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吸附干燥器的選型和使用

來源:永通機械設備有限公司 瀏覽次數:2823次 更新日期:2008-10-27

一、選型

1.1適用吸附干燥器的場合

其典型的應用領域有:攝影膠片、微電子芯片(1級,-70℃)、精密噴涂(2級,-40℃),粉狀產品輸送(3級,-20℃)等。

有些場合雖然對壓縮空氣的露點要求并不十分嚴格,但輸氣管道要通過0℃以下環境且外部不復保溫材料時,為了防止所輸送的壓縮空氣中殘余水分在管道內凍結,就必須使其壓力露點低于環境所能達到的最低溫度,此時也應當適用吸附干燥器對壓縮空氣進行除水處理。

經吸附干燥器處理的空氣露點可涵蓋冷凍干燥器的處理效果,所以原則上一切使用冷凍干燥器的場合都可以用干燥器作代替,但反過來是不行的。由于冷凍干燥機的能耗比吸附干燥器低得多,因此用吸附干燥器替代冷凍干燥機在經濟上肯定是不合算的。

1.2再生方式選擇

成品氣露點和再生能耗是選擇吸附干燥器時必須考慮的兩大因素。一般來說,兩者不能兼顧,即要獲得低露點的壓縮空氣,就必定要付出較多的能耗代價。

按吸附理論,吸附干燥器的基本形式只有無熱再生和有熱再生兩種。無熱再生干燥器由于以變壓吸附為基礎,采用了短周期循環工作制,經它處理的壓縮空氣露點無論在深度或穩定性方面都比有熱再生干燥器好,且再生能耗已十分接近理論底線,所以自從無熱再生吸附干燥器出現后,油熱再生干燥器就有退出應用領域的趨向。

上世紀90年代中期出現在我國的“微熱”再生干燥器是比較“另類”的,其初衷顯然是為了進一步降低再生耗能;但這一創建在許多基本問題上目前還停留在泛泛而談中,例如有關微熱干燥器耗氣量可見的“樣本數據”就有3%~11%等多種版本,需在理論上作翔實論證,以消除可能出現的技術誤導。用戶在選型時沒有必要去輕信這些誘人的“樣本數據”,事實上任何類型的吸附干燥器都要消耗較多的再生能量(無論是氣耗或熱耗,最終都以電費形式列支),必要時對選型設備進行“能量衡算”不失是一種謹慎的舉措。

1.3吸附劑選用

活性氧化鋁和分子篩是吸附干燥器常用的吸附劑。這兩種吸附劑對水蒸汽都具有強大的吸附能力;钚匝趸X還綜合具備了許多優良的物理及化學性能,因此在極大多數場合是吸附干燥器的首選。特別在無熱再生情況下,活性氧化鋁幾乎是獲取壓力露點-40℃左右壓縮空氣的當然選擇。但是該吸附劑在低水分環境下的吸附能力遠不如分子篩,所以在獲取極干燥壓縮空氣(壓力露點低于-60℃)時分子篩就大有用武之地。但分子篩的機械強度及抗水滴性能很不理想,因此經常將它與氧化鋁結合起來使用一期獲得最佳效果。不分場合全部選用分子篩作吸附干燥劑并非是上佳之策。

1.4組合干燥器的選用

在吸附干燥器上游配置一臺冷凍干燥基座前置處理是獲取極低露點壓縮空氣以及降低再生器好的一種良好的工藝設計。一般認為,這種組合應用在服役期內能耗費用的節省足以抵消設備初投資的增加。在對壓縮空氣系統運行質量有較高要求時,可以選擇之中串級布置。

將兩臺不同類型的干燥設備硬性組裝在一起構成所謂“組合式干燥器”在多數情況下并無必要。一個好的氣源系統,不僅要為系統中每臺設備提供最好的工作條件以發揮其最大效用,而且也要考慮到設備日常維護和故障檢修時的方便性。從這兩方面考察,分體串級似乎比“組合式干燥器”要更好一些。

二、使用

正確使用吸附干燥器是獲得所需露點壓縮空氣、節約再生能耗及延長設備使用壽命的重要前提。

2.1

吸附干燥器很少單獨使用,幾乎在所有氣動管網中干燥器都是與過濾器配合使用的。這既是為了滿足勇氣質量的需要,也是吸附干燥器本身正常工作的要求。

該配置在吸附干燥器進氣口前設置了兩支過濾器,在排氣口后設置了一支過濾器,它們的作用分別是:
①F1——除水過濾器。它的作用是除去壓縮空氣進氣中較大的液態水滴。吸附劑只對其態水分(水蒸氣)有吸附作用,液態水的沾染和浸泡會使吸附作用很快減弱乃至永久消失。所以除水過濾器的設備非常必要,其精度一般在3~25u間選取。

②F2——除油過濾器。吸附劑表面即使沾染上厚度只有幾個u的油膜,也將導致“中毒”而永久失去吸附活性。一般空壓機的排氣含油量(油霧劑油蒸汽)都在幾十ppm以上,即使是國產無油空壓機的排氣含油量也難以做到絕對無油,為防止微量油分在吸附床中積累(這種積累速度是很快的),在干燥器進氣口前設置除油過濾器是很重要的。只有當空壓機排氣絕對無油時(如離心式空壓機),才可以不用除油過濾器。一般要求進入吸附干燥器的空氣含油量應控制在0.1mg/m3以下,因此對除油過濾器的精度要求時比較高的。

