摘要:本文對(duì)現(xiàn)有各類(lèi)壓縮空氣吸附式干燥器的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹了本公司以節(jié)能減排為目標(biāo)，對(duì)在用傳統(tǒng)型進(jìn)行改進(jìn)和對(duì)新型干燥器的研發(fā)及改進(jìn)思路。
目前我國(guó)在用各類(lèi)壓縮機(jī)耗電量占全國(guó)發(fā)電量的近10%，與之配套使用的吸附式干燥器以無(wú)熱再生和微加熱再生為主，其再生能耗高達(dá)15%~20%。近年來(lái)大力推廣的節(jié)能型鼓風(fēng)外加熱和壓縮熱型干燥器，也有一定的應(yīng)用局限性，需針對(duì)不同地域、用途改進(jìn)、改型，為進(jìn)一步追求節(jié)能減排，更有一些新技術(shù)、新工藝流程被開(kāi)發(fā)應(yīng)用，如零排放等。各種干燥器再生能耗（見(jiàn)圖1）
1、無(wú)熱再生：該方法也稱(chēng)自熱再生，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，操作維修方便。缺點(diǎn)：能耗高達(dá)15~20%(再生氣14%，切換卸放2%，無(wú)負(fù)荷調(diào)節(jié)損失3~5%)且全部為高品質(zhì)壓縮空氣成品氣，國(guó)外一般限制在小排量如單機(jī)每分鐘10m3以下應(yīng)用，空壓站40m3以上應(yīng)限制使用。
2、微加熱再生：該類(lèi)型在市場(chǎng)上已兩級(jí)分化，一類(lèi)外型尺寸、吸附劑裝填量基本等同無(wú)熱再生型，只是增加一小型加熱器，加熱溫度70~90℃，吸附周期比無(wú)熱再生略長(zhǎng)（無(wú)熱再生一般為5分鐘左右，此類(lèi)微加熱約為10~15分鐘），因此也可簡(jiǎn)稱(chēng)為“短流程、小微熱”。該型再生氣量仍維持在15%左右，由于需增加吹冷時(shí)間，進(jìn)一步消耗再生氣以及加熱器能耗，所以其總能耗一般會(huì)高于無(wú)熱再生型10%左右，從節(jié)能降耗角度，絕無(wú)可取之處，但對(duì)高壓和冷干加吸附因其出發(fā)點(diǎn)不同，則會(huì)另當(dāng)別論。與“短流程、小微熱”相對(duì)的是外形尺寸、裝填量、吸附周期和加熱功率接近鼓風(fēng)外加熱的另一類(lèi)微熱再生干燥器，其能耗理論上取一半無(wú)熱再生氣耗和一半外加熱再生電耗，若設(shè)計(jì)、控制充分優(yōu)化，總能耗可能比無(wú)熱再生小10%左右。因微加熱式仍需消耗大量高品質(zhì)產(chǎn)品氣，且其它有熱再生式節(jié)能降耗優(yōu)勢(shì)更為明顯，所以微熱再生型已在國(guó)外率先遭遇淘汰。
3、外加熱：多采用高壓風(fēng)機(jī)（離心或渦旋）提供動(dòng)力，吸入大氣進(jìn)行加熱再生，利用減壓后的產(chǎn)品氣進(jìn)行吹冷，能耗較無(wú)熱、微熱式低50%左右，且能適應(yīng)各種類(lèi)型空壓機(jī)，并可依據(jù)空壓機(jī)的負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)再生能量調(diào)節(jié)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
缺點(diǎn)：在高濕環(huán)境下，吸入空氣相對(duì)濕度幾乎可達(dá)100%。當(dāng)吸入空氣含水量過(guò)大時(shí)，為達(dá)到所要求出口露點(diǎn)，則必須提高加熱溫度（見(jiàn)公式1），將帶來(lái)電加熱器能耗增加、吹冷時(shí)間延長(zhǎng)和閥門(mén)工作壽命減少等弊病。
公式1：產(chǎn)品氣水分壓計(jì)算公式?(1)
4、壓縮熱(余熱)再生型：該設(shè)備僅適用于無(wú)油機(jī)，其大部分為大型離心式空壓機(jī)，很小部分為無(wú)油螺桿機(jī)和無(wú)油活塞機(jī)。因?yàn)樵摿鞒痰闹饕攸c(diǎn)是熱空氣先進(jìn)入再生塔，帶出水份后經(jīng)冷卻分離、再進(jìn)入吸附塔脫水。若空壓機(jī)排出氣體帶油，在高溫下油蒸氣無(wú)法實(shí)現(xiàn)冷凝和過(guò)濾除油，因此噴油螺桿和有油潤(rùn)滑活塞空壓機(jī)都要先將排出的高溫氣冷卻至常溫后進(jìn)行過(guò)濾除油，然后才能進(jìn)入后置吸附式干燥器。利用壓縮熱再生可使再生能耗降至最低，理論上再生能耗僅發(fā)生在吹冷階段，所以在離心機(jī)后應(yīng)盡量配置壓縮熱型干燥器。該類(lèi)干燥器除受空壓機(jī)類(lèi)型限制外，還因兩個(gè)先天性弱點(diǎn)限制其應(yīng)用：一是成品氣露點(diǎn)(含水量)不能很低；二是在再生塔與吸附塔切換后一段時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品氣會(huì)出現(xiàn)較大范圍的露點(diǎn)漂移。前者是因?yàn)榭衫玫膲嚎s機(jī)排氣溫度較低（進(jìn)口機(jī)≤120℃，國(guó)產(chǎn)機(jī)≤140℃），后者是因?yàn)榇道洳蛔?，吸附劑在較高溫度下（分子篩在60℃以上，鋁膠在45℃以上）吸附能力明顯降低。
