低碳環(huán)保節(jié)能型干燥裝置的研究

胡一萍

（肇慶市技師學(xué)院，廣東肇慶526020）

1 引言

具有明顯時(shí)代特征的“十二五”規(guī)劃，對(duì)壓縮空氣凈化設(shè)備行業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。我國(guó)壓縮空氣凈化信息網(wǎng)在市場(chǎng)研究的歷史數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合“十二五”規(guī)劃的新思想、新目標(biāo)、新模式、新舉措等全新理念，對(duì)2011～2015年中國(guó)壓縮空氣凈化設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)做了深入分析和預(yù)測(cè)。廣大壓縮空氣凈化設(shè)備企業(yè)要分析和應(yīng)對(duì)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，充分把握“十二五”時(shí)期的發(fā)展機(jī)遇，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

對(duì)壓縮空氣凈化設(shè)備企業(yè)來說，如何改進(jìn)產(chǎn)品，按需生產(chǎn)，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，以取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)重大課題。而發(fā)展高效低碳環(huán)保節(jié)能型干燥裝置是壓縮空氣凈化設(shè)備行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的有力保障。

2 ARD-II型干燥裝置的對(duì)比性實(shí)驗(yàn)研究

無熱再生壓縮空氣干燥裝置目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用十分廣泛，占所有類型干燥裝置總產(chǎn)值的60%左右。這是因?yàn)闊o熱與有熱比較，具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠及安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但無熱再生壓縮空氣干燥裝置要耗費(fèi)大量的成品氣用于再生。例如：通常一臺(tái)100m3/min的無熱再生干燥裝置，需要耗掉15m3/min的成品氣用于再生，每天就耗費(fèi)3600m3的成品氣（每天按8h工作，即4h再生計(jì)算），那么每年要耗費(fèi)1296000m3干燥壓縮空氣，這是一個(gè)巨大的數(shù)字。因此，如何降低操作成本，減少能源的消耗，即減少再生耗氣量，已成為無熱再生壓縮空氣干燥裝置發(fā)展的重要課題。

從一般的工藝計(jì)算我們可知，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)取額定流量100%，而用戶實(shí)際卻很少用到100%，取相對(duì)濕度ψ為100%，取進(jìn)氣溫度為40℃。也就是說，我們的設(shè)計(jì)考慮選取了最為惡劣的工況條件。若設(shè)定工作循環(huán)一周期為10min（即5min工作、5min再生）。本文的試驗(yàn)表明，再生氣需要量與溫度、壓力、流量等因素有關(guān)。因?yàn)閴嚎s空氣系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，以上三個(gè)因素會(huì)受時(shí)間、環(huán)境、溫度、相對(duì)濕度的影響。而且隨地域不同、季節(jié)不同將變化更大，這就意味著恒定的再生耗氣量會(huì)浪費(fèi)掉部分干燥壓縮空氣。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)定一常壓露點(diǎn)時(shí)（-40℃），工作時(shí)間隨著溫度、壓力、流量的變化而變化。我們對(duì)不同溫度、壓力和流量的無熱再生壓縮空氣干燥裝置進(jìn)行了半年多的試驗(yàn)，現(xiàn)將部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理歸納列表如下：

2.1 進(jìn)氣溫度對(duì)工作時(shí)間的影響（見表1）

工況：（常壓）露點(diǎn)設(shè)定為-40℃、壓力為0.7MPa、額定流量為12m3/min。

從表1中可以看到，進(jìn)氣溫度越低，工作時(shí)間越長(zhǎng)（再生時(shí)間恒定時(shí)），再生氣需要量就越少。

2.2 壓力對(duì)工作時(shí)間的影響（見表2）

工況：（常壓）露點(diǎn)設(shè)定為-40℃、進(jìn)氣溫度為35℃、額定流量為3m3/min。

從表2中可以看到，工作壓力越高，工作時(shí)間越長(zhǎng)（再生時(shí)間恒定時(shí)），再生氣需要量就越少。

表2 壓力對(duì)工作時(shí)間的影響

2.3 流量對(duì)工作時(shí)間的影響（見表3）

工況：（常壓）露點(diǎn)設(shè)定為-40℃、進(jìn)氣溫度為40℃、壓力為0.7MPa。

從表3中可以看到，額定流量越小，工作時(shí)間越長(zhǎng)（再生時(shí)間恒定時(shí)），再生氣需要量就越少。

表3 流量對(duì)工作時(shí)間的影響

歸納起來我們可作出進(jìn)氣溫度、工作壓力、流量對(duì)再生耗氣量的影響曲線（見圖1）。由圖1可知，用露點(diǎn)控制儀控制出氣露點(diǎn)，能減少75%的再生耗氣量。如果選擇常壓露點(diǎn)為-25℃，能再節(jié)省7%的再生耗氣量（即相對(duì)15%的再生耗氣量而言，可節(jié)省82%的再生氣）。節(jié)能、環(huán)保效果十分顯著。

