吸附式干燥機的優化分析

張小偉

摘? 要：目前壓縮空氣已成為工業社會的重要動力能源之一，應用廣泛，但是空氣壓縮后產生大量凝結水會影響設備運行，因此必須要對壓縮空氣進行干燥處理。吸附式干燥機因其具有體積較小、安裝方便、干燥程度高等優勢在市場上占有較大比例，但是設備運行時工藝復雜，容易增加能耗，為了提高吸附式干燥機的使用效率，降低損耗，減少運行成本，該文從再生汽的流程、再生汽量的調節以及干燥機的參數配置等方面進行優化，保障干燥機的運行穩定，最主要的是維護吸附式干燥機的質量和性能。

關鍵詞：吸附式干燥機;壓縮空氣;再生汽

中圖分類號：TQ051? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

吸附式干燥機屬于一類工業產品，適用于壓縮空氣行業，主要是利用變壓變溫吸附原理。吸附式干燥機工作的過程中容易出現設備磨損、低效率等問題，增加了干燥機故障的發生概率。該文根據吸附式干燥機的實際情況落實優化措施，完善干燥機的具體應用。

1 工作原理

無熱再生吸附式干燥機和微熱再生吸附式干燥機是壓縮空氣后處理設備常用的，無熱吸附式干燥機的工作原理是：在常溫下吸附時，根據變壓吸附原理（PSA），利用干燥劑表面與空氣中水蒸氣分壓取得平衡的特性，將空氣中的水分吸附，從而達到去除壓縮空氣中水分的目的。當空氣流經一個塔被干燥時，另一個塔則須通以微量干燥壓縮空氣，采用降壓、吹洗的方法，使已經吸附了水分的干燥劑進行解吸再生，即干燥劑解吸并將水分排出機外。根據變溫原理，對吸附劑進行再生之前，把這部分干燥壓縮空氣加熱到一定的溫度，會使吸附劑的吸附能力大大降低，有助于大幅提高吸附劑的再生效率，節約再生氣耗量，這就是微熱再生吸附式干燥機。

2 優化措施

該文結合吸附式干燥機在壓縮空氣中的實際應用，列舉幾點可行的優化措施，具體分析如下。

2.1 優化再生氣的流程

從以上工作原理可以看出無論是無熱再生吸附式干燥機還是微熱再生吸附式干燥機，都必須消耗大量的成品氣，無熱再生吸附式干燥機再生耗氣達到壓力分值一（工作壓力0.8 MPa時達到再生耗氣量約為12.5%），造成很大的浪費。微熱再生吸附式干燥機能量消耗雖然減少到7%，但必須耗費大量的電功率。因為微熱再生吸附式干燥機已經是在無熱再生吸附式干燥機基礎上進行改進后的機組，所以要進行更加節能的產品設計，必須從節約再生耗氣著手，這就衍生出了鼓風熱再生吸附式干燥機（在對吸附劑進行再生的階段，分為加熱再生和冷吹2個階段，鼓風熱再生吸附式干燥機就是在加熱再生階段時使用的再生氣利用鼓風機從環境空氣中抽取，而不是利用本設備的純凈壓縮空氣）。為了進一步節約冷吹階段的再生氣，研發出了零氣耗鼓風熱再生吸附式干燥機。

把設備運行時產生的多余能量通過合理的管道連接利用起來達到提高設備綜合質量的目的，象冷凍式干燥機是根據冷凍除濕的原理，把高溫高濕的壓縮氣體和由蒸發器、壓縮機和冷凝器等部件組成的制冷系統進行熱交換而降溫來得到理想成品氣的，在制冷系統中，低溫低壓的制冷劑在蒸發器中和壓縮空氣熱交換而蒸發，經過壓縮機壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體，再經過冷凝器冷凝，帶走熱量，成低溫高壓的制冷劑液體，為下一次在蒸發器中進行的熱交換提供理想的制冷劑做準備，實現蒸發—壓縮—冷凝—蒸發的封閉循環。余熱式組合低露點干燥機主要是解決現有技術所存在的吸附式干燥機能耗高、再生氣損耗大和冷凍式干燥機冷凝器負荷大等的技術問題，提供一種利用冷凍式干燥機的制冷劑在蒸發器中和壓縮氣體熱交換得到的熱量以及壓縮機的壓縮功轉變而來的熱量來加熱吸附式干燥機的再生氣來提高再生質量，降低能耗，而且通過吸附式干燥機的再生氣帶走了冷凍式干燥機制冷系統的一部分余熱，減輕了冷凝器的負擔，使冷凍式壓縮空氣干燥機和吸附式壓縮空氣干燥機2個原本互不干涉的個體形成一個效益互補的整體的余熱式組合低露點干燥機。