5、改進(jìn)型的原理和應(yīng)用：吸附式干燥器節(jié)能降耗的核心是減少再生氣量，而減少再生氣量的核心是減少吹冷氣量，前者涌現(xiàn)出了鼓風(fēng)外加熱、壓縮熱，后者則分為改良型和零排放型，零排放型又分為吹冷氣回收型和吹冷氣循環(huán)型，近年在天然氣脫水裝置中大量使用的等壓再生零排放型更是在加熱和吹冷全過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用。
5.1微加熱、外加熱增加逆向(相對(duì)加熱過(guò)程氣流方向)反吹程序，原理是先吹冷下半塔體，當(dāng)兩塔切換后，濕空氣從下而上流?經(jīng)吸附塔，在下半塔體中先得到脫水干燥，上升時(shí)順勢(shì)帶走上半塔體的熱量，此舉可減少1/2~1/3的吹冷氣量。(見(jiàn)圖2)
5.2有熱再生（微加熱、外加熱、壓縮熱）增設(shè)射流泵裝置可將吹冷氣全部回收。(見(jiàn)圖3)
5.3鼓風(fēng)外加熱型增加冷卻器，可將吹冷氣循環(huán)利用，此舉可做到成品氣零排放，壓縮熱增加全流量吹冷和冷卻過(guò)程，亦可做到零排放。
5.4等溫壓縮型壓縮熱干燥器(見(jiàn)圖4)：設(shè)計(jì)、制作一流的國(guó)外品牌離心縮，排氣溫度僅為95~105℃，壓縮曲線(xiàn)接近等溫壓縮?？諌簷C(jī)分三級(jí)壓若為適應(yīng)后置壓縮熱干?燥器所需的較高排氣溫度，空壓機(jī)需做變型設(shè)計(jì)，提高末級(jí)壓縮比和末端排氣溫度，并因此多付出2%左右的電耗。若增加一個(gè)全流量電加熱器，在加熱階段末期開(kāi)啟，將原氣體溫度從100℃提高至160℃左右或增加一個(gè)小功率加熱器，在全流量加熱再生結(jié)束后，取部分熱氣或干氣進(jìn)行二次加熱再生，從公式1中可以看出，提高再生氣溫度可有效降低成品氣露點(diǎn)，此方法可使壓縮熱干燥器應(yīng)用范圍擴(kuò)展至高寒地區(qū)和諸如電子、儀表用氣等低露點(diǎn)用戶(hù)，且增加的能耗遠(yuǎn)小于空壓機(jī)全流量增加2%的能耗。
6、等壓再生零排放(見(jiàn)圖5)：與鼓風(fēng)外加熱相比，再生氣體取自干燥的產(chǎn)品氣，經(jīng)加壓、加熱、脫附后，不向大氣排放，而是經(jīng)冷卻、分離后進(jìn)入吸附塔入口，加熱再生階段結(jié)束后，加熱器停止工作，其余過(guò)程同上，直至將塔內(nèi)溫度降至常溫。有熱再生型加熱器出口溫度可根據(jù)所需露點(diǎn)定為180~220℃，通過(guò)對(duì)再生出塔再生氣溫度和再生時(shí)間的控制，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)空壓機(jī)變負(fù)荷時(shí)對(duì)吸附干燥器再生氣的能耗進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，進(jìn)一步降低運(yùn)行能耗，等壓再生型零排放干燥器較鼓風(fēng)外加熱型略低，該類(lèi)型干燥器總體能耗不及無(wú)熱、微熱型的一半。等壓再生零排放型再生原理實(shí)際上是低分壓和高溫(PSA+PST)脫附機(jī)理組合，從下表中可看出：若外加熱再生氣進(jìn)氣含水量為49.525g/kg，等壓零排放型為0.0802g/kg，其含水量前者是后者的600倍以上；壓縮熱再生氣入口含水量相當(dāng)于離心機(jī)三級(jí)入口（P=4bar，t=40℃濕飽和氣），其含水量為11.6835g/kg，比等壓再生零排放型高146倍。因再生氣（加熱、吹冷）含水量很低，所以不需要很高的加熱溫度和較長(zhǎng)的吹冷時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)短周期（4~6小時(shí)），吸附塔體積較鼓風(fēng)外加熱和壓縮熱小，且露點(diǎn)穩(wěn)定和更低。此外由于再生溫度較低，亦可有效延長(zhǎng)閥門(mén)工作壽命。
結(jié)論：節(jié)能減排，事關(guān)重大，利國(guó)、利民、利己。傳統(tǒng)型吸附式干燥器能耗巨大，與一次投資相比，猶如西瓜比芝麻，即傳統(tǒng)干燥器的改進(jìn)型或節(jié)能型及節(jié)能干燥器的改進(jìn)型，其投資或改進(jìn)費(fèi)用與所節(jié)省的能耗相比實(shí)在微不足道，大有推廣價(jià)值。
