壓縮空氣干燥工藝技術(shù)研究

洪川

摘 ? 要：壓縮空氣現(xiàn)在已經(jīng)成為社會(huì)生產(chǎn)重要?jiǎng)恿υ?，受到了廣大企業(yè)的認(rèn)可。在實(shí)際生產(chǎn)中，大部分企業(yè)對(duì)于工藝生產(chǎn)線配置以及設(shè)備選型安裝分析不全面，只是關(guān)注到主體工藝設(shè)備的重要性，而忽視了空氣動(dòng)力的關(guān)鍵作用，導(dǎo)致相關(guān)投入較少，成為工藝生產(chǎn)線中的隱患。為提高壓縮空氣應(yīng)用效率，必須要從根本上來就壓縮空氣干燥工藝技術(shù)進(jìn)行分析，完善以往吸附干燥處理過程中存在的缺陷，爭(zhēng)取以更少能耗來達(dá)到最佳處理效果。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣 ?干燥工藝 ?技術(shù)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TH41 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（c）-0090-02

壓縮空氣雖然是一種僅次于電力的重要?jiǎng)恿υ?，但是其成本更為昂貴，大部分企業(yè)生產(chǎn)工藝所應(yīng)用的壓縮空氣主要分為普氣與潔氣兩種，且干燥工藝技術(shù)不同。對(duì)于壓縮空氣干燥工藝技術(shù)來講，受供氣氣源、干燥裝置、凈化方法、用戶使用方式以及設(shè)備配置等因素的限制，相互之間存在非常大的差異。為減少壓縮空氣干燥工藝技術(shù)的能源消耗量，還需要在原有基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行深入分析，爭(zhēng)取做出更進(jìn)一步的優(yōu)化。

1 ?空氣壓縮干燥工藝

大氣中含有一定量的氣態(tài)水，且受季節(jié)、地理位置以及氣候條件等因素的影響，氣態(tài)水含量時(shí)刻在發(fā)生著變化。壓縮空氣現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到石化、冶金、國(guó)防等多個(gè)行業(yè)內(nèi)，尤其是鋼鐵行業(yè)中，煉鋼、軋鋼以及煉鐵等多個(gè)重要環(huán)節(jié)均應(yīng)用到了壓縮空氣。對(duì)壓縮空氣進(jìn)行干燥處理后，其自身的含水量便是衡量壓縮空氣品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，當(dāng)含水量數(shù)值超出生產(chǎn)工藝所能承受的最大限度時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)一系列問題，對(duì)生產(chǎn)工藝的實(shí)施效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。面對(duì)不同的空氣壓縮干燥工藝技術(shù)，兼顧其相互之間的差異性，為獲得質(zhì)量最佳的壓縮空氣，就需要綜合多項(xiàng)因素來進(jìn)行分析，然后選擇適應(yīng)性最高的干燥凈化工藝以及設(shè)備，提高空氣壓縮干燥處理綜合效率，減少相關(guān)能源損耗[1]。

2 ?常見空氣壓縮干燥工藝

2.1 吸附干燥技術(shù)

2.1.1 工藝原理

吸附干燥可選擇硅膠、活性氧化鋁以及分子篩吸附來對(duì)大氣中含有的氣態(tài)水進(jìn)行吸附，以此達(dá)到空氣壓縮干燥的目的。應(yīng)用此種技術(shù)來進(jìn)行空氣壓縮干燥處理，能夠控制壓縮空氣露點(diǎn)到達(dá)-20℃～-70℃，整個(gè)吸附為固、氣兩相傳質(zhì)的過程，因此又可將其分為吸附與再生兩部分[2]。在流體與固體顆粒尤其是部分多孔性顆粒接觸時(shí)，就是使得流體內(nèi)的部分組分富集在固體顆粒內(nèi)，即為吸附過程。而吸附的逆向操作即為再生，其是實(shí)現(xiàn)空氣干燥的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可確定，所選用的吸附劑與再生工藝方法不同，最終空氣露點(diǎn)、設(shè)備運(yùn)行能耗以及供氣持續(xù)性等也會(huì)產(chǎn)生明顯差異。

2.1.2 工藝比較

第一，變壓吸附。變壓吸附裝置應(yīng)用的為短期周期運(yùn)行方式，相比變溫吸附裝置，整個(gè)處理過程所需干燥劑更少，且吸附單體尺寸小，對(duì)應(yīng)的處理設(shè)備更為簡(jiǎn)單、緊湊，占用的面積更小。并且受壓力周期影響，必須要保證設(shè)備材質(zhì)、吸附劑性能完全達(dá)到專業(yè)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。第二，變溫吸附。與其他技術(shù)相比，變溫吸附所能夠適應(yīng)的空氣處理量以及壓力等參數(shù)范圍更廣，整個(gè)處理周期較長(zhǎng)，但是工藝操作簡(jiǎn)單。變溫吸附再生階段需要通過加熱的方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)設(shè)備裝置的耐高溫性能有較高要求，并且再生后需要將空氣全部放空處理。

