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    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>

       【壓縮機網(wǎng)】<接上期——>
     
      5.4 變頻式冷干機
     
      在文章中篇3.4.1.3講到:“耗電才是冷干機最主要耗能指標”,在論點(diǎn)⑥“負荷”變化是冷干機節電的重點(diǎn)(見(jiàn)圖27)。除了采用聯(lián)控系統隨空壓機啟停外,通過(guò)露點(diǎn)控制方式采用變頻制冷壓縮機使冷干機的制冷量輸出可以精確調節來(lái)配合變頻空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣熱負荷變化。變頻式冷干機的壓力露點(diǎn)(見(jiàn)表23)相比常規冷干機更精準,更穩定。
     
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      變頻式冷干機就是為了露點(diǎn)穩定和節能而誕生的。歐美市場(chǎng)已經(jīng)把變頻式冷干機作為標配。對于國內來(lái)說(shuō),與永磁變頻螺桿空壓機搭配,這將是未來(lái)冷干機的藍海市場(chǎng)。
     
      連續兩屆上海ComVac ASIA展會(huì )上,意大利傳統冷干機品牌Afuil air和AST以特展方式推出變頻冷干機。展商給筆者算了節能效果,確實(shí)讓人大吃一驚??纯慈思依涓蓹C銘牌上的功率,再對比傳統冷干機的功率(樣本標注),節能一半以上!圖40為Afuil air變頻冷干機在上海ComVac ASIA展會(huì )。
     
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      5.5 蓄冷式冷干機
     
      如果說(shuō)常規冷干機和變頻冷干機屬于非循環(huán)式干燥器,那么蓄冷式冷干機則屬于循環(huán)式干燥器。
     
      蓄冷式冷干機工作原理:在傳統冷干機的蒸發(fā)器外套一個(gè)換熱器,換熱器中采用乙二醇水溶液或者高相變熱的材料作為載冷劑與制冷劑換熱,然后再冷卻壓縮空氣。當壓縮空氣熱負荷變化時(shí),制冷劑輸出的富余冷量可以存儲在乙二醇水溶液中,存儲到設定容量時(shí)可以將制冷壓縮機停機。待乙二醇存儲的冷量消耗完的時(shí)候,制冷壓縮機馬上開(kāi)啟。因此,在實(shí)際工況和負荷發(fā)生變化時(shí)能起到節能的作用。
     
      蓄冷式冷干機不僅對于變工況(流量、進(jìn)氣溫度、環(huán)境溫度變化)的露點(diǎn)穩定并節能,全年無(wú)需開(kāi)機關(guān)機。蓄冷式冷干機適合要求壓力露點(diǎn)精準、穩定(表24)和節能的高端小型冷干機市場(chǎng)。
     
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      上海ComVac ASIA展會(huì )上國際知名品牌SPX旗下HANKSON蓄能型冷干機以節能80%橫空出世,把冷干機節能做到極致。
     
      圖41是在展會(huì )上演示的韓國某客戶(hù)使用HANKSON蓄能型冷干機遠程實(shí)時(shí)監控工作狀態(tài)及節能效率。
     
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      蓄能型冷干機也有短板:比如價(jià)格高,對于大流量且負載波動(dòng)頻率大時(shí)露點(diǎn)不穩定,在熱負荷大、滿(mǎn)負荷或負荷變化較小的場(chǎng)合,其節能不如常規和變頻冷干機。見(jiàn)圖42。
     
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      5.6 轉鼓吸干機
     
      轉鼓吸干機是AC品牌專(zhuān)配無(wú)油螺桿空壓機的干燥設備,采用了合成硅膠吸附劑的紙質(zhì)轉鼓作為吸附媒介,再生時(shí)利用無(wú)油螺桿空壓機的壓縮熱,在一個(gè)筒體內就能完成吸附和再生過(guò)程。
     
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      由于在壓縮空氣相對濕度高于40%的時(shí)候,硅膠的吸附效率高于氧化鋁及分子篩(見(jiàn)圖44),因此吸附劑的填裝量少,結構非常緊湊。
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
     
