù)來(lái)說(shuō)，其壓力露點(diǎn)可以覆蓋冷干機和吸干機（表22）范圍小型干燥器還是很受歡迎的。
模組吸干機主要搶奪傳統冷干機和吸干機之間結合區域，即氣體質(zhì)量中等要求（壓力露點(diǎn)3～-20℃），處理量不大（10m3/min以下）的干燥器市場(chǎng)。
圖39為佑僑模組吸干機服務(wù)于某食品廠(chǎng)。
如果還想要深度挖掘市場(chǎng)，模組吸干機可在其精、小、靚的基礎上進(jìn)行技術(shù)發(fā)揮：
?、倥c鋁翅板換冷干機撬裝成組合式干燥器；
?、诳梢耘浜?個(gè)9以上的小型制氮制氧機生產(chǎn)和使用；
〈本文未完待續，更多精彩內容見(jiàn)下期——〉
參考資料
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》；
JB_T 10526-2017 《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》；
ISO 8573-1 2010 《壓縮空氣 第1部分：污染物和純度等級》；
T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級指南》;
T/CGMA ××××—××××《一般用壓縮空氣干燥器選型指南》征求意見(jiàn)稿；
《壓縮空氣干燥與凈化設備》；
《壓縮空氣應用指南》；
《容積式壓縮機技術(shù)手冊 化工、動(dòng)力、制冷》。
作者簡(jiǎn)介
第一作者：梁柳生，廣西柳州，大學(xué)本科。高級工程師，1990開(kāi)始從事空壓機行業(yè)工作；有在國企、合資及外企工作經(jīng)歷，其中22年在A(yíng)C集團工作。先后從事過(guò)空壓機及后處理設備的產(chǎn)品設計、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤服務(wù)等及全國銷(xiāo)售總監，并有在歐洲學(xué)習和工作的經(jīng)歷。2017年創(chuàng )辦上善氣體工作室，專(zhuān)業(yè)從事壓縮空氣系統研究，精益生產(chǎn)管理及銷(xiāo)售的培訓工作。國家標準JBT10526-2005《一般用冷凍式壓縮空氣干燥器》第一起草人，全國壓縮機標準化技術(shù)委員會(huì )副主任委員。
第二作者：梁翰林，上善氣體工作室講師助理。
來(lái)源：本站原創(chuàng )
網(wǎng)友評論
條評論
最新評論