圖1 進(jìn)氣溫度、工作壓力、流量對(duì)再生耗氣量的影響曲線

例如：一臺(tái)100m3/min的無熱再生干燥裝置，再生耗氣量由原來15%降到5%，則每天就可節(jié)約再生用氣2400m3的成品氣（每天按8h工作，即4h時(shí)再生計(jì)算），那么每年可節(jié)約864000m3干燥壓縮空氣，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

3 低碳環(huán)保型干燥裝置的優(yōu)越性

我們研發(fā)的新型低碳環(huán)保型壓縮空氣干燥裝置，采用了新的露點(diǎn)控制儀，傳感器監(jiān)測(cè)其出氣露點(diǎn)，用戶可根據(jù)不同的露點(diǎn)要求，設(shè)定出氣露點(diǎn)，并根據(jù)工況變化自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整循環(huán)切換時(shí)間。工作時(shí)間的切換可由原來的5min延長(zhǎng)到15～20min，這樣就大大地降低了操作成本，減少了再生氣用量（1～3倍），達(dá)到了最理想的節(jié)能環(huán)保效果，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著。

從圖2中我們十分清楚地看到，在吸附狀態(tài)下，水份被干燥劑所吸收，干燥干凈的壓縮空氣進(jìn)入上控制部件，在A罐干燥的同時(shí)B罐再生。這一過程是通過節(jié)流閥允許一小部分氣流通過小孔膨脹到大氣壓后再?gòu)腂罐的頂部流到底部來完成的。通過小孔的空氣是干燥的，由操作壓力膨脹到大氣壓，使已干燥的空氣重新在B罐底部帶上水份，由空氣排空閥排走，并由消音器消音。在預(yù)定時(shí)間后，排空閥關(guān)閉，并使B罐內(nèi)壓力上升到與A罐平衡。這時(shí)A罐上的出氣閥停止供氣，而由再生完畢的B罐供氣。同時(shí)，A罐上的排空閥打開，使容器減壓后并開始再生。在裝置的進(jìn)氣口，我們?cè)O(shè)置了一個(gè)X型的微過濾器，去除不小于0.01μm的固體和液態(tài)微粒、油蒸汽等，以免干燥劑被污染。由于壓縮空氣干燥裝置切換時(shí)，卸壓引起沖擊而產(chǎn)生塵埃微粒，我們?cè)谘b置出氣口設(shè)置了一個(gè)Z型的微過濾器，將這些微粒除凈。因此，新型低碳環(huán)保型（ARD-II）壓縮空氣凈化干燥裝置將為用戶提供潔凈、干燥的壓縮空氣，并且十分節(jié)能、經(jīng)濟(jì)。

圖2 工藝流程圖

4 結(jié)語

隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，特別是對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，我國(guó)各行業(yè)對(duì)凈化壓縮空氣源的要求越來越高，壓縮空氣的污染及其凈化技術(shù)引起了各企業(yè)的重視。各種壓縮空氣凈化設(shè)備不斷被開發(fā)，市場(chǎng)需求與日俱增，壓縮空氣凈化干燥技術(shù)的發(fā)展不僅為新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)提供潔凈、可靠的氣源，而且自身也從高新技術(shù)的發(fā)展中得到推進(jìn)。因此，發(fā)展高效低碳節(jié)能環(huán)保型干燥裝置是壓縮空氣凈化設(shè)備行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的有力保障。

［1］ 劉廣文.干燥設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［2］ 崔春芳，童忠良.干燥新技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［3］ 潘永康，王喜忠，劉相東.現(xiàn)代干燥技術(shù)（第二版）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［4］（加）穆朱姆達(dá).工業(yè)化干燥原理與設(shè)備［M］.張慜，等譯.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007.