      轉鼓吸干機專(zhuān)用于配套干式無(wú)油螺桿空壓機(二級壓縮),由于干式無(wú)油螺桿空壓機二級排氣溫度可達180℃,充分利用此壓縮熱介入轉鼓吸干機再生,壓力露點(diǎn)可達10~-40℃(見(jiàn)表24),再生實(shí)現零氣耗。
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      由于客戶(hù)市場(chǎng)明確,價(jià)格高。目標客戶(hù)——高端無(wú)油機行業(yè),干式無(wú)油螺桿空壓機是專(zhuān)配。國內首個(gè)一級能效壓縮空氣站——秦皇島戴卡興龍輪轂有限公司建設的壓縮空氣站使用的就是轉鼓吸干機。
     
      5.7 壓縮熱再生吸干機
     
      對于干式無(wú)油螺桿空壓機(二級壓縮)或離心式空壓機(簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)油空壓機)的客戶(hù)來(lái)說(shuō),追求的是壓縮空氣品質(zhì)和可靠性。因此對空壓系統設備采購,不同于常規空壓系統設備的客戶(hù)講究性?xún)r(jià)比。同樣,對于壓縮空氣干燥器一次設備采購成本來(lái)說(shuō)不會(huì )斤斤計較。但是對于空氣品質(zhì)和節能的兼顧卻很在意。由于無(wú)油空壓機都是大排量且多機組,耗電成本十分驚人。其排氣溫度都在110℃以上,如果能夠將這部分熱量回收利用,節能效果將十分可觀(guān)。
     
      無(wú)油空壓機先天的物理性無(wú)油已經(jīng)讓壓縮空氣品質(zhì)上了一個(gè)臺階,干燥設備一定是配吸干機。吸干機的耗能隨著(zhù)處理量的增大也同步增大,因此對于配無(wú)油空壓機的干燥器來(lái)說(shuō),節能意義就非常重大了。
     
      近十年來(lái),干式無(wú)油螺桿機和離心機的廣泛使用于高品質(zhì)高科技領(lǐng)域,隨著(zhù)無(wú)油空壓機市場(chǎng)的不斷擴大,許多有實(shí)力的壓縮空氣凈化設備企業(yè)利用其技術(shù)優(yōu)勢開(kāi)發(fā)了壓縮熱再生吸干機,不但滿(mǎn)足這部分高端客戶(hù)市場(chǎng)的需求,同時(shí)對于供給側改革行業(yè)如鋼鐵、石化、冶煉、紡織等大型企業(yè)的設備節能改造也得到了長(cháng)足發(fā)展。
     
      從這兩屆上海ComVac ASIA展會(huì )上和華南空壓機展會(huì )上看,有實(shí)力的壓縮空氣參展商都著(zhù)重推薦了壓縮熱再生吸干機,可見(jiàn)在大型凈化設備市場(chǎng)中,這塊蛋糕還是很香的。圖45為中山凌宇的240m3/min零耗氣壓縮熱再生吸干機某客戶(hù)現場(chǎng)。
     
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      其實(shí)早在上世紀八九十年代,螺桿空壓機和冷干機在國內還沒(méi)有普及,空壓系統設備主要靠活塞機+吸干機,大型兩級壓縮無(wú)油活塞機廣泛使用在大型國企,在廠(chǎng)商合作的壓縮空氣技術(shù)創(chuàng )新中就已經(jīng)有了余熱再生干燥器。再生原理基本相近:利用活塞機二級排氣熱量來(lái)減少再生成品氣,達到節能的目的。但是壓縮熱再生干燥器更進(jìn)一步,不是簡(jiǎn)單直接利用壓縮熱再生,而是反復利用空氣相對濕度原理來(lái)設計流程。
     
      壓縮熱再生吸干機根據壓力露點(diǎn)及再生或吹冷方式的不同可分為三種型式(見(jiàn)表25),其中最見(jiàn)的是零耗氣壓縮熱再生吸干機。
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      零耗氣壓縮熱再生吸干機工作原理:當無(wú)油空壓機排出高溫高壓的壓縮空氣首先進(jìn)入吸干機的再生塔里使吸附劑升溫解附。然后濕熱的壓縮空氣經(jīng)過(guò)后部冷卻器1(水冷)冷卻到38℃以下,后部冷卻器1去除空壓機吸入大氣含水量50%左右;冷卻后經(jīng)過(guò)第一次干燥的壓縮空氣再進(jìn)入吸附塔進(jìn)行第二次干燥,達到需求的壓力露點(diǎn)。當再生塔再生加熱階段時(shí)間完成后,設備轉到冷吹階段。吹冷階段是采用經(jīng)過(guò)后部冷卻器2(水冷)冷卻到38℃以下的壓縮空氣吹冷再生塔內的吸附劑,然后再生塔自冷直至環(huán)境溫度完成再生;等待下一個(gè)吸附循環(huán)的開(kāi)始。典型流程見(jiàn)圖46。
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      壓縮熱再生吸干機技術(shù)還需要解決以下四個(gè)問(wèn)題:
     
