微熱吸干機縮空氣凈化系統(tǒng)的優(yōu)化方法

壓縮空氣取之容易且對環(huán)境污染極小 ,因此現(xiàn)代工業(yè)把壓縮空氣作為主要能源之一。然而在大氣中固有的水分加上大氣污染日益嚴重;因此取之于大氣的壓縮空氣也會有大量的灰塵(固體) 、油及水等污染物。在使用壓縮空氣前必須進行干燥凈化系統(tǒng)一般配置微熱再生吸附式干燥器。然而由于近幾年全球氣候逐步變暖 ,從而導致了溫帶氣候地區(qū)夏天比較炎熱 ,冬天又不太冷這一特殊的氣候環(huán)境。因此傳統(tǒng)的微熱吸干機型空氣凈化系統(tǒng)存在:出口壓力露點不穩(wěn)定、吸附劑容易失效、切找閥故障頻繁、功率損失大等缺點。為此 ,我們對傳統(tǒng)的壓縮空氣凈化系統(tǒng)進行了一系列的優(yōu)化和改造; 克服了上述缺點 ,使之更好地適應儀表用氣的要求。

1傳統(tǒng)的微熱再生吸附式干燥機壓縮空氣凈化系統(tǒng)的配置工藝流程:

從圖 1 中不難看出: 從螺桿式空壓機1 (或 2) 出來的壓縮空氣經過氣液分離器 3 去除 97 %的水 ,再經過除油過濾器 4 去除 991999 %的油; 然后進入吸附塔 6 (A 或B) ,切找閥 5 條開 ,濕空氣進入吸會塔內 ,壓縮空氣中的水分被吸附劑除去 ,干燥的壓縮空氣經止回閥 8 排出經除塵過濾器 12 ( 濾芯精度為 1μm) 除去固體顆粒 ,最后進入儲氣罐 13 。同時約有 5 %的干燥空氣經調節(jié)閥 9 和節(jié)流孔板 10 減壓后進入加熱器 11 ,在加熱器內低壓干燥空氣被加熱 ,高溫的干燥空氣經止回閥進入吸附塔(B 或 A) 去再生塔內已飽和和吸附劑;潮濕的再生空氣經切找閥 5 后進入排氣消音器 7 排放。再生完成后閥 5 打開對吸附塔充壓后再進行切換。以上即是傳統(tǒng)的空氣凈化系統(tǒng)的整個工藝流程。

但是在實際的使用中我們發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在以下問題:

(1) 凈化后的空氣其壓力露點不太穩(wěn)定 ,尤其是在炎熱的夏季。這是因為在夏天 ,空壓機排出的壓縮空氣的溫度比較高(一般空壓機的出口空氣溫度比環(huán)境溫度高 8 ℃～15 ℃) ,而溫度越高則空氣的含水能力則越強 ,所以造成吸附塔內的吸附劑不能完全去除空氣里的水 ,從而凈化后的空氣的壓力露點不穩(wěn)定;此時我們稱吸附劑“失效”(通常微熱再生吸附式干燥器對進口壓縮空氣的溫度要求在 40 ℃以下) 。

(2) 切換閥的故障頻繁。目前多數(shù)微熱再生吸附式干燥器的壓縮空氣進口切換閥用“氣動薄膜閥”,這種閥雖然價格比較便宜 ,但由于薄膜密封性能差而易泄露;因而故障率較高。

(3) 吸附塔內的吸附劑易破損 ,易被液體水浸泡而失效。這是由于為了充分利用空間 ,傳統(tǒng)的吸附塔底部充滿了吸附劑 ,壓縮空氣在塔體內分配不均勻易產生“隧道效應”;使得塔內的吸附劑互相擠壓而破碎且易被液體水浸泡而失效。故塔出口壓縮空氣的露點不穩(wěn)定。

(4) 氣液分離器和除油過濾器濾芯的壽命短。因為儀表用壓縮空氣的品質要求相當高: 018PMa 下的壓力露點 - 20 ℃,空氣含油量 ≤0101ppm ,出口空氣含塵顆粒直徑 ≤1μm。而螺桿式空壓機提供的壓縮空氣油、水含量高;如果僅靠干燥機自帶的除水過濾器(濾芯精度 011μm) 來除去壓縮空氣里的大量水和油 ,則其負荷太大、濾芯的壽命太短。針對上述問題 ,我們對傳統(tǒng)的微熱再生吸附型壓縮空氣凈化系統(tǒng)進行優(yōu)化和改造 ,克服其缺點。

2優(yōu)化和改造的方法(改進后的系統(tǒng)見圖 2)

1 、2- 螺桿式空壓機 3 - 雙聯(lián)除水除油過濾器 4 - 冷卻器 5 - 除水過濾器 6 - 除油過濾器 7 - 切換閥 8 - 吸附塔 9 - 消音器 10 - 止回閥11 - 調節(jié)閥 12 - 節(jié)流孔板 13 - 加熱器 14 - 除塵過濾器 15 - 儲氣罐

圖 2

(1) 在空壓機出口增加兩套并聯(lián)的除水、除油過濾器。除水過濾器濾芯的精度為 3μm ,除油過濾器濾芯的精主為 1μm ;一套工作 ,在套備用 ,以免當濾芯堵塞更換新濾芯時影響生產。其中工作的一套除水、除