空壓機排出的高溫壓縮空氣具有高熱量、高不飽和度這2個性質，壓縮熱再生吸附式干燥機就是有效利用這種原始壓縮空氣對吸附劑進行加熱再生，既節約了微熱再生吸附式干燥機所需要的電加熱器電耗，又消除了這階段的氣耗，加熱再生結束后原始壓縮空氣直接進入水冷卻器冷卻后進入吸附塔吸附得到干燥成品氣體，同時我們取微量的成品氣對已經被加熱的吸附劑進行冷吹再生，冷吹結束雙塔切換。

在壓縮熱再生吸附式干燥機中，仍然有很大一部分熱能被后部冷卻器帶走，所以在后部冷卻器之前再設置一個換熱器，把熱量保存起來，可以提供生活用水。為了最大程度地減少壓縮氣體的損耗，研發出了零氣耗壓縮熱再生吸附式干燥機。

2.2 優化再生氣量的調節

再生氣量調節優化指：在最大程度地減少吸附式干燥機的耗氣量的基礎上，最大程度地延長吸附式干燥機的吸附時間，實現干燥機的節能降耗。

2.3 優化干燥機的參數配置

該文以雙塔結構的無熱再生吸附式干燥機為例分析干燥機參數配置的優化措施。雙塔結構的無熱再生吸附式干燥機，在干燥壓縮空氣中具有吸附、再生交替循環的功能，干燥機吸附功能運行一段時間后處于飽和平衡的狀態，必須有干燥氣體才能重新進行吸附。案例中根據干燥機的運行提出參數配置優化的措施，以便提高干燥機的工作效率。

2.3.1 進出口管徑配置優化

無熱再生吸附式干燥機進出口管徑配置中，以管道中壓縮空氣的流速設計出管徑，該案例中管徑數據的計算公式是：

D=18.81Q00.5u-0.5，

公式中，D表示管道內徑，單位mm，Q0是管內壓縮空氣體積的流量，單位m?·h-1，u表示管內壓縮空氣的平均流速，單位是m/s。公式中Q表示的是標準大氣壓數據，溫度條件是0 ℃，理想狀態下計算出進出口管徑的配置數值。

2.3.2 干燥劑用量配置優化

無熱再生吸附式干燥機干燥劑用量的配置優化中，需要在低于露點溫度-40 ℃的條件下選擇干燥劑。該案例中干燥機使用了活性氧化鋁，此類氧化劑經濟效益高，在露點處選用分子篩，經過優化改進之后，干燥劑選用了直徑范圍在5 mm～7 mm的顆粒狀活性氧化鋁。干燥劑在無熱再生吸附式干燥機中一個循環周期的計算公式如下

m'=100m/m0'

上述公式中，m'是指一個循環周期中干燥劑的使用量，單位kg，m是周期中壓縮空氣的實際含水量，單位kg，m0，是指100 kg中干燥劑吸收后的水量，單位kg。

2.3.3 塔內長度配置優化

無熱再生吸附式干燥機塔內長度需進行優化改進，該案例中干燥劑選用的是活性氧化鋁，塔內空氣流速是0.1 m/s～0.4 m/s，塔內的工況速度是0.25 m/s，塔內徑優化配置時取整數內徑，計算公式如下

L=V'/A

式中，L表示塔的長度，單位m，V '表示循環周期中干燥劑的體積，單位m?，A表示塔的截面積，單位是m?。該案例中計算后塔的長度是1.79 m，取整數值是1.8 m。

3 結語

吸附式干燥機優化之后可明顯提高其運行效率，在應用方面降低了能耗、提升了干燥程度，表明優化措施對吸附式干燥機的作用。隨著科技、經濟發展，工業社會對壓縮空氣的品質要求逐步提高，因此對吸附式干燥機的質量也提出了更高要求，需要我們在實際生產使用過程中不斷總結經驗，不斷對設備進行優化設計，保障吸附式干燥機的穩定運行以及較高的經濟效益。

參考文獻

[1]藍小棚，溫雪媛.淺談模塊化無熱再生吸附式干燥機DDS技術改造[J].壓縮機技術，2018（1）：48-49，34.