③F3——除塵過濾器。吸附劑在受到交變壓力的反復沖擊、擠壓時會摩擦產生大量粉塵,這些粉塵雖然細小,但卻十分堅硬,會對下游氣動設備或工件造成堵塞、磨損和污染作用,必須予以除去。該過濾器精度可在1~5u左右(或按工藝要求)選取。如果下游用氣設備對壓縮空氣的質量還有其他要求,則在用氣管網末端還要添設其他專用過濾器,如除菌過濾器,圖中未畫出。

④由于吸附劑的機械強度有限,對沖擊負荷比較敏感,因此在與活塞式空壓機連用時,要在空壓機后面設置穩壓儲氣罐,以消除脈動氣流對吸附劑的高速沖擊。

2.2額定使用條件

在額定流量下,進氣溫度和壓力對干燥器使用效果影響很大。

①過高的進氣溫度不僅使空氣中飽和含水量增加而且導致吸附劑吸附能力降低。按標準,進入吸附干燥器的空氣溫度應在38℃(40℃)以下,鑒于現有空壓機的排氣溫度較難達到之一標準(特別在高溫季節或通風條件不好的情況下),在干燥器前設置后部冷卻器是由必要的。

②空氣壓力過低給干燥器造成的負面影響日現在兩個方面。一方面低壓空氣的飽和含水量比高壓時多,使干燥器工作負荷增加;另一方面由于密度降低,壓縮空氣通過吸附床時的質量流速增大,這等于減少了壓縮空氣與吸附劑之間的接觸時間,從而導致成品氣露點上升。

③與所有機械、動力設備一樣,吸附干燥器的實際處理量控制在額定處理量的70~80%范圍內是比較合理的。尤其對加熱再生干燥器,一般都不推薦在滿負荷下連續使用,因為之類干燥器的吸附劑充填量相對于額定處理量(即“比充填量”)來說已顯得非常局促,超負荷使用會影響成品氣露點。但無熱再生干燥器,只要壓力降不受影響,可以允許在一定范圍內擴容使用,因為無熱再生干燥器的“比充填量”很大(其富裕兩可達到十幾倍)。“比充填量”的大小決定了吸附干燥器超負荷運行的可能性。

④吸附干燥器若長期在低負荷狀態下運行是很不經濟的,因為這將增加能耗成本。凡有可能出現較長時間“大馬拉小車”的場合,除了對干燥器本身實施可行的節能措施外,在系統設計時,采用兩臺或兩臺以上叫小容量的吸附干燥器并聯使用比單臺大容量吸附干燥器更適宜于負荷條度,技術經濟性及安全保障程度也更高。

⑤吸附干燥器筒體一般都屬于壓力容器,在設備服役期內應嚴格按壓力容器的有關規程進行管理和使用。

2.3正確對待再生能耗

①吸附干燥器是耗能設備,而且幾乎全部能耗都用在再生階段。通過對設備的“能量衡算”,不僅可將再生過程中能量的“收支項目”逐一列出,而且可以將其量化到足夠精確的程度。實際上運行條件一經確定,各類吸附干燥器所需的再生能耗也就基本確定了。

總的來說,各類吸附干燥器的再生能耗都很大——服役期內以電費形式支出的能耗成本將遠遠超過設備本身的購置費,以至流傳這樣一種說法:再生費用的多少決定了吸附裝置的應用價值。

②另一方面,使用吸附干燥器的目的是為了獲得低露點壓縮空氣,成品氣露點越低,所要付出的能耗代價也越高。從這個意義上講,在選型時就要排除“露點越低越好”的觀點,在可使用冷凍干燥機的地方,使用吸附干燥器必然是一種浪費。

③用吸附干燥器既然有其必需使用的理由,那么使用過程中要付出一定的能耗代價是應當預期到的。忽視干燥器正常工作的實際需要而“刻意節能”實在是一種得不償失之舉,所產生的后果不僅是得不到所需露點的壓縮空氣,而且“再生能耗不足”給設備正常運行帶來的負面影響更是多方面的。

④運行條件對吸附干燥器的再生耗能是有極大關系。無熱再生干燥器由于運行制度比較穩定,所以其再生能耗也比較穩定。而在使用微熱干燥器這類設備時,應對其運行參數一一了解清楚,吸附時間、加熱時間、冷卻時間、加熱其功率及加熱溫度和尾氣溫度參數對再生氣耗量有明顯的影響。在程序控制器設備和調整時,要兼顧各參數之間的相應關系,以獲得最佳工作效果。

2.4環境影響

安裝環境對冷凍干燥機使用效果的影響是眾所周知的,吸附干燥器受環境的影響主要表現在環境溫度上:
①環境溫度對高會降低吸附劑的吸附效率。在一定范圍內吸附劑溫度低,吸附能力就越強,當環境溫度升高時,吸附劑的吸水能力降低。另外,吸附過程是放熱反應,吸附時間越長,吸附床的溫升越高。這對充填量富裕的無熱再生干燥器可能不起什么影響,但對微熱再生這類干燥器來講就有比較明顯的副作用。

②環境溫度過低給吸附干燥器造成的負面影響比高溫環境更明顯。再生排氣中所含的大量水分(氣態/液態)會在低溫環境或物體的低溫表面結露甚至結冰。再生氣流通過的排氣閥內壁和消聲器是最容易積存水分的地方,在寒冷環境里排氣通道一旦發生“冰堵”,將對干燥器正常運行造成嚴重影響。所以,吸附干燥器安裝地點的環境溫度應在零度以上。

③吸附劑除了能吸附水蒸汽外,對其它氣體介質也具有一定的吸附能力,特別是分子篩對二氧化碳和其他一些有機氣體的吸附量是不能忽視的。當空壓機吸氣環境中含有其它氣體成分時,應注意其累積效應對吸附劑動吸附量的影響。

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