     ?、賶毫β饵c(diǎn)的穩定和深度,不能光依靠無(wú)油空壓機不穩定的壓縮熱。其對于大流量、穩定負荷及冷卻水溫度依賴(lài)較大。
     
     ?、谟捎诓捎脽o(wú)油空壓機排氣端的中高溫壓縮空氣來(lái)再生飽和的吸附劑,其溫度、含濕量及流量不穩定的因數,對干燥器的再生效果和程度往往受到空壓機的運行狀況和環(huán)境的影響非常大。
     
     ?、凼艿匠杀镜纫蛩氐南拗?,設計上往往考慮的設計余量不及外加熱等其它干燥器型式,操作彈性和壽命就會(huì )受到較大影響。
     
     ?、軌嚎s熱再生吸干機的壓降比外加熱等其它干燥器型式要高。
     
      因此,壓縮熱再生吸干機適用于對一般露點(diǎn)要求(見(jiàn)表25)且節能要求強烈,有壓縮熱能利用的場(chǎng)合。
     
      而對于既對壓力露點(diǎn)要求比較敏感又要求節能很高(雙高)的領(lǐng)域(高品質(zhì)壓縮空氣應用),普通的壓縮熱再生吸干機難以勝任了。
     
      2019年的上海ComVac ASIA展會(huì )上國際知名品牌SPX有個(gè)講座《零耗氣鼓風(fēng)熱再生吸干機選型和應用》,把零耗氣外加熱再生吸干機再次引領(lǐng)該技術(shù)的發(fā)展。它將凍水引入后部冷卻器中,一下子把進(jìn)入吸附塔前和再生塔吹冷的壓縮空氣溫度降低到個(gè)位數,大大提高了吸附性能和減少耗能。再次把吸干機的技術(shù)用到極致。所以“零耗氣鼓風(fēng)熱再生吸干機”才是壓縮空氣干燥技術(shù)的翹楚。圖47為HANKSON制造的零耗氣鼓風(fēng)熱再生吸干機。
    干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應用<五>
     
      總結
     
      隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟發(fā)展,壓縮空氣凈化越來(lái)越受到用戶(hù)的青睞,壓縮空氣品質(zhì)與節能永遠是壓縮空氣凈化行業(yè)不管是供應商還是用戶(hù)追求的目標,也是市場(chǎng)的主旋律。
     
      本文大部分篇幅都是闡述市場(chǎng)占有率90%以上的常規干燥器的理論與技術(shù)的應用,深挖品質(zhì)與節能這條主線(xiàn),不管是否遇到破壞性技術(shù),也能從壓縮空氣凈化設備的紅海市場(chǎng)中開(kāi)辟出藍海市場(chǎng)。
     
      常規壓縮空氣干燥器(冷干機和吸干機)要生存和發(fā)展,請保證制冷劑和吸附劑的競爭力,就像手機拼處理器一樣:
     
      (1) 制冷劑的環(huán)保,R134a和R407的使用將提升冷干機的競爭力;
     
      (2) 吸附劑的品質(zhì),筆者曾參與許多大項目的競標,大膽地亮出上海久宙吸附劑配置可以提高中標率。
     
      對于壓縮空氣凈化設備的要求,最后強調三個(gè)原則:
     
     ?、俦袎蛴镁秃玫脑瓌t:能用冷干機,就絕不用吸干機;
     
     ?、谖蓹C的節能原則:再生能用熱就不用電,能用電就不用氣;
     
     ?、廴魏萎a(chǎn)品都要遵循標準原則:干燥器無(wú)論設計、生產(chǎn)、銷(xiāo)售還是使用,有標準盡量參照標準執行,沒(méi)有標準應該咨詢(xún)專(zhuān)業(yè)院校、機構和人士,切勿拍腦袋。
     
      〈全文連載完〉
     
      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。
     
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