油過濾器能先期支去除壓縮空氣中的大量水和油 ,以減輕干燥機的入口前除水、除油過濾器的負荷; 同時亦大大延長濾芯的使用壽命。實際應用中 ,優(yōu)化改造前除水、除油過濾器濾芯的壽命 240 小時 ,而優(yōu)化改造后的除水、除油過濾器的使用壽命在 1500 小時左右;僅此一項一年就降低生產成本約 4 萬元; 更不用說減少停機而提高產量帶來的經濟效益了。

(2) 在新增除水、除油過濾器之后再增加一冷卻器裝置 ,使進入干燥機前的壓縮空氣的溫度始終低于40 ℃,以免干燥塔內吸附劑“失效”。其實應根據實際工況來決定是否投用該裝置。因為壓縮空氣的工況不始終處于極限工況下(極限工況下 ,壓縮空氣的含水量最大) ,一般壓縮空氣的最高溫度(極限工況) 出現(xiàn)在炎熱的夏季 ,而此時只須打開冷卻器的進出口閥門即可。若在溫度不太高的春、秋、冬季 ,則關閉冷卻器的進出口閥門以節(jié)約能源。

(3) 采用氣動角座閥來替換傳統(tǒng)的氣動薄膜閥。該結構形式的閥具有:響應時間短、密封性能好、適于頻繁的切換 ,故其故障率低 ,使用時間長。

(4) 加大吸附塔的容量以降低氣流的流速 ,確保出口露點溫度和防止吸附劑磨損。采用先進的“暴風雪”式充填法利于吸附塔內的吸附劑充填得比較均勻 ,同時吸附塔進出口安裝可清洗的不銹鋼氣流擴散器以使壓縮空氣在塔體內分配均勻 ,避免產生“隧道效應”。塔的底部填充 ª5mm～ª8mm 的瓷球 ,防止吸附劑被水浸泡的可能 ,并進一步擴散氣流。

(5) 有效節(jié)能的自動控制方式。優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式干燥機其一個工作周期為 100 分鐘。

由表1 可知:

本程序采用 PLC 對干燥機的循環(huán)進行時間自動控制。原理是: 由 PLC 發(fā)現(xiàn)電信號使先導電磁閥和電控閥動作 ,從而發(fā)出氣信號使閥門開啟或關閉完成本干燥機的自動控制。該 PLC 自動控制有如下優(yōu)點:工作安全可靠 ,確保吸附塔切換時無斷氣現(xiàn)象 ,亦避免了切找時瞬間氣流對吸附劑的沖擊;同時該控制方式相當節(jié)能 ,計算比較如下:

假設干燥同處理氣量為: QP= 3m3  min , 工作壓力: P= 0. 7MPa ,壓力降: △P ≤0 035MPa ,壓力露點:- 40 ℃,螺桿式空壓機的電機功率為: P空 = 22 KW ,加熱功率: P加 = 1 5 KW , 控制部件消耗的功率: P控 =50W ,則:優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式干燥機再生

耗氣量:

Q優(yōu) = 5 % ×3 = 0. 15m3  min ,于是一天(24 小時工

作制) 因再生耗氣量而損失的能為:

W再 =〔(Q優(yōu) ×P空 ) ×24〕3 = 0. 15 ×22 ×24 ÷3 =26. 4kWh ,加熱器加熱一天所消耗的能為:W加 = P加 ×24 ×40 ÷100 = 14 4kWh ,控制部件工作一天所消耗的能為:W控 = ( P控 ×24) ÷1000 = 1. 2kWh ,一天消耗的總能為: Wd= W再 + W加 + W控 = 26. 4 + 14. 4 + 1. 2 =42kWh ,一年( 以 300 天正常生產計) 消耗的總能為:Wa  = Wd  ×300 = 12600kWh 。優(yōu)化改造前的微熱再生吸附式干燥機的再生耗氣量占處理氣量的 7 % ,其一個工作周期也為 100 分鐘 ,見表 2 :

由表 2 知:優(yōu)化改造前的微熱再生附式干燥機再生耗氣量:Q前 = 7 % ×3 = 0. 21m3Pmin ,于是一天(24 小時工作制) 因再生耗氣量而損失的能力為:W再′=〔(Q優(yōu) ×P控 ) ×24〕P3 = 0. 21 ×22 ×24 ÷100= 36. 96kWh ,加熱器加熱一天所消耗的能為:W加′= P加 ×24 ×64 ÷100 = 23. 04kWh ,控制部件工作一天所消耗的能為:W控′= ( P控 ×24) ÷1000 = 1. 2kWh , 一天消耗的總能為:Wd′= W再 + W加 + W控 = 36. 96 + 23. 04 + 1. 2 = 61. 2kWh ,一年(以 300 天正常生產計) 消耗的總能為:Wa′= Wd  ×300 = 18360kWh 。

那么優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式干燥機一年節(jié)能為: W = Wa′-  Wa  = 18360 -  12600 = 5760kWh ,顯然優(yōu)化改造后的熱熱再生吸附式壓縮一年(以 300 天正常生產計) 消耗的總能為: Wa′= Wd ×300 = 18360kWh 。

那么優(yōu)化后的微熱再生吸附式干燥機一年節(jié)能為:W = Wa′- Wa  = 18360 - 12600 = 5760kWh顯然優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式壓縮空氣凈化系統(tǒng)比優(yōu)化改造前的要可靠節(jié)能得多。

3結束語

通過一系列優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式壓縮空氣凈化系統(tǒng) ,在實際應用中表明了它不僅性能穩(wěn)定可靠、且節(jié)能降耗、降低了生產成本、提高了企業(yè)的經濟效益。

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------ 責任編輯：吸干機廠家

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