2.2 冷凍干燥技術(shù)

冷凍干燥技術(shù)的應(yīng)用，即以空氣內(nèi)含有水的飽和蒸汽壓力以及溫度見對(duì)應(yīng)關(guān)系為依據(jù)，通過制冷設(shè)備來使得壓縮空氣的溫度降低，確保能夠在低溫狀態(tài)下促使壓縮空氣內(nèi)水蒸氣過飽和冷凝，最終達(dá)到干燥效果。在實(shí)際操作中，兼顧工藝連續(xù)性與經(jīng)濟(jì)性要求，應(yīng)控制制冷劑蒸發(fā)溫度在0℃以上，避免冷凝水結(jié)冰堵塞而無法繼續(xù)處理。由此一般可將露點(diǎn)下限控制在露點(diǎn)溫度2℃～10℃，避免過低露點(diǎn)溫度而對(duì)工藝流程效果產(chǎn)生影響。

3 ?空氣壓縮干燥工藝技術(shù)優(yōu)化

3.1 工程概述

有某企業(yè)為例，生產(chǎn)工藝所用壓縮空氣應(yīng)用的為傳統(tǒng)微熱再生干燥工藝，再生階段需要消耗10%～15%成品氣，干燥處理需要消耗的氣體超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過實(shí)際檢測(cè)后確定，每年對(duì)于壓縮空氣干燥處理工藝折損成本就達(dá)到近3000萬元，出現(xiàn)非常嚴(yán)重的能源浪費(fèi)問題。

3.2 空氣壓縮干燥工藝優(yōu)化

以零氣耗鼓風(fēng)加熱型吸附式干燥機(jī)來進(jìn)行生產(chǎn)處理，其吸附原理和過程與傳統(tǒng)微熱再生吸附式干燥機(jī)無差別，但是兩者的再生工藝環(huán)節(jié)卻存在顯著差異。

第一，脫附加熱環(huán)節(jié)。壓縮空氣進(jìn)入到干燥塔B1中進(jìn)行吸附處理時(shí)，水分達(dá)到飽和的干燥塔B2便會(huì)自主進(jìn)入到再生階段，且在此階段開始前B2處于大氣壓力狀態(tài)。零氣耗鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)利用大氣空氣來進(jìn)行脫附處理，即通過鼓風(fēng)機(jī)促使環(huán)境大氣由閥K8進(jìn)入到熱器中加熱，待大氣達(dá)到脫附溫度后，經(jīng)閥K6進(jìn)入到干燥塔B2中完成脫附處理，而干燥機(jī)吸附到的水分被蒸發(fā)后隨著空氣流一同經(jīng)過閥K4、閥K9排入到大氣內(nèi)，如圖1所示[3]。

第二，脫附冷卻環(huán)節(jié)。吸附后干燥塔B2內(nèi)部會(huì)殘留非常高的溫度，為避免吸附階段對(duì)初期排出空氣溫度與露點(diǎn)產(chǎn)生影響，還必須要進(jìn)行冷卻處理。零氣耗鼓風(fēng)熱再生吸附式干燥機(jī)冷卻工藝可滿足此要求：一方面，冷卻氣流方向保持與吸附過程相同，由下向上流動(dòng)，能夠有效避免干燥劑過載，且可進(jìn)一步提高干燥效率。另一方面，與傳統(tǒng)微熱再生吸附式干燥機(jī)通過運(yùn)轉(zhuǎn)塔出口部分成品氣來進(jìn)行冷吹的方式不同，為鼓風(fēng)機(jī)吸入空氣閉路循環(huán)冷卻方式，促使空氣在閉路狀態(tài)下的冷卻系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，由外部冷卻水逐漸將干燥塔B2中的熱量帶走，避免對(duì)潔氣的消耗。

3.3 工藝優(yōu)化效果

對(duì)空氣壓縮干燥處理工藝進(jìn)行改造優(yōu)化后，針對(duì)干燥機(jī)進(jìn)行了階段性的性能考核，得到實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)：平均壓力露點(diǎn)為-60.46℃，期損率0.06%，均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。且改造后一臺(tái)干燥機(jī)設(shè)備的運(yùn)行可以達(dá)到原來兩臺(tái)設(shè)備的處理效率，能耗減少明顯。

4 ?結(jié)語

空氣壓縮干燥工藝在不斷優(yōu)化，相應(yīng)的設(shè)備裝置也在持續(xù)更新優(yōu)化，為更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，還需要不斷對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行研究，爭(zhēng)取更好的來進(jìn)行創(chuàng)新改良，將以前存在的不足全部消除。

參考文獻(xiàn)

[1] 王鋒.壓縮熱再生式干燥機(jī)的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（8）：124-126.

[2] 裴永紅.壓縮空氣零損耗干燥工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].冶金動(dòng)力，2017（2）：17-19.

[3] 孫江虎.淺談煉油化工企業(yè)壓縮空氣干燥器的選型[J].深冷技術(shù)，2012（4